12. Struktura a vlastnosti pevných látek
Rozd lení pevných látek: 1. krystalické ( ástice uspo ádány geometricky pravideln – dalekodosahové uspo ádání)
- monokrystaly (p írodní nebo um lé) - polykrystalické látky
2. amorfní (krátkodosahové uspo ádání)
Krystalová m ížka – prostorová geometrická m ížka obsazená pravideln ásticemi.
Elementární (základní) bu ka krystalu - základní rovnob žnost n obsazený ásticemi, jeho azením podél prodloužených hran vzniká krystal libov. rozm r . a) primitivní
b) plošn centrovaná c) prostorov centrovaná
Pozn. 1) M ížková konstanta a – délka hrany elementární bu ky 2) Ur ení po tu ástic p ipadajících na jednu elementární bu ku!
Poruchy krystalové m ížky: 1. Bodové a) vakance (v uzlu chybí ástice)
b) intersticiální poloha ástice (mimo pravidelný bod m ížky)
c) p ím s (cizí ástice v uzlu nebo mimo n j) 2. árové (dislokace) a) hranová
b) šroubová
Druhy vazeb mezi ásticemi: 1) iontová (ionty vázány elektrostatickými silami) P . NaCl, KBr, CsCl, LiF, CaO, BaO,…
2) vodíková (vodíkový m stek)
P . led, n které organické látky,…
3) kovová (kladné ionty v uzlech m ížky a záporný elektronový plyn) P . kovy
4) kovalentní (sm rová vazba tvo ená elektronovým párem) P . diamant, Ge, Si, SiC (karbid k emíku –
karborundum),…
5) van der Waalsova(molekulová) (zp sobena stálým slabým elektrickým polem kolem molekul s nesymetrickým rozložením vnit ního elektrického náboje – slabá)
P . inertní prvky p i nízkých teplotách (Ne p i 24 K), J2, Cl2, O2, H2, organické slou eniny, grafit(ve vrstvách kovalentní vazby – pevné sít šestiúhelník , mezi vrstvami slabá van der Waalsova vazba)
Deformace pevného t lesa – zm na rozm r , objemu a tvar t lesa zp sobená ú inkem vn jších sil. M že být
pružná (elastická), pokud t lese nabude p vodního tvaru jakmile p estanou p sobit vn jší síly, nebo
trvalá (plastická), pokud trvá i po odstran ní vn jších sil.
Z hlediska geometrie p sobících sil rozeznáváme p t jednoduchých deformací:
tahem, tlakem, ohybem, smykem a kroucením.
Normálové nap tí n –veli ina charakterizující stav napjatosti v libovolném p í ném ezu deformovaného t lesa: n =
S Fp
, kde Fp je velikost síly pružnosti p sobící kolmo na plochu ezu o obsahu S.
Hook v zákon (pružná deformace tahem, p íp. tlakem): Normálové nap tí je p ímo úm rné relativnímu prodloužení t lesa.
n = E. , kde = l1
∆l ( l je absolutní prodloužení, l1 je p vodní délka t lesa, E je
Young v modul pružnosti) K ivka deformace:
n
E p
k D
d C
B
u A
O
Úse ka OA … pružná deformace – oblast platnosti Hookova zákona
u – mez úm rnosti ást k ivky AB … dopružování
d – mez pružnosti
ást k ivky BE … trvalá (tvárná, plastická) deformace
ást k ivky CD … te ení materiálu (využití – tvá ení kov za studena)
k – mez pr tažnosti (kluzu)
ást k ivky DE … zpevn ní materiálu kon ící dosažením meze pevnosti (pak destrukce)
p – mez pevnosti
Pozn. R zné látky mají r zné deforma ní k ivky – z jejich tvaru lze soudit na n které vlastnosti látky jako nap . pružnost, k ehkost, pevnost.
Teplotní roztažnost pevných látek:
1. Délková (sledujeme zm nu jednoho rozm ru t lesa v závislosti na teplot ):
t0: l0
t: lt
Absolutní prodloužení l = lt - l0 , l = . l0. t, kde t = t - t0 .
Platí: lt = l0 + l =l0 + . l0. t. Tedy lt = l0. (1 + . t) , kde je teplotní sou initel délkové roztažnosti.
2. Objemová t0: V0
t: Vt
Platí: Vt = V0 . (1 + . t) , kde je teplotní sou initel objemové roztažnosti. Pro izotropní látky platí = 3. .
Pozn. S objemem se m ní i hustota t lesa podle p ibližného vztahu t = 0 . (1 - . t) Užití roztažnosti v praxi: mosty, koleje, elektrické vedení, písty tepelných motor , dilata ní spáry na silnicích, volné zazdívání kovových kotl , pružná kolena kovových dálkových potrubí, bimetalické pásky (teplom ry, spína e, …), železobetonové konstrukce, užití v léka ství (zubní plomby,…)
