Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
3. Якая сіла патрэбна для разрыву струны дыяметрам 0,1 см, калі мяжа трыкГ валасці матэрыялу гэтай струны роўна 80
4. Стальная паласа шырынёю 160 мм і таўшчывёю 12 мм расцягваецца сілай F = 20 Т. 3 якім запасам трываласці працуе паласа, калі мяжа трываласці кГ . .. кГ
для сталі, з якой яна зроблена, роўна 4200 Мяжа пругкасці роўна 1800^'
Чаму ровен найменшы запас трываласці, пры якім напружанне не перавышае мяжы пругкасці?
12 A. В. Пёрышвін. Курс фізікі ч. II 163
103a. Значэнне ўласцівасцей матэрыялаў для іх апрацоўкі і прымянення. Металы маюць больш высокую трываласць у параўнашіі з іншымі матэрыяламі, таму дэталі машын, механізмаў і многіх збудаванняў звычайна робяцца з .металаў.
Для вырабу рэжучых і іншых інструментаў прымяняюцца спецыяльныя інструментальныя сталі. Вымяральныя інструменты, напрыклад, вырабляюцца з асобых сартоў сталі, якія змяшчаюць прымесі хрому, пікелю, малібдэну, марганцу. Пасля загартоўкі сталь такога саставу мае павышаную трываласць.
Рыс. 173а. Схема штампоўкі.
жыліся, трэція выгнуліся і г. наваць.
Вялікае значэнне ў машынабудаванні маюць пругкія ўласцівасці матэрыялаў. Пры рабоце машыны яе дэталі падпадаюць пад дзеянне розных нагрузак і дэфармуюцца пад іх дзеяннем. Відавочна, што гэтыя дэфармацыі не павінны быць астаткавымі, інакш парушылася б работа машын: адны дэталі машыны пакараціліся б, другія, наадварот, падоўі. Нарэшце, машына перастала б пра
Пластычныя ўласцівасці металаў шырока выкарыстоўваюцца пры іх апрацоўцы ціскам: пры пракатцы, валачэнні, штампоўцы, каванні і г. д.
Каваннем называецца апрацоўка металу ціскам, у выніку якой змяняецца як знешняя форма, так і структура металу.
Рыс. 1736. Схема валачэння.
Рыс. 173в. Схема пракаткі.
Існуюць два віды кавапня: свабоднае кавацне і каванне ў штампах.
Штампоўка дэталей звычайна робіцца пры дапамозе стальных штампаў на прэсах і молатах (механічных або гідраўлічных). Ліст металу, напрыклад, кладуць паміж дзвюма палавінкамі формы: штампам і матрыцай (рыс. 173а). Гідраўлічны або іншы спецыяльны прэс цісне на штамп. Металічны ліст выгінаецца і ў выніку астаткавай дэфармацыі прымае неабходную форму.
Штампаваць можпа розныя матэрыялы: сталь, латунь, алюміній, пластмасу, кардон і інш. Штампоўкай вырабляюць пасуду, часткі
104
карпусоў аўтамабіляў і самалётаў, дэталі для гадзіннікавых механіз.маў і іпш.
Валачэннем называецца такі від апрацоўкі ціскам, пры якім апрацоўваемы матэрыял правалочваецца (працягваецца) праз рад паступова памяншаючыхся адтулін у металічных пласцінах (валачыльных дошках). Адтуліны (вочкі) маюць форму конусаў, зробленых у цвёрдай сталі.
Валачэннем вырабляюцца розныя сарты дроту, трубы малога дыяметра, прутковы матэрыял рознага профілю з дакладнымі размерамі і інш.
На рыс. 1736 паказана схема валачэння: дрот працягваецца праз канічную адтуліну ў пліце.
Пракатка праводзіцца для атрымання патрэбнага профілю металу. Шляхам пракаткі са зліткаў сталі, а таксама з каляровых металаў і сплаваў атрымліваюць лісты, сартавыя і фасонныя профілі і г. д.
Прадукцыяй пракаткі з'яўляюцца або гатовыя вырабы (рэйкі, бэлькі і інш.), або загатоўкі для наступнай апрацоўкі каваннем, штампоўкай, валачэннем або рэзаннем.
Працэс пракаткі заключаецца ў тым, што нагрэты злітак або загатоўка — балванка (рыс. 173в) — прапускаецца паміж валкамі пракатнага стана, якія верцяцца. Пры гэгым адбываецца змяненне формы загатоўкі, а таксама памяншэнне папярочнага сячэння і павелічэнне яе даўжыні да зададзенага размеру.
