Имеет ли железо пластичность хрупкость эластичность. План описания физических свойств вещества

Тело из любого материала при малых деформациях ведет себя как упругое. Его размеры и форма восстанавливаются при снятии нагрузки. В то же время почти все тела в той или иной мере могут испытывать пластические деформации.

Механические свойства материалов разнообразны. Такие материалы, как резина или сталь, обнаруживают упругие свойства при сравнительно больших напряжениях и деформациях. Для стали, например, закон Гука выполняется вплоть до а для резины до значительно больших с, порядка десятков процентов. Поэтому такие материалы называют упругими.

Пластичность. У мокрой глины, пластилина или свинца область упругих деформаций мала. Материалы, которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации, называют пластичными.

Деление материалов на упругие и пластичные в значительной мере условно. В зависимости от возникающих напряжений один и тот же материал будет вести себя или как упругий, или как пластичный. Так, при очень больших напряжениях сталь обнаруживает пластичные свойства. Это широко используют при штамповке стальных изделий с помощью прессов, создающих огромную нагрузку.

Холодная сталь или железо с трудом поддаются ковке молотом. Но после сильного нагрева им легко придать посредством ковки любую форму. Пластичный при комнатной температуре свинец

приобретает ярко выраженные упругие свойства, если его охладить до температуры ниже -100 °С.

Хрупкость. Большое значение на практике имеет свойство твердых тел, называемое хрупкостью. Материал называют хрупким, если он разрушается при небольших деформациях. Изделия из стекла и фарфора хрупкие: они разбиваются на куски при падении на пол даже с небольшой высоты. Чугун, мрамор, янтарь также обладают повышенной хрупкостью. Наоборот, сталь, медь, свинец и т. д. не являются хрупкими.

У всех хрупких материалов напряжение очень быстро растет с увеличением деформации, и они разрушаются при весьма малых деформациях. Так, чугун разрушается при относительном удлинении 0,45%. У стали же при деформация остается упругой и разрушение происходит при

Пластические свойства у хрупких материалов практически не проявляются.

Механизм пластических деформаций. При упругих деформациях в кристаллических телах - атомы лишь незначительно смещаются друг относительно друга.

При пластических деформациях смещения атомов или молекул могут во много раз превышать расстояния между ними. Однако нарушения всей кристаллической структуры тела не происходит. Отдельные слои кристаллической решетки проскальзывают друг относительно друга. На рисунке 90 изображен маленький кристалл меди после растяжения. Хорошо видны следы скольжения слоев.

Характерно, что у всех кристаллов скольжение атомных слоев происходит не сразу по всему объему кристалла, а осуществляется за счет передвижения дислокаций. Перемещение же дислокаций связано с перестройкой решетки, затрагивающей одновременно лишь небольшую группу атомов вдоль одной линии. Этот процесс подобен перемещению складки по ковру: складку перемещать легче, чем весь ковер, а в результате ковер в целом сдвигается на некоторое расстояние.

Итак, пластические деформации связаны с наличием дислокаций в кристаллах и возможностью их перемещений. Эти перемещения тормозятся различными препятствиями: атомами примесей, твердыми микроскопическими включениями, границами кристаллических зерен в поликристаллах. Кроме того, дислокации тормозятся при «взаимных пересечениях».

Наиболее прочными были бы кристаллы, совершенно лишенные дислокаций. Но в реальных кристаллах они всегда имеются. Если число дислокаций сравнительно невелико. то они практически перемещаются без торможения и прочность кристалла

невелика. Упрочение кристалла может быть достигнуто включением в него примесей или уменьшением зерен в поликристаллах, а также увеличением числа дислокаций.

В технике широко используют повышение прочности металлов путем введения в них специальных добавок: никеля, вольфрама, ванадия и др.

Пластические деформации сами могут приводить к увеличению количества дислокаций и тем самым увеличивать прочность кристаллов. Этот способ повышения прочности называют наклепом. Наклеп осуществляют, протягивая металлические заготовки между валками или другими способами. Однако чрезмерное увеличение числа дислокаций делает кристаллическую решетку неустойчивой, и материал теряет прочность.

Таким образом, изучение структуры твердого тела улучшение на этой основе механических свойств материалов приводит к повышению их прочности и тем самым к уменьшению веса машин и механизмов, увеличению их надежности.

1. Перечислите основные виды деформаций твердых тел. 2. Что называют механическим напряжением? 3. Как связано механическое напряжение с относительным удлинением? 4. Чем отличаются упругие деформации от пластических? 5. Что называют пределом прочности? 6. Какие материалы называют хрупкими? 7. Каким образом дислокации влияют на пластические деформации и прочность кристаллов?

«Классификация веществ» - Кислотным. Массовые доли элементов в соединении равны: калия – 43,1%, хлора – 39,2%,кислорода – 17,7%. Золото. Распределите вещества. Распределите вещества по классам. Исключите лишнее по классификационной характеристике вещество. Амфотерным. Несолеобразующим. Серебро. Углерод. Металлы и неметаллы. Гидроксидом не является:

«Вещества металлы» - Нахождение металлов в природе. Причины, приводящие к различию физических свойств. Станкострое-ние. Физические свойства металлов. Состоят из атомов Одного вида. Химические элементы, образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Причины, приводящие к различию в физических свойств металлов.

«Вещества урок» - Кухня. Проверка домашнего задания: 3. Совокупность людей, объединенных формами совместной жизни и деятельности. Руководитель каждой группы готовит выступление по итогам опытов. В морской воде, под землей. Я бел, как снег, В чести у всех, В рот попал – Там и пропал. Кислый вкус. Соленый вкус. Поваренная соль.

«Три состояния вещества» - Вопросы: Можно ли открытый сосуд заполнить газом на 50%? Вода испарилась и превратилась в пар. Жидкость. Газ. Физика 7 класс. К чему приводит повышении температуры твердого тела? Почему твердые тела сохраняют свою форму? Три состояния вещества. Твердое тело. Что можно сказать о расположении молекул при нагревании воды до кипения?

«Количество вещества» - Таблица расчетов. Молярная массафизическая величина, которая. 1. В мерный цилиндр отмерьте 12 столовых ложек воды. Означает определенное число структурных элементов (атомов,молекул,ионов). Определите положение весов. Карта исследования

Вы начинаете знакомиться с новым учебным предметом - химией. А что изучает химия?

Как вам известно из курса физики, многие вещества состоят из молекул, а молекулы - из атомов. Атомы так малы, что на острие иглы их может поместиться многие миллиарды. Тем не менее различают всего 114 видов атомов.

Из отдельных изолированных атомов состоят такие вещества, как неон, аргон, криптон, гелий. Их ещё называют благородными или инертными газами, потому что их атомы не соединяются друг с другом и почти не соединяются с атомами других химических элементов. Совсем другое дело - атомы водорода. Они могут существовать поодиночке (рис. 4, а), как на Солнце, которое более чем наполовину состоит из отдельных атомов водорода. Могут соединяться в молекулы по два атома (рис. 4, б), образуя молекулы самого лёгкого газа, который, как и химический элемент, называют водородом. Атомы водорода могут также соединяться с атомами других химических элементов. Например, два атома водорода, соединяясь с одним атомом кислорода (рис. 4, в), образуют молекулы хорошо известного вам вещества - воды.

Рис. 4.
Формы существования химического элемента водорода:
а - атомы водорода; б - молекулы водорода; в - атомы водорода в молекуле воды

Аналогично, понятие «химический элемент кислород» объединяет изолированные атомы кислорода, кислород - простое вещество, молекулы которого состоят из двух атомов кислорода, и атомы кислорода, входящие в состав сложных веществ. Так, в состав молекул углекислого газа входят атомы кислорода и углерода, в состав молекул сахара - атомы углерода, водорода и кислорода.

Следовательно, каждый химический элемент существует в трёх формах: свободные атомы, простые вещества и сложные вещества (см. рис. 4).

Понятие «химический элемент» более широкое, и его не нужно путать с понятием «простое вещество», особенно если названия их совпадают. Например, когда говорят о том, что в состав воды входит водород, то имеют в виду химический элемент, а когда говорят о том, что водород - экологически чистый вид топлива, то имеют в виду простое вещество.

Различные вещества отличаются друг от друга своими свойствами. Так, водород - это газ, очень лёгкий, без цвета, запаха, вкуса, имеет плотность 0,00009 г/см 3 , кипит при температуре -253 °С, а плавится при температуре -259 °С и т. д. Эти свойства вещества называют физическими.

Описать физические свойства вещества можно, воспользовавшись следующим планом:

  1. В каком агрегатном состоянии (газообразном, жидком, твёрдом) находится вещество при данных условиях?
  2. Какого цвета вещество? Имеет ли оно блеск?
  3. Имеет ли вещество запах?
  4. Какова твёрдость вещества по относительной шкале твёрдости (шкале Мооса) (рис. 5)? (См. справочники.)

Рис. 5.
Шкала твёрдости

  1. Проявляет ли вещество пластичность, хрупкость, эластичность?
  2. Растворяется ли вещество в воде?
  3. Какова температура плавления и температура кипения вещества? (См. справочники.)
  4. Какова плотность вещества? (См. справочники.)
  5. Обладает ли вещество тепло- и электропроводностью? (См. справочники.)

Лабораторный опыт № 1
Сравнение свойств твёрдых кристаллических веществ и растворов

Сравните, используя приведённый на с. 10 план, свойства выданных вам в стаканчиках образцов веществ:

  • вариант 1 - кристаллических сахара и поваренной соли;
  • вариант 2 - глюкозы и лимонной кислоты.

Зная свойства веществ, человек может использовать их с большей пользой для себя. Например, рассмотрим свойства и применение алюминия (рис. 6).

Рис. 6.
Применение алюминия:
1 - самолётостроение; 2 - ракетостроение; 3 - изготовление ЛЭП; 4 - производство посуды, столовых приборов и упаковочной фольги

Благодаря лёгкости и прочности алюминий и его сплавы применяют в самолёто- и ракетостроении, недаром алюминий называют «крылатым металлом».

Лёгкость и хорошую электропроводность алюминия используют при изготовлении электрических проводов для линий электропередачи (ЛЭП).

Теплопроводность и неядовитость важны при изготовлении алюминиевой посуды.

Неядовитость и пластичность позволяют широко применять тоненькие листы алюминия - фольгу - в качестве упаковочного материала для шоколадных плиток, чая, маргарина, молока, соков, других продуктов, а также для лекарственных средств, помещённых в контурные ячейки.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве повышает долговечность и надёжность конструкций.

Эти примеры иллюстрируют то, что из одного вещества - материала (алюминия) можно изготовить различные физические тела.

Алюминий способен гореть ослепительным пламенем (рис. 7), поэтому его используют при проведении красочных фейерверков и изготовлении бенгальских огней (вспомните рассказ Н. Носова «Бенгальские огни»). При горении алюминий превращается в другое вещество - оксид алюминия.

Рис. 7.
Горение алюминия - основа бенгальских огней и фейерверков

Ключевые слова и словосочетания

  1. Предмет химии.
  2. Вещества простые и сложные.
  3. Свойства веществ.
  4. Химический элемент и формы его существования: свободные атомы, простые вещества и сложные вещества, или соединения.

Работа с компьютером

  1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
  2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

  1. Филео (греч.) означает «люблю», фобос - «боюсь». Дайте объяснение терминов «хемофилия» и «хемофобия», отражающих резко противоположное отношение групп людей к химии. Кто из них прав? Обоснуйте свою точку зрения.
  2. Обязательный атрибут бесконечного множества шпионских и прочих детективных произведений - цианистый калий, точнее, цианид калия, который обладает свойством парализовывать нервную систему, приводя тем самым жертву к мгновенной смерти. Приведите примеры свойств других веществ, которые используются в литературных произведениях.
  3. Выпишите отдельно названия веществ и названия тел из приведённого перечня: медь, монета, стекло, стакан, ваза, керамика, проволока, алюминий. Воспользуйтесь подсказкой: к названию тела - существительному - можно подобрать относительное прилагательное, образованное от названия вещества, например: железо и гвоздь - железный гвоздь.
  4. Выпишите качественные прилагательные: лёгкий, круглый, длинный, тяжёлый, твёрдый, пахучий, растворимый, увесистый, вогнутый, мягкий, жидкий, прозрачный, - которые могут быть отнесены: а) к веществам; б) к телам; в) и к телам, и к веществам.
  5. Сравните понятия «простое вещество» и «сложное вещество». Найдите сходство и различие.
  6. Определите, какие из веществ, модели молекул которых изображены на рисунке 2, относят: а) к простым веществам; б) к сложным веществам.
  7. Какое понятие более широкое - «химический элемент» или «простое вещество»? Дайте доказательный ответ.
  8. Укажите, где о кислороде говорится как о химическом элементе, а где - как о простом веществе:

    а) кислород мало растворим в воде;

    б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода;

    в) в воздухе содержится 21% кислорода (по объёму);

    г) кислород входит в состав углекислого газа.

  9. Укажите, где о водороде говорится как о простом веществе, а где - как о химическом элементе:

    а) водород входит в состав большинства органических соединений;

    б) водород - самый лёгкий газ;

    в) водородом заполняют воздушные шары;

    г) молекула метана содержит четыре атома водорода.

  10. Рассмотрите связь между свойствами вещества и его применением на примере: а) стекла; б) полиэтилена; в) сахара; г) железа.