2 вариант. Контрольная работа по материаловедению и метрологии

2 вариант

По метрологии задание (желтым цветом выделила, что надо выполнить).

по материаловедению отвечаем только на контрольные вопросы.

ПОЛНОЕ ЗАДАНИЕ В ДЕМО ФАЙЛЕ

ЧАСТЬ ДЛЯ ПОИСКА ДУБЛИРУЮ НИЖЕ

2. Структурные элементы метрологии                                             3

 22.         Ответственность за нарушение действующего

законодательства                                                                                7

 Задача                                                                                                  8

 Литература                                                                                         10

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Архангельской области

«Архангельский политехнический техникум»

(ГАПОУ АО «АПТ»)

Задания

для выполнения контрольной работы обучающихся заочного отделения

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

для специальности

 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

г. Архангельск

2020

Первый вопрос выбирается по номеру варианта, второй вопрос: номер варианта + 20.

Вопросы по дисциплине

1.     Метрология: основные понятия, цели, задачи, разделы.

2.     Структурные элементы метрологии.

3.     Профессиональная значимость метрологии в различных отраслях народного хозяйства.

4.     Объекты метрологии: понятия, характеристика.

5.     Международная система единиц измерений физических величин (СИ).

6.     Субъекты метрологии: уровни и подуровни, функции.

7.     Международные и региональные метрологические организации.

8.     Измерения: определение, виды, отличие от обнаружений.

9.     Средства измерения и обнаружения. Классификация.

10.  Средства поверки и калибровки: понятие, назначение.

11.  Поверка: понятие, порядок проведения. Результаты поверки.

12. Средства измерений. Классификация по техническим устройствам.

13. Нормируемые метрологические характеристики: понятие, виды, краткая характеристика.

14. Методы измерений: виды, характеристика.

15. Основы теории измерений. Основной постулат.

16. Уравнения и шкалы измерений.

17. Факторы, влияющие на результат измерений.

18. Погрешности. Классификация. Причины возникновения, способы обнаружения, пути устранения.

19. Правовые основы обеспечения единства измерений.

20. Государственный метрологический контроль и надзор.

21. Права и обязанности государственных инспекторов по обеспечению единства измерений.

22. Ответственность за нарушение действующего законодательства.

23. Основные понятия в области стандартизации. Цели, задачи и структура дисциплины.

24. Цели, задачи и основные направления развития стандартизации в России.

25. Объекты: понятия, классификация.

26. Субъекты стандартизации: организации, органы и службы, уровни и подуровни.

27. Функции, права и обязанности субъектов национальной стандартизации разных уровней, их взаимосвязь.

28. Научные и организационные принципы стандартизации.

29. Методы стандартизации, их характеристика, взаимосвязь с принципами.

30. Нормативные документы: понятие, виды. Правовая база.

31. Регламенты и технические регламенты.

32. Категории и виды стандартов. Порядок разработки, принятия, учета и применения. Основные разделы стандартов разных видов.

33. Технические условия. Определение. Назначение. Порядок разработки, принятия, учета и применения.

34. Государственная система стандартизации России: понятие, объекты, структура, назначение.

35. Межгосударственная система стандартизации: понятие, назначение, цели и задачи.

36. Межотраслевые системы стандартизации.

37. Правовая база стандартизации.

38. Государственный контроль и надзор за соблюдением обязательных требований стандартов.

39. Международное сотрудничество в области стандартизации.

40. Международная стандартизация. Ведущие международные организации.

41. Региональные организации по стандартизации. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации.

42. Оценка, подтверждение соответствия: понятие, виды деятельности.

43. Значение сертификации в условиях рыночных отношений.

44. Цели, задачи и принципы сертификации.

45. Объекты и субъекты сертификации.

46. Декларация о соответствии: понятие, порядок проведения.

47. Средства сертификации.

48. Методы сертификации.

49. Правовые основы сертификации.

50. Обязательная и добровольная сертификация: понятия, назначение, области применения.

51. Правила проведения сертификации продукции в Российской Федерации.

52. Схемы сертификации.

53. Правила заполнения бланков сертификатов.

54. Особенности проведения сертификации продовольственного сырья и пищевых продуктов.

55. Формы и схемы сертификации продукции и услуг.

56. Классификация предприятий общественного питания.

57. Услуги общественного питания, в том числе подлежащие обязательной сертификации.

58. Схемы проведения сертификации услуг общественного питания.

59. Требования к качеству кулинарной продукции.

60. Порядок проведения сертификации услуг общественного питания.

61. Нормативные документы для целей обязательной сертификации услуг общественного питания.

62. Государственный контроль и надзор за соблюдением правил обязательной сертификации.

63. Порядок выдачи предписаний или прекращения действия, продление срока действия сертификатов, аннулирования сертификатов.

64. Термины и определения в области сертификации услуг общественного питания.

65. Организационная структура системы сертификации услуг в общественном питании.

Практическое задание

Для своего варианта выбрать посадку и для заданной посадки определите:

-систему и тип посадки,

-найдите предельные отклонения и допуски,

-вычислите предельные размеры отверстий и валов, предельные

зазоры и натяги, допуски посадок,

-начертите эскизы полей допусков посадок в масштабе

Вариант

Посадка

1

Ø10 H7 / f7

2

Ø50 H7 / k6

3

Ø40H7 /s6

4

Ø45 H9 / d9

5

Ø20 H8 / js7

6

Ø100 7 / h6

7

Ø55 H7 / f7

8

Ø70 H7 / p6

9

Ø80 H10 / d10

10

Ø28 K8 / h7

11

Ø65 H7 / r6

12

Ø60 H7 / c8

13

Ø70 N7 / h6

14

Ø50 H7 / s7

15

Ø50 H7 / g6

16

Ø45H7/ js8

17

Ø30 H8 / x8

18

Ø20 H7 / h6

19

Ø35 M8 / h7

20

Ø40 H8 / z8

21

Ø10 E8 / h6

22

Ø80 H7 / m6

23

Ø35 H8 / u8

24

Ø90 S7 / h6

25

Ø50 H7 / n6

26

Ø60 P7 / h6

27

Ø55 D9 / h9

28

Ø70 H7 / js6

29

Ø120 R7 / h6

30

Ø60 H5/ js6

Предмет Материаловедения

Конструирование, изготовление, эксплуатация и ремонт ма­шин и приборов связаны с машиностроительными материала­ми и их использованием.

Материалы— это исходные вещества для производства про­дукции и вспомогательные вещества для проведения производ­ственных процессов.

Различают следующие разновидности материалов:

-сырье, или сырые материалы, которые подлежат дальней­шей переработке (железная руда на металлургическом за­воде, нефть на нефтеперерабатывающем комбинате);

-полуфабрикат — переработанный материал, который дол­жен пройти одну или несколько стадий обработки, для того чтобы стать изделием, годным к потреблению.

Готовая продукция одного производства может служить полуфабрикатом для другого.

Для успешного решения многих практических задач необхо­димы сведения о современных способах получения и обработки материалов, их свойствах и рациональном применении. Вопро­сы строения и свойств металлов, сплавов, неметаллических ма­териалов, горюче-смазочных материалов и эксплуатационных жидкостей, применяемых в конструкциях автомобилей и необ­ходимых для их эксплуатации и ремонта, рассматривает мате­риаловедение.

Материаловедение — наука, изучающая связь между строени­ем (структурой) и свойствами материала, а также их изменения при внешних воздействиях (тепловом, механическом, химичес­ком и т. д.).

Материаловедение позволяет правильно выбрать материал и технологию его переработки для обеспечения эксплуатации из­делия в течение заданного времени.

Из истории материаловедения

Долгое время в технической практике люди использовали готовые природные материалы, совершенствовали их, создава­ли новые технологии производства и обработки. Вся история существования человечества связана с освоением материалов: каменный век сменился медно-каменным, а затем бронзовым и железным.

Изготовив первые орудия труда из камня и кости, человек стал обрабатывать древесину, шкуры, освоил обжиг глины. Сле­дующим этапом освоения материалов стало плавление и литье меди, затем открытие оловянной бронзы и освоение железа. Совершенствовалась технология переплавки металлических руд, прокаливанием и ковкой полуфабрикатов стали получать куз­нечное железо.

Новую эпоху в развитии материалов открыло использование энергии падающей воды для привода машин. Появилась воз­можность нагревать металл до температур, превышающих тем­пературу плавления железа, перерабатывать расплав в ковкое железо, очищать металлы от примесей. Эти достижения в облас­ти производства материалов определяли уровень технического развития на протяжении многих веков.

Применение каменного угля вместо древесного в качестве топ­лива при плавлении руд и открытие коксования каменного угля способствовало ускоренному развитию металлургии. Возрастание спроса на машины привело к возникновению машиностроения как отрасли промышленности. В то время мануфактурным про­изводством была освоена лишь немногочисленная группа мате­риалов, что ограничивало возможности развития машин.

Превращение ручных мануфактур в фабричную систему ис­пользования машин привело к изменению уровня техники и технологии материалов. Расплавленный чугун был впервые пре­вращен в сталь. Были изобретены три процесса производства стали, названных по имени их создателей: бессемеровский, мар­теновский, томасовский.

Рост промышленности требовал больших объемов материа­лов. В связи с этим возникла необходимость научных обобще­ний и рекомендаций. Начиная с XIX в. материаловедение ста­ло прикладной наукой.

Научные исследования и открытия в области химии и метал­ловедения способствовали развитию металлургического произ­водства, созданию новых сплавов и методов их обработки. После открытия бензола началось развитие новой отрасли промыш­ленности, вырабатывавшей красители, медикаменты и множе­ство синтетических машиностроительных материалов. На осно­ве теории химического строения вещества разработаны и получены полимеры. Новый материал бакелит стал первым про­дуктом промышленности пластических масс.

В XX в. разрабатываются и бурно развиваются новые техноло­гические процессы: непрерывная разливка стали и кислородно-­конвертерный процесс, электрометаллургия стали и ферросплавов; вакуумная металлургия; электросварка; термомеханическая обра­ботка металлов и многие другие.

Благодаря фундаментальным исследованиям в области метал­ловедения быстро растет число сплавов, обладающих специфи­ческими свойствами: противокоррозионными, жаростойкими и жаропрочными, особыми магнитными, «памятью» механичес­кой формы и т. д.; создаются новые типы материалов: сверхпро­водники, полупроводники и др.

Развиваются исследования в области синтеза и переработки полимеров, направленные на улучшение их механических свойств, повышение стойкости к воздействию сред и высоких температур.

Одним из направлений материаловедения стало получение композиционных материалов путем сочетания разнородных компонентов. Развитие технологий обработки и модификации материалов позволило применить традиционные материалы в жестких условиях эксплуатации современной техники.

Рост промышленности требовал больших объемов материалов, В связи с этим возникла необходимость научных обобщений и рекомендаций. Начиная с ХIХ в. материаловедение стало прикладной наукой.

Научные исследования и открытия в области химии и металловедения способствовали развитию металлургического производства, созданию новых сплавов и методов их обработки. После открытия бензола началось развитие новой отрасли промышленности, вырабатывавшей красители, медикаменты и множество синтетических машиностроительных материалов. На основе теории химического строения вещества разработаны и получены полимеры. Новый материал бакелит стал первым продуктом промышленности пластических масс.

В ХХ в. разрабатываются и бурно развиваются новые технологические процессы: непрерывная разливка стали и кислородно-конвертерный процесс, электрометаллургия стали и ферросплавов; вакуумная металлургия; электросварка; термомеханическая обработка металлов и многие другие.

Благодаря фундаментальным исследованиям в области металловедения быстро растет число сплавов, обладающих специфическими свойствами: противокоррозионными, жаростойкими и жаропрочными, особыми магнитными, «памятью» механической формы и т. д.; создаются новые типы материалов: сверхпроводники, полупроводники и др.

Развиваются исследования в области синтеза и переработки полимеров, направленные на улучшение их механических свойств, повышение стойкости к воздействию сред и высоких температур.

Одним из направлений материаловедения стало получение композиционных материалов путем сочетания разнородных компонентов. Развитие технологий обработки и модификации материалов позволило применить традиционные материалы в жестких условиях эксплуатации современной техники.

Перспективы развития Материаловедения

При создании новых изделий всегда ставится цель повышения эффективности и качества известных, существующих изделий: увеличение рабочих давлений, скорости и температуры, снижение массы изделий, приходящейся на единицу создаваемой или передаваемой мощности. В лучших образцах техники реализуются последние достижения науки. Работоспособность машин тесно связана с достижениями материаловедения.

Развитие многих областей современной техники связано с применением высокопрочных материалов. В ХХ в. прочность основных машиностроительных материалов возросла в 8—10 раз, напряжения, при которых происходит разрушение высокопрочных сталей, превышают 103 МПа. Перед наукой стоит проблема сделать высокопрочные материалы такими же надежными и недорогими, как рядовые материалы.

Тенденция машиностроения к уменьшению эффективной массы изделий, т. е. массы, приходящейся на единицу мощности или производительности машин, обусловливает необходимость разработки материалов, в которых высокая прочность сочетается с малой плотностью. Примером таких материалов служат сплавы магния и лития, изделия из которых по сопротивлению деформированию превосходят конструкции той же

массы из стали и титана. В качестве легких заполнителей силовых конструкций, демпфирующих, тепло- и звукоизолирующих элементов в современной технике используют большую группу

газонаполненных материалов.

Низкие значения прочности стали при высоких температурах были барьером для дальнейшего развития двигателестроения. В стоящее время эта проблема решена путем переработки металлов в гранулы методом высокоскоростной кристаллизации и )следующего прессования гранул в изделия. Высокоскоростная кристаллизация происходит в результате быстрого охлаждения расплава, приводящего к образованию микрокристаллов исключительно малыхразмеров или даже аморфных материалов.

При высоких температурах прочность мелкокристаллических и аморфных сплавов в 1,5 раза выше, чем сплавов, полученных по традиционной технологии.

Изучаются перспективы использования керамических деталей в двигателях внутреннего сгорания. Целью такого применения керамики является возможность повышения рабочей температуры в камере сгорания при одновременном снижении массы агрегата, что приводит к повышению коэффициента полезного действия двигателя.

Ужесточение технико-экономических требований к материалам и ограниченность сырьевых ресурсов обусловили рост потребления традиционных материалов на новом технологическом уровне — в сочетании с усиливающими их элементами из более прочных материалов. Такие материалы получили название композиционных. Использование их способствует повышению работоспособности техники, снижению себестоимости продукции, организации гибких производств. Но производство некоторых из этих материалов связано с опасностью для здоровья людей на рабочих местах, создает дополнительные проблемы защиты окружающей среды. Поэтому важной задачей является разработка мероприятий, которые позволят извлечь максимальную выгоду из этого направления материаловедения.

Актуальной остается проблема защиты материалов от химического взаимодействия с окружающей средой. Рост агрессивности окружающей среды приводит к увеличению затрат на ликвидацию последствий изнашивания материалов в машинах. для принятия мер по стабилизации свойств материалов прогнозирования работоспособности механизмов и машин необходимо знать закономерности строения материалов, т. е. происходящие во времени изменения их структуры и свойств.

Задача материаловедения — установление закономерностей взаимосвязи структуры и свойств материалов для того, чтобы целенаправленно воздействовать на них при переработке в изделия и эксплуатации, а также для создания материалов с заданным сочетанием свойств и прогнозирования их срока службы.

Материаловедение условно разделяют на теоретическое и прикладное. Теоретическое рассматривает общие закономерности строения материалов и процессов, происходящих в них при внешних воздействиях. Оно базируется на достижениях естественных наук (физики, химии, механики и др.), от развития которых зависят использование материалов в технике и эффективность методов переработки их в изделия.

Задача прикладного материаловедения — определить оптимальные структуры и технологии переработки материалов при изготовлении конструкций, деталей машин и других технических изделий.

Глава 1

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Техническое значение материалов зависит от строения и выражается в их свойствах. Строение материалов характеризует структура.

Структура— совокупность устойчивых связей материала, обеспечивающих его целостность и сохранение основных свойств при внешних и внутренних изменениях.

Структура материалов определяется множеством факторов:

строением атомов, ионов, молекул, распределением в них электронов, типом связей между частицами и т. д. В материаловедении принято рассматривать три уровня строения материалов: атом — молекула — фаза.

Атом. Молекула. Химическая связь.

Всякое вещество не является чем-то сплошным, а состоит из отдельных очень маленьких частиц. Различия между веществами обусловлены различием между их частицами; частицы одного вещества одинаковы, частицы различных веществ различны. При всех условиях частицы вещества находятся в движении; чем выше температура тела, тем интенсивнее это движение.

для большинства веществ частицы представляют собой молекулы. Молекулы в свою очередь состоят из атомов.

Молекула — наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Атом — наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами.

В состав молекулы может входить различное число атомов. При этом атомы могут соединяться друг с другом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом количестве химических элементов число различных веществ очень велико.

Атом, вступив во взаимодействие с атомами другого простого вещества, нарушает свое стабильное строение и утрачивает химические свойства исходного простого вещества. Он образует с другими атомами молекулу нового химического вещества с новым комплексом химических и физических свойств. Молекулы сложных веществ состоят из различных атомов, вступивших в химическое взаимодействие. Молекулы прочных веществ л состоят из одинаковых атомов, также взаимодействующих между собой.

Не во всех случаях частицы, образующие вещество, представляют собой молекулы. Многие вещества в твердом и жидком состоянии, например, большинство солей, имеют не молекулярную, а ионную структуру. Многие простые вещества имеют атомное строение, т. е. состоят не из молекул, а из атомов. К таким простым веществам относятся инертные газы и металлы.

В веществах, имеющих ионное или атомное строение, носителем химических свойств являются не молекулы, а те комбинации ионов и атомов, которые образуют данное вещество.

К образованию устойчивой многоатомной системы (молекулы, молекулярного иона, кристалла) приводит химическая связьмежду атомами, которая может возникать при их взаимодействии.

Атом представляет собой сложную систему из отрицательно 3аряженньтх электронов и положительно заряженного ядра. Благодаря взаимодействию электрических полей, создаваемых электронами и ядрами атомов, участвующих в образовании молекулыили кристалла, возникает химическая связь.

Ковалентная химическая связьобразуется двумя электронами,

эта электронная пара принадлежит двум атомам. Образование химической связи между атомами является результатом взаимопроникновения («перекрывания») электронных облаков, происходящего при сближении взаимодействующих атомов. Вследствие такого взаимопроникновения плотность отрицательного электрического заряда в межъядерном пространстве возрастает. Положительно заряженные ядра атомов притягиваются к области перекрывания электронных облаков, что и приводит к образованию устойчивой молекулы.

Ковалентная связь тем прочнее, чем в большей степени перекрываются взаимодействующие электронные облака.

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н2, С12 и т. п., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов иосуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметрично относительно ядер обоих атомов. В подобном случае ковалентная связь называется неполярной. Если двухатомная молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает асимметрия в распределении заряда. В таких случаях ковалентная связь называется полярной.

Например, в молекуле НСl общая электронная пара смещена в сторону атома хлора. Следовательно, молекула хлористого водорода является полярной молекулой.

Полярность молекул оказывает заметное влияние на свойства образуемых ими веществ. Вещества, образованные полярными молекулами, обладают, как правило, более высокими температурами плавления и кипения, чем вещества, молекулы которых неполярны.

Ионная связьосуществляется в результате взаимного электростатического притяжения противоположно заряженных ионов.

Во время химических реакций атомы присоединяют электроны атомов других элементов или отдают электроны другим атомам.

Атомы, отдавшие часть электронов, приобретают положительный заряд и становятся положительно заряженными ионами, Атомы, присоединившие электроны, превращаются в отрицательно заряженные ионы. Разноименно заряженные ионы удерживаются друг около друга силами электростатического притяжения.

Электрическое поле нона обладает сферической симметрией и одинаково убывает с расстоянием в любом направлении. Поэтому два разноименных иона, притянувшись друг к другу сохраняют способность электростатически взаимодействовать с другими ионами. Данный ион может координировать вокруг себя еще некоторое число ионов противоположного знака. Ионные молекулы способны соединяться друг с другом.

Так, кристалл хлорида натрия представляет собой сочетание огромного количества ионов Na+ и С1-, определенным образом ориентированных относительно друг друга.

Вещества с ионной связью в молекуле характеризуются высокими температурами плавления и кипения, в расплавленном состоянии и в растворах они диссоциируют на ионы, вследствие чего проводят электрический ток.

Металлическая связь— это связь, в которой электроны каждого отдельного атома принадлежат всем атомам, находящимся в контакте. При этом валентные электроны способны свободно перемещаться в объеме кристалла.

Металлическая связь характерна для металлов, их сплавов и интерметаллических соединений.

Металлическое состояние возникает в комплексе атомов, когда при их сближении внешние электроны теряют связь с отдельными атомами, становятся общими, т. е. коллективизируются и свободно перемещаются между положительно заряженными и периодически расположенными ионами

Устойчивость металла, представляющего собой, таким образом, ионно-электронную систему, определяется электрическим притяжением между положительно заряженными ионами и обобщенными электронами. Такое взаимодействие между ионным скелетом и электронным газом получило название металлической связи.

Сила связи в металлах определяется силами отталкиваниями и силами притяжения между ионами и электронами и не имеет

резко выраженного направленного характера. Атомы в металле располагаются закономерно, образуя правильную кристаллическую решетку, что соответствует минимальной энергии взаимодействия атомов.

Специфическими свойствами металлической связи объясняются характерные свойства металлов. Высокая электропроводность металлов объясняется присутствием в них свободных электронов, которые перемещаются в потенциальном поле решетки. С повышением температуры усиливаются колебания ионов (атомов), что затрудняет движение электронов, в результате чего электросопротивление возрастает. При низких температурах колебательное движение ионов (атомов) сильно уменьшается и электропроводность возрастает.

Высокая пластичность металлов объясняется периодичностью их атомной структуры и отсутствием направленности металлической связи. При механическом воздействии на твердое тело отдельные слои его кристаллической решетки смещаются относительно друг друга. В кристаллах с атомной структурой это приводит к разрыву ковалентных связей между атомами, принадлежащими различным слоям, и кристалл разрушается. В кристаллах с ионной структурой при взаимном смещении слоев неизбежно создается такое положение, при котором рядом оказываются одноименно заряженные ионы; при этом возникают силы электростатического отталкивания и кристалл также разрушается. В случае же металла при смещении отдельных слоев его кристаллической решетки происходит лишь некоторое перераспределение электронного газа, связывающего друг с другом атомы металла, но разрыва химических связей не происходит — металл деформируется, не разрушаясь.

Система и фазовое состояние вещества

Рассматриваемое вещество или совокупность веществ принято называть системой.При этом системе противопоставляется внешняя среда — вещества, окружающие систему. Состояние системы, в которое она самопроизвольно приходит через достаточно большой промежуток времени при неизменных внешних условиях, называют равновесным

Различают системы:

— гомогенные, которые состоят из одной фазы;

— гетерогенные, которые состоят из нескольких фаз.

Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства

изменяются скачком. Фазой называют однородные составные части системы, имеющие одинаковый состав, одно и то же агрегатное состояние и отделенные от остальных частей поверхностью раздела. Например, однородный чистый металл или сплав является однофазной (гомогенной) системой. Состояние, когда одновременно присутствуют жидкий сплав (металл) и кристаллы, будет двухфазную (гетерогенную) систему.

Системой называют совокупность фаз, находящихся в состоянии равновесия.

Иногда неравновесное (метастабильное) состояние вещества е называют фазой (метастабильной).

При изменении внешних условий (температуры, давления, напряженности электрического поля и др.) вещество может переходить из одной фазы в другую. Такой переход называют фазовым. К фазовым переходам относятся испарение и конденсация, плавление и затвердевание и др.

При фазовых переходах скачкообразно изменяется ряд физических свойств вещества (плотность, концентрация компонентов и др.). В зависимости от физических условий, главным образом от температуры и давления, вещества могут существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. Эти состояния вещества называют агрегатными.

Агрегатное состояние вещества

Газообразное состояние вещества характеризуется сравнительно малыми силами межмолекулярного взаимодействия. Молекулы газов находятся на больших расстояниях друг от друга, этому газы имеют большую сжимаемость. Их молекулы находятся в постоянном хаотическом движении, что объясняет способность газов равномерно заполнять весь предоставленный объем, приобретая объем и форму сосуда, в котором они находятся.

Температура вещества зависит от кинетической энергии его молекул, поэтому, расширяясь, газ охлаждается. При достаточно сильном сжатии газы превращаются в жидкости. Однако при температурах выше некоторой критической сжатие — сжижение газа посредством одного только увеличения давления оказывается невозможным. Поэтому для сжижения газов используют эффект охлаждения при их расширении без теплообмена с окружающей средой.

Жидкости по своим свойствам занимают промежуточное положение между газами и твердыми веществами. Чем выше температура, тем больше свойства жидкостей приближаются к свойствам газов, и наоборот, чем ниже температура, тем больше проявляются те свойства жидкостей, которые приближают их к твердым веществам. Жидкости обычно не имеют собственной формы, а приобретают форму сосуда, в котором находятся; только в очень небольших количествах они способны сохранять форму капли. В отличие от газов жидкости при данной температуре занимают совершенно определенный объем. Это объясняется наличием заметных сил взаимного притяжения отдельных молекул жидкости. Молекулы в жидкостях размещаются значительно плотнее, чем в газах, что объясняется очень малой сжимаемостью всех жидкостей.

По мере охлаждения движение молекул жидкости заменяется, затем они фиксируются в определенных положениях, а жидкость превращается в твердое тело.

Твердые вещества построены из молекул, атомов и ионов, прочно связанных между собой. Поэтому они имеют определенный объем и форму.

Частицы твердого вещества не могут свободно перемещаться, они сохраняют взаимное расположение, совершая колебания около центров равновесия, поэтому для изменения объема и формы твердого вещества требуется усилие.

Различают два состояния твердых веществ: кристаллическое и аморфное.

Кристаллы каждого кристаллического вещества имеют характерную для них форму. Так, кристаллы хлорида натрия имеют форму куба, нитрата калия — призмы и т. д.

В кристаллических веществах частицы, из которых построены кристаллы, размещены в пространстве в определенном порядке и образуют пространственную решетку. В зависимости от характера частиц, находящихся в узлах пространственной решетки, различают молекулярные, атомные, ионные и металлические решетки.

В узлах молекулярной решеткинаходятся полярные или неполярные молекулы, связанные между собой слабыми силами притяжения. Молекулярную решетку имеют большинство органических веществ, а также ряд неорганических соединений, например вода и аммиак. Вещества с молекулярной решеткой имеют сравнительно невысокую температуру плавления.

Атомная решеткахарактеризуется тем, что в се узлах разме4томы, связанные между собой общими электронными рами. Вещества с атомной решеткой (например, алмаз) очень тверды и имеют очень высокую температуру плавления.

В узлах ионной решеткирасположены положительно и отрицательно заряженные ноны, чередующиеся друг с другом. Ионные кристаллические решетки характерны для большинства солей, оксидов и оснований.

В узлах металлической решеткинаряду с нейтральными атомами размещаются положительно заряженные ионы данного металла. Между ними свободно перемещаются электроны, т. е. так называемый электронный газ. Такое строение металлов обусловливает их общие свойства: металлический блеск, электро- и теплопроводность, ковкость и др.

Кристаллическая решетка разрушается при плавлении, испарении или растворении вещества.

Аморфныевещества представляют собой агрегаты беспорядочно расположенных молекул. В отличие от кристаллических веществ, имеющих вполне определенную температуру плавления, аморфные вещества плавятся в широком диапазоне температур. При нагревании они постепенно размягчаются, начинают растекаться и становятся жидкими. В зависимости от условий, при которых происходит переход из расплавленного состояния в твердое, одно и то же вещество можно получить как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии.

Контрольные вопросы

1. Что изучает материаловедение?

2 Что называется структурой материалов?

З. Что называется фазой состояния вещества?

4. Опишите строение кристаллических веществ.