Условия протекания процессов

Протекания любого процесса обусловлено существанием одновременно трех основных факторов: наличием объектов воздействия, места (условия) воздействия и движущей силы процесса.

В качестве объектов воздействия рассматриваются вещества в трех основных агрегатных состояниях: твердые тела, жидкости, газы, а также их производные - смеси.

Твердое тело – агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания вокруг положений равновесия.

Различают кристаллические и аморфные твердые тела. Кристаллические тела характеризуются пространственной периодичностью в ориентации равновесных расположений атомов, образующих кристаллическую решётку. Решетки различных веществ различаются между собой не только природой образующихих частиц, но и расположением частиц в пространстве, что и формирует особую структуру. Эти частицы называются элементарными ячейками, которые и придают веществу только ему свойственные особенности.

Упорядоченное расположение частиц в кристалле, отражаемое элементарной ячейкой, сохраняется на больших участках кристаллов, а в случае хорошо образованных кристаллов - во всем их объеме. Такая упорядоченность строения твердых тел носит название " дальний порядок". В телах с менее упорядоченным или хаотическим расположением частиц, что свойственно некристаллическим (аморфным) телам, имеет место лишь местная упорядоченность т.е. на малых участках, и весьма приблизительного характера (" ближний порядок").

Это объясняет тот факт, что аморфные тела не имеют определенную точку плавления. Хаотическое (неупорядоченное) расположение частиц свидетельствует о неустойчивом агрегатном состоянии системы, способном изменять его под действием внешних факторов.

Известно, что для каждого агрегатного состояния характерно свое соотношение между потенциальной и кинетической энергиями частиц вещества. У твердых тел средняя потенциальная энергия больше средней кинетической энергии. Поэтому в твердых телах частицы занимают вполне определенные положения друг относительно друга и лишь колеблются около этих положений.

Для газов соотношение между энергиями обратное, вследствие чего молекулы газов всегда находятся в состоянии хаотического движения, и силы сцепления между молекулами практически отсутствуют, вследствие чего газ занимает весь предоставленный ему объем.

Для жидкостей соотношение между энергиями стремиться к единице, т.е. частички связаны друг с другом, но не жестко. Поэтому жидкости обладают текучестью, но имеют при определенной температуре постоянный, объем.

Твердое тело

Жидкость Газ

Рис. 1.1. Схема изменения агрегатного состояния тел.

Твердые тела обладают высокой энергией связи U_св, обеспечивающей им устойчивую структуру, которая характеризуется физико-химическими, теплофизическими и упруго-деформативными свойствами.

Жидкости – вещества в конденсированном агрегатном состоянии, промежуточном между твёрдым и газообразным. Вещество находится в жидком состоянии при давлениях, больших давления в тройной точке, и при температурах, заключённых в интервале от температуры кристаллизации до температуры кипения. Ж., подобно твёрдым телам обладают малой сжимаемостью и высокой плотностью и в то же время, подобно газам, не обладают упругостью формы и легко текут.

Энергия связи жидкости U_св примерно равна энергии теплового движения U_тд. Жидкости характеризуются изотропией, текучестью, вязкость, поверхностным натяжением, обладает температурой кипения, температурой испарения. Способны преващаться в газ и конденсироваться при изменении параметров состояния.

Жидкотекучее состояние – состояние, при котором жидкость легко заполняет литейную форму. Одно из важнейших свойст литейных составов, шликеров и пр. необходимое для получения точной отливки сложной конфигурации или тонкостенных изделий.

Газ – агрегатноесостояниевещества, в котором его частицы не связаны или слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь представленный им объем. Газ целиком заполняет сосуд, в котором находится, и принимает его форму. В отличие от твёрдых тел и жидкостей, объем газа зависит от давления и температуры.

Любое вещество можно перевести в газообразное состояние надлежащим подбором давления p и температурой Т.

.

Смеси –гетерогенные системы, состоящие из двух или более фаз. В строительном материаловедении их часто называют дисперсиями. К ним относятся: горные породы, грунты, почвы, облака, строительные материалы, минеральные вяжущие, бетоны, краски и пр.).

Двухфазные композиции содержат одну более значительную по объему часть, называемую дисперсной средой и другую в ней равномерно распределенную – дисперсной фазой.

Если рассматривать только три вида агрегатного состояния, то число сочетаний из трех даст 9 вариантов различных дисперсий, в которых дисперсная среда и дисперсная фаза могут в виде газа, жидкости или твердого тела, (см. таблицу 1.1.).