Digitální učební materiál Autor: Ing. Rudolf Drahokoupil Předmět/vzdělávací oblast: Materiály a technologie Tematická oblast: Vlastnosti technických materiálů Téma: Fyzikální vlastnosti technických materiálů Ročník: 1. Datum vytvoření: září 2013 Název: VY_32_INOVACE_13.2.02.STR Anotace: Fyzikální vlastnosti kovů, hustota, teplota tání a tuhnutí, délková a objemová roztažnost, tepelná vodivost, elektrická vodivost, magnetické vlastnosti. Metodický pokyn: Učební materiál slouží jako inovativní prezentační doplněk pro výuku odborného tématu s využitím aktivizujících možností multimediálních prostředků (dataprojektor, popř. interaktivní tabule). Závěrečné kontrolní otázky zvyšují interaktivitu výuky a podporují samostatné myšlení žáků. Ve spojení s webovými stránkami školy může být prezentace využívána i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání.

Fyzikální vlastnosti kovů K nejdůležitějším fyzikálním vlastnostem kovů patří: teplota (bod) tání a tuhnutí délková a objemová roztažnost další neméně důležité vlastnosti (tep. a el. vodivost)

PŘEHLED FYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTÍ U TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Hustota ρ - je dána poměrem hmotnosti m k objemu V homogenní látky při určité teplotě. Veličinová rovnice: ρ = m : V kde, m = hmotnost, V = objem. Hustota u kovů je udávána v g/cm3, kg/dm3, t/m3.

Velikost hustoty - závisí na atomové stavbě dané látky a na poloze prvku v periodické soustavě prvků a to za předpokladu - jsou-li v krystalu mřížky obsazeny atomy všechna uzlová místa. Protože - tomu ve skutečnosti tak není, v mřížce se vyskytují četné poruchy - vakance, póry, nečistoty, liší se skutečná hustota od ideální.

Podle hustoty rozdělujeme technicky používané kovy do tří skupin: lehké kovy s hustotou 1,7 – 4,5 g/cm3 - AL, Mg, Ti b) těžké kovy s hustotou 7 – 9 g/cm3 - Cu, Fe, Ni, Sn. c) nejtěžší kovy s hustotou přesahující 10 g/cm3 - Au, Pb, W 

Teplota (bod) tání [°C] a tuhnutí Je teplota, při které látka mění své skupenství a která závisí na vnitřní stavbě kovů. Znalost teploty je významná pro technologické procesy jako je slévárenství, pokovování, svařování apod. Např. při lití musíme znát teplotu tavení. Je to teplota asi o 200 °C vyšší, než je teplota tání dané slitiny.

Teplotní délková a objemová roztažnost je prodloužení délky nebo zvětšení objemu pevné látky vlivem zvýšení teploty látky. Délková teplotní roztažnost - změna délky těles, kdy jeden rozměr je delší než ostatní rozměry (tyče, dráty atd.) vlivem změny teploty. Objemová teplotní roztažnost - změna objemu těles v závislosti na změně jejich teploty.

Zamezení teplotní roztažnosti v praxi Vodiče vn u vedení elektrického proudu nesmí být napínány na doraz, v letním období se nechává průvěs vodičů. Mezi kolejemi v délce kolejnice bývají dilatační mezery.

Další neméně důležité vlastnosti: Tepelná vodivost - je teplo, které při ustáleném stavu projde za jednotku času mezi dvěma protilehlými stěnami krychle o délce hrany 1 m. Elektrická vodivost - je schopnost materiálu vést elektrický proud. Podle vodivosti dělíme materiály na vodiče a nevodiče (izolanty). Mezi nimi je skupina materiálů se zvláštními vlastnostmi nazývající se polovodiče.

Magnetické vlastnosti - zjišťujeme je z jejich chování v magnetickém poli. Rozdělujeme je do 3 skupin: Diamagnetické látky - nezesilují účinek vnějšího magnetického pole, např. z pevných látek – Cu, Ag, Au, Sn, Pb. Paramagnetické látky - nepatrně zesilují účinek vnějšího magnetického pole, např. z pevných látek – Al, Pt, alkalické kovy (K, Na).

a nejpoužívanější jsou tzv. Feromagnetické látky - mající velmi vysokou permeabilitu (tj. vliv prostředí, v němž magnetické pole působí) závislou na intenzitě magnetického pole, např. z pevných látek – Fe, Co, slitiny Cr a Mn.

KONTROLNÍ OTÁZKY - diskuse Uveďte nejdůležitější fyzikální vlastnosti kovů Hustota, teplota tání a tuhnutí, teplotní délková a objemová roztažnost. Rozdělení kovů podle hustoty Lehké a těžké kovy. Pro jaké technologické procesy je důležitá znalost teploty Slévárenství, pokovování, svařování. Vyjmenujte další fyzikální vlastnosti kovů Tepelná vodivost, elektrická vodivost, magnetické vlastnosti (diamagnetismus, paramagnetismus, feromagnetismus).

Použité zdroje: HLUCHÝ, Miroslav a Jan KOLOUCH. Strojírenská technologie 1 - 1. díl, 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia, 2002, 266 s. ISBN 80-7183-262-6. FRISCHHERZ, Adolf a Paul SKOP. Technologie zpracování kovů 1: základní poznatky. 2. vyd. Praha: SNTL (Wahlberg), 1996, 268 s. ISBN 80-902110-0-3.