Метал, нагрэты да высокай тэмпературы, звычайна мае вялікую пластычнасць. 3 паніжэннем тэмпературы метал робіцца менш пластычным і з цяжкасцю паддаецца дэфармацыі. У сувязі з гэтым імкнуцца пракатваць металы і сплавы ў гарачым выглядзе. Халодная пракатка прымяняецца толькі для атрымання тонкіх вырабаў (металічныя стужкі, лісты для спружын і інш.).
Надзвычай каштоўным будаўнічым матэрыялам з’яўляецца дрэва, якое мае малую ўдзельную вагу і высокую трываласць. Недахопам драўляных збудаванняў з’яўляецца іх недаўгавечнасць, а ў многіх выпадках грувасткасць.
За апошнія гады разнастайнае ўжыванне атрьімалі штучныя матэрыялы — пластычныя масы (пластмасы). Для вырабу іх карыстаюцца рознымі смоламі. Так, напрыклад, шкло, яйое не б’ецца, — плексіглас — атрымліваюць са смалы, для вытворчасці якой выкарыстоўваюцца ацэтон, метылавы спірт і сінільная кіслата.
Вырабы з пластмас атрымліваюць галоўным чынам шляхам прэсавання, прымяняюць таксама ліццё. к
Трываласць на разрыў у пластмас парадку 300 — 600 —; і ў дватры разы большая на сцісканне.
12*
РАЗДЗЕЛ XI.
ЗМЯНЕННЕ АГРЭГАТНАГА СТАНУ РЭЧЫВА.
104. Плаўленне цел. Плаўленнем называецца працэс ператварэнпя рэчыва з цвёрдага стану ў вадкі.
Тэмпература, пры якой дадзенае рэчыва плавіцца, носіць назву тэмпературы або пункта яго плаўлення.
Крышталічныя рэчывы, як, напрыклад, жалеза, медзь, серабро, ртуць, лёд маюць зусім пэўную тэмпературу плаўлення.
Рыс. 174. Графік тэмпературы плаўлення (а) і зацвердзявання (б) нафталіпу.
Калі нагрэць якоенёбудзь крышталічнае цела, то можна заўважыць, што яго тэмпература будзе павышацца толькі да моманту начатку плаўлення цела; у час плаўлення тэмпература павышацца не будзе. У працэсе плаўлення крышталічнага цела, г. зн. калі яно існуе адначасова як у вадкім, так і ў цвёрдым стане, тэмпература цела застаецца нязменнай.
Пасля гаго як усё цела пяройдзе ў вадкі стан, далейшае награванне павядзе да павышэння тэмпературы вадкасці. На рыс. 174, a ў якасці прыкладу паказан графік плаўлення нафталіну. Працэсу плаўлення нафталіну адпавядае ўчастак крывой АВ. Графік жа працэсу зацвердзявання нафталіну паказан на рыс. 174, б. Працэсу зацвердзявання адпавядае ўчастак крывой СВ.
165
На рыс. 174 відаць, што зацвердзяванне нафталіну адбываецца пры той жа тэмпературы, пры якой нафталін плавіцца. Такі ж вывад можна зрабіць у адносінах любога крышталічнага цела.
Крышталічныя цвёрдыя целы плавяцца і зацвердзяваюць пры адной і той жа пэўнай для кожнага рэчыва тэмпературы.
Інакш трымаюць сябе аморфныя рэчывы, напрыклад смала, воск, каніфоль, шкло і інш. Пры награванні яны* паступова робяцца мякчэйшымі, тэмпература іх змяняецца бесперапынна. Пры зацвердзяванні аморфных цел тэмпература іх таксама паніжаецца бесперапынна (рыс. 175). Значыць, аморфныя рэчывы не маюць пэўнай тэмпературы плаўлення і зацвердзявання.
Рыс. 175. Графік змянення тэмпературы застываючаіі смалы.
Тэмпература плаўлення і зацвердзявання розных рэчываў.
I Іазва рэчыва Тэмпература плаўлення і зацвердзявання (у градусах С) 1 Ііазва рэчыва Тэмпература плаўлення і зацвердзявання (у градусах С)
Вугаль 3800 Магній 650
Вальфрам 3370 і Цынк 419
Плаціна 1774 ; Свінец 327
Жалеза чыстае . . . 1530 ' Вісмут 271
Чыгун белы 1200 ’ Волава 232
Медзь 1083 Калій 63
Золата 1063 Вада 0
Латунь 1000 Ртуць — 39
Серабро 961 Кісларод —219
Бронза 900 Вадарод —257
Алюміній 658 Гелій —272
Плаўленне крышталічных цел можпа растлумачыць на аспове малекулярнакінетычнай тэорыі. Мы ўжо гаварылі (гл. § 69), што пры павышэнні тэмпературы ўзрастае сярэдняя скорасць хаатычнага руху частачак рэчыва. Вынікам гэтага з’яўляецца аслабленне сіл, якія звязваюць частачкі ў цвёрдым целе і абумоўліваюць пэўную ягс структуру. Пры набліжэнні да тэмпературы плаўлення сілы гэтыя настолькі аслабляюцца, што структура цвёрдага цела парушаецца, разбураецца прасторавая рашотка крышталяў — адбываецца пераход
рэчыва ў вадкі стан.
13 A B. Пёрышкін. Курс фізікі, ч. II
167
105. Удзельная цеплыня плаўлення. Пры плаўленні адбываецца разбурэнне прасторавай рашоткі крышталічнага цела, на што расходуецца пэўная колькасць энергіі ад якойнебудзь знешняй крыніцы. У выніку гэтага ўнутраная энергія цела ў працэсе плаўлення павялічваецца.
Колькасць цеплыні, неабходная для пераходу цела з цвёрдага стану ў вадкі пры тэмпературы плаўлення, называецца цеплынёй плаўлення.
У працэсе зацвердзявання цела, наадварот, унутраная энергія цела памяншаецца; частка яе пры гэтым выдзяляецца і перадаецца акружаючым целам.
Колькасць цеплыні, якая паглынаецца целам пры плаўленні, роўна колькасці цеплыні, выдзеленай гэтым целам пры зацвердзяванні. У гэтым факце знаходзіць адно з сваіх выражэнняў закон захавання і ператварэння энергіі.
Паглынаннем энергіі пры раставанні лёду і выдзяленнем яе пры замярзанні вады тлумачацца тыя спазненні ў пахаладанні і пацяпленні, якія часта маюць месца паблізу вялікіх рэк і азёр.
Цеплыню плаўлення розных рэчываў звычайна характарызуюць колькасцю цеплыні, якая неабходна для расплаўлення адзінкі масы дадзенага рэчыва.
Колькасць цеплыні, неабходная для пераходу адзінкі масы рэчыва з цвёрдага стану ў вадкі пры тэмпературы плаўлення, называецца ўдзельнай цеплынёй плаўлення.
Удзельная цеплыня плаулення выражаецца у аоо у .
Вызначэнне ўдзельнай цеплыні плаўлення тугаплаўкіх рэчываў з’яўляецца цяжкай эксперыментальнай задачай, але ўдзельная цеплыня лёгкаплаўкіх рэчываў можа быць вызначана пры дапамозе каларыметра. Пакажам на прыкладзе лёду, як гэта робіцца.
Нальём у каларыметр т1 грамаў вады пры тэмпературы /^; удзельную цеплаёмкасць вады абазначым праз cv Няхай маса каларыметра т2 грамаў і ўдзельная цеплаёмкасць яго с2. Кінем у каларыметр т грамаў лёду, які пачаў раставаць, г. зн., які мае тэмпераТУРУ 0°С. Памешваючы ваду, дачакаемся, пакуль увесь лёд не растане, і адзначым канчатковую тэмпературу сумесі 9° (грэч. «тэта»). 3 гэтых даных можна вызначыць удзельную цеплыню плаўлення лёду; абазначым яе праз X.
Колькасць цеплыні, атрыманая лёдам пры ператварэнні яго ў ваду пры 0°С:
Q = Іт.
Колькасць цеплыні, атрыманая вадою, якая ўтварылася ад растаўшага лёду, пры награванні яе ад 0°С да 6°:
Qi = схт (9 — 0°) = Cjpi'J.
Колькасць цеплыні, аддадзеная вадою, якая была да доследу ў каларыметры:
Q2 = с^ (^ — 9).
Колькасць цеплыні, аддадзеная ўнутраным сасудам каларыметра:
Сз = ^2 (/ — 9).
168
Q + ^ = Q2 + Q3
\m + cYm^ = c1ml (t^ — 6) 4 c.2tn2 (^ — 6);
_ c}m} (/| — 6) + c2m2 (tt — 0) — с,тв in
Доследы даюць для ўдзельнай цеплыні плаўлення лёду велічыню, роўную 80 у.
Удзельная цеплыня плаўлення розных рэчываў.
КНІГІ ОНЛАЙН
