Плотность материала. Истинная и кажущаяся плотность. Линейная плотность нитей и волокон

ФГБОУ ВПО

«Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И.Скрябина»

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Прикладная механика»

 

На тему: «Плотность материала. Истинная и кажущаяся плотность. Линейная плотность нитей и волокон. Разрывная плотность. Методы измерения плотности и разрывной длины в изучении биологического сырья»

 

 

 

Выполнила: студентка 2 курса 4 группы

      Ветеринарно-биологического  факультета

 

 

 

Москва , 2013г.

 

 

План:

1.Плотность материала.

2.Истинная и удельная(кажущаяся) плотность.

3.Линейная плотность нитей и волокон.

4.Разрывная длина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность материала.

Плотность материала – это скалярная физическая величина , определяющая отношения массы материала к занимаемому объему. Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м3.

 

Величины усредненные, не являются эталонными, величины указанных плотностей варьируются от среды и условий измерения.

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого числа.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.

Различают некоторые виды плотности:

Истинная плотность ρu — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле:

 

 

где m — масса материала, кг, г; Vа — объем материала в плотном состоянии, м3, дм3, см3.

 

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры. Так, у неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100 кг/м3, у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, она составляет 800-1400 кг/м3, у древесины — 1550 кг/м3. Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия — 2700 кг/м3, стали — 7850, свинца — 11300 кг/м3.

 

Средняя плотность ρс — масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Она может быть сухого материала, в состоянии естественной или другой влажности, указываемой в ГОСТ. Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле:

 

 

где m — масса материала, кг, г; Vе — объем материала, м3, дм3, см3.

 

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

 

Средняя плотность большинства материалов обычно меньше их истинной плотности. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности.

 

 

Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов

 

 

 

 

 

Относительная плотность d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:

 

 

Таблица плотности материалов (при норм. атм. давл., t = 20ºC)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Истинная и удельная(кажущуюся) плотность.

Для сыпучих и пористых тел различают:

• истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
• удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Истинной плотность - называют плотность того вещества, из которого состоит материал. При расчете плотности объем материала вычисляют без пор и пустот. Истинная плотность — физическая константа вещества.

 Большинство строительных  материалов пористые материалы, т.е. в их объеме помимо твердого  вещества находятся воздушные  ячейки (поры), заполненные воздухом, плотность которого несравнимо  ниже плотности твердого вещества. Поэтому для строительных материалов  определяют две характеристики: истинную и среднюю плотности. Для характеристики материалов, состоящих из отдельных зерен (цемент, песок, гравий), используют  так называемую насыпную плотность.

Удельная(кажущаяся) плотность материала или жидкости — это термин, используемый для определения единичной массы материала или жидкости, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объема) вещества к плотности (масса одной единицы объема) от эталонного вещества, т.о. это отношение между массой определенного объема вещества и массой того же объема воды. Техническое обозначение удельной плотности, также известной как плотность, — ρ, измеряется в кг/м3. Эталонным веществом для жидкостей почти всегда является вода и воздух для газов. Температура и давление должно быть указано, как для образца, так и для эталона. Давление почти всегда равно 1 атм (101,325 кПа). Температуры для образцов и эталонов варьируются в зависимости от отрасли. В британской практике пивоварения удельная плотность, как указано выше, умножается на 1000. Удельная плотность обычно используется в промышленности как простое средство получения информации о концентрации растворов различных материалов, таких как рассолы, углеводороды, сахарные растворы (сиропы, соки, меда, пивоваренные сусла и т.д.) и кислоты.

 

 

 

 

Линейная плотность нитей и волокон.

Линейная плотность волокон и нитей - косвенная характеристика толщины (масса единицы длины), или единица измерения толщины волокон и нитей.

Определяется по формуле: T = m/l, где m - масса волокна или отрезка нити, г; l - их длина, км.

Единица линейной плотности (г/км) является международной категорией и имеет условное наименование текс (от сокращения слова «текстильный»). Линейная плотность волокон может быть выражена также в миллитексах (мтекс) или мг/км (1 текс = 1000 мтекс). Подсчет линейной плотности в тексах производят с точностью до четырех цифр, а результат округляют до трех цифр.Целесообразно Л. П. (толщину) тонких волокон выражать в мг/см, т. е. в миллитексах (мтекс), а толстых нитей, канатов в кг/км, т. е. в килотексах (ктекс). Чем выше показатель Л. П. волокон или нитей, тем они толще. Этот показатель - основная стандартная характеристика толщины .

 Длина волокон (l) характеризуется расстоянием между концами распрямленных волокон. Натуральные волокна внутри каждого вида и между собой неравномерны по длине; химические волокна получают заданной длины.

 От длины волокон  зависят технологический процесс  выработки пряжи, выбор системы  прядения. Пряже из длинных волокон  обычно придают меньшую крутку. Чем длиннее волокна, тем пряжа  из них равномернее по толщине  и при прочих равных условиях  прочнее.

Линейная плотность текстильных нитей  Т, текс, определяется так же, как и волокон.

 Линейная плотность  крученых нитей определяется  по формуле как номинально-расчетная величина: Тр = Т₁ + Т₂ + ... + Тn.

 Если крученая нить  состоит из двух нитей линейной  плотностью 15, и 16,6 текс, то линейная  плотность крученой нити составит 41,6 текс.

 Если необходимо показать, из каких нитей получена крученая  пряжа, то применяют обозначение  х/б 25 текс + НВис 16,6 текс (из двух разных по природе нитей) или х/б 25 текс Х 2 (скручены две одинаковые нити).

 Линейную плотность  пряжи и нитей определяют с  помощью весового квадранта или  технических весов с последующим  расчетом по формуле.

 

 

 

 

Разрывная длина.

Разрывная длина (измеряется в метрах)- характеристика прочности материалов - нитей, проволок, волокон, тканей, плёнок, бумаги и т. п.; определяется как наибольшая длина (в км, м) свободно подвешенной за один конец нити, при которой она ещё не разрывается под действием собственного веса.

Наиболее важна для рулонных бумаг. Это длина бумажной ленты, при которой она самопроизвольно оторвется от держателя. Для газетных бумаг эта величина должна составлять порядка 3000 м. Шерсть считается нормальной по прочности, если ее разрывная длина составляет 6,5 км и более, а шерсть, имеющая разрывную длину меньше указанных норм, считается дефектной.

Косвенно характеризует сопротивление бумаги разрыву при растяжении.

Разрывная длина позволяет сравнивать между собой различные материалы, ее определяют на специальных приборах - динамометрах. Величину прочности (крепости), полученную с помощью этого прибора в соответствующих показателях разрывной нагрузки, используют для вычисления разрывной длины по такой формуле(на примере шерстяных волокон):

 

L = (К * l * n) / р,

 

где К - средняя величина разрывной нагрузки одного пучка шерстных волокон, кг;

l - длина пучка шерстных волокон, мм;

n - число испытанных пучков;

p - общая масса пучков (после разрыва), мг.