Вариант 15

1. Явление теплового расширения. При нагреве металлов и сплавов наблюдается явление теплового расширения, являющееся следствием асимметрии сил притяжения и отталкивания, действующих между атомами, а также фазовых и структурных превращений, происходящих в некоторых из них.

Явление теплового расширения и связанное с ним изменение объема обратимо и если в образце при нагреве или охлаждении не происходят структурные или фазовые превращения, то при снижении (повышении) температуры к первоначальному уровню восстанавливаