Struktura a vlastnosti pevných látek Flashcards

1
Q

Na jaké látky dělíme pevné látky?

A

Krystalické, amorfní

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Krystalické látky a rozdělení

A

uspořádány do krystalické mřížky (dalekodosahovým uspořádáním)
monokrystaly a polykrystaly

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Monokrystaly + zástupci

A

Rozložení částic se periodicky opakuje, mouhou mít pravidelný tvar
sůl kamenná, křemen, ametyst, růženín, diamant
umělé - rubín
polovodičové látky (křemen, germanium)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Mono krystaly vlastnosti

A

Anizotropní, některé vlastnosti jsou závislé na směru vzhledem ke stavbě krystalu (třeba síla)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Amorfní látky + zástupci

A

Nemají pravidelné uspořádání, krátkodosahové uspořádání (do určité malé vzdálenosti jsou pravidelné, potom pravidelnost klesá)
-polymery - amorfní látky organického původu
Guma, kaučuk, celulóza, bavlna, bílkoviny, sklo, pryskyřice, vosk, asfalt, saze, jantar

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Amorfní látky vlastnosti

A

izotropní

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Krystalová mřížka = krystalická mřížka

A

Struktura, kterou vytváří pravidelně uspořádané částice krystalické látky (atomy, ionty, molekuly)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Elementární buňka

A

Rovnoběžnostěn, v němž jsou umístěny jednotlivé částice (třeba vrcholy jsou částíce)
zakreslujeme jejich rovnovážné polohy

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Čím je určena struktura krystalu (elementární buňka)

A

Mřížkovým parametrem (a)
Rozmístění částic (jestli je v jednom vrcholu jedna částíce, nebo jinak)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Mřížkový parametr

A

Značíme a, je to délka hrany základní buňky (řádově desetiny nanometru)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Jak dělíme rozmístění částic (rozdělení elementárních buňek)?

A

Zabýváme se pouze kubickou elementární buňkou, tu dělíme na:
Prostá
Plošně centrovaná
Prostorově centrovaná

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Prostá elementární buňka

A

Částice v každém vrcholu (dohromady 8 částic)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Plošně centrovaná elementární buňka

A

Částice ve vrcholech (8) a ve středech stěn (6), dohromady 14 částic

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Prostorově centrovaná elementární buňka

A

Částice ve vrcholech (8) a jedna uprostřed elementární buňky (1), dohromady 9 buněk

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Ideální krystalická mřížka

A

Neexistuje, je to model
Stoprocentní pravidelnost, elementární buňka je opakovaně posouvána podél prodloužených hran

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Kolik atomů připadá na jednu základní buňku v prosté krychlové mřížce?

A

Jedna částice připadá na dalších 8 základních buněk (je to vrchol krychle)
P (kolik atomů připadá na jednu základní B) = (počet atomů v elementární B) / (počtem B, pro které jeden atom je shodný)
P = 8 / 8 = 1

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Kolik atomů připadá na jednu buňku v plošně centrované krychlové mřížce

A

P = 8/8 + 6/2 = 1 + 3 = 4
8 atomů připadá na 8 elementárních buňěk a 6 atomů (ve stěnách) připadá na 2 elementární buňky

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Kolik atomů připadá na jednu základní buňku v prostorově centrované krychlové mřížce

A

P = 8/8 + 1/1 = 8 + 1 = 2
8 atomů připadá na 8 elementárních buňěk a 1 atom v krychli připadá na jednu elementární buňku

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Příklad prosté krystalové mřížky

A

V přírodě je výjimečná (radioaktivní plutonium)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Příklady plošně centrované mřížky

A

Kovy (Ni, Cu, Ag, Au, Fe, Pb)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Příklady prostorově centrované mřížky?

A

Kovy (Li, Na, K, Cr, W)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Jak uspořádat částice, aby zaujaly co nejmenší prostor?

A

Hexagonální uspořádání je nejtěsnější

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Co to jsou poruchy krystalové mřížky?

A

Odchylky od pravidelného uspořádání krystalické mřížky?

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Na jaké typy dělíme poruchy krystalové mřížky?

A

Bodové (vakance, příměs, interstaciální poloha), Objemové a čarové

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Vakance
Chybějící částice v ideální mřížce Příčina je tepelný pohyb částic, ozáření Místo atomu je prázdná poloha
26
Interstaciální poloha
Částice se nachází mimo pravidelný bod mřížky Souvisí s vakancí, když je vakancí částice vystřelena ze své polohy, tak se dostane do jiné pozice v krystalické mřížce, je to ale pořád částice stejné látky
27
Příměsi
Cizí částice v krystalu Mohou být v interstaciální polze, nebo nahradí atom v mřížce (po vakanci) Usnadňují vstřebávání atomů H, C, O, N v kovech (C ve Fe - různé druhy oceli) Ovlivňují vodivost látky - polovodiče, umělé rubíny (ke konstrukci laseru Al2O3 po vakanci)
28
Čarové poruchy
Dislokace (hranová, šroubová)
29
Dislokace
Porušení pravidelného uspořádání částic podél dislokační čáry Netýká se jednoho budu mřížky, ale celé roviny Vznikají přirozeným způsobem růstu krystalů, může způsobit vítr, voda, záření, teplo, vnější přírodní elementy Vliv na mechanické, elektrické, optické vlastnosti a často jsou uměle vytvářeny
30
Plošné a objemové poruchy
Vznikají velkým počtem dislokací
31
Deformace pevného tělesa
Změna rozměrů, tvaru nebo objemu tělesa způsobená vnějšími silami Pružná a trvalá deformace, ale v praxi působí obě současně (aspoň v malém měřítku)
32
Pružná (elastická) deformace
Nemá vliv na těleso a jsme schopni těleso vrátit do původního stavu Natažená pružina
33
Trvalá (plastická deformace)
Trvá i po odstranění deformační síly, vznikají nevratné změny
34
Druhy deformace
Tahem, tlakem, ohybem, smykem, kroucením, ale v realitě kombinace různých deformací současně
35
Deformace tahem
Dvě stejné síly působí v opačném směru a působí ven z tělesa Příklad natahování lana
36
Deformace tlakem
Dvě stejně velké síly, které působí v opačném směru a působí dovnitř do tělesa Stlačí se v jednom směru a roztáhne se v druhém Příkald - podpěry, stěny budov
37
Deformace ohybem
Způsobená silou, která působí kolmo k podélné ose souměrnosti tělesa upevněného na jednom konci, příčné řezy, teplo, gravitace Příklad mosty
38
Deformace smykem
Způsobená dvěma stejně velkými rovnoběžnými silami opačného směru, který neleží na totožné přímce Příklad šrouby, nýty
39
Deformace kroucením
Způsobení dvěma silovými dvojicemi, jejichž momenty sil jsou stejně velké opačného směru Příklad hřídele, vrtáky, šroubováky
40
Co se děje s částí energie, kterou vykonám při deformacích?
Způsobí teplo - může způsobit další deformace
41
Co je to Fp?
Síla pružnosti - je to velikost síly působící kolmo na příčný řez o obsahu S
42
Co je to σE?
Mez pružnosti - největší hodnota normálového napětí, kdy je deformace ještě pružná, po překročení je těleso trvale deformováno
43
Co je to σP?
Mez pevnosti, po překročení této hodnoty je deformace trvalá a dojde k porušení materiálu - přetrhnutí, rozdrcení
44
Jak blízko je mez pružnosti a pevnosti u křekých látek?
Hodně blízko
45
Co je to σN?
Normálové napětí
46
Co je to σD?
Nejvyšší přípustná hodnota σN při deformaci tahem nebo tlakem v praxi (značně menží než σP)
47
Co je to součinitel (koeficient) bezpečnosti?
Značíme k Je to podíl v praxi mezi mezí pevnosti a dovoleným napětím k = σP/σD
48
Jak funguje prodlužování látek?
Když na těleso délky l1 (písmenko L a dolní index 1) budeme působit silou, prodlouží se na délku l (písmenko L) o délku Δl (delta L)
49
Absolutní prodloužení
Δl (delta L) je to přesná vzdálenost v metrách, o kolik bylo těleso prodloužené Δl = l - l1
50
Relativní (poměrné prodloužení)
ε = Δl / l1 Je to o jakou část délky l1 bylo těleso prodlouženo
51
Modul pružnosti v tahu
Je to konstanta, kterou značíme E a má hodnotu v Pa, její hodnoty pro různé látky najdeme v tabulkách
52
Hookův zákon
Normálové napětí je přímo úměrné relativnímu prodloužení σN = E * ε
53
Funguje Hookův zákon i pro tlakovou deformaci?
Ano, E je nyní modul pružnosti v tlaku, píšeme ε = |Δl| / l1 (jenom je delta L v absolutní hodnotě)
54
Liší se výrazně modul pro tlak a pro tah?
Ne, většinou jsou stejné
55
Jaké látky se Hookovým zákonem neřídí?
Beton, litina, žula
56
Deformační křivka
Graf závislosti normálového napětí na relativním prodloužení (naučte se z obrázku, který je v prezentaci na slidu 52, protože tady nemůžu vkládat obrázky)
57
Teplotní roztažnost pevných těles
Fyzikální jev spočívající ve změně rozměrů těles při změně jeho teploty
58
Délková teplotní roztažnost
Prodloužení je přímo úměrné počáteční délce a přírůstku teploty
59
Teplotní součinitel délkové roztažnosti
α V Kelvincech na mínus prvou a je to konstanta, kterou najdeme v tabulkách při 20 °C
60
Objemová teplotní roztažnost
Mění-li se rozměry - mění se i objem
61
Teplotní součinitel objemové roztažnosti
β V Kelvinech na mínus prvou Pro izotropní látky platí, že β odpovídá 3α
62
Co předpokládáme u teplotní roztažnosti pevných těles?
S rostoucí teplotou tělesa se zvětšuje jeho objem Hmotnost tělesa předpokládáme konstantní Hustota tělesa se zmenšuje
63
Teplotní roztažnost v praxi
Všechno musí být přizpůsobeno teplotě, aby v zimě něco neprasklo Ocelové konstrukce, průvěs kovových lan, kolena kovového potrubí, chlazení pístů aut, spojování materiálu s podobným α (plomby + zuby, ocel + beton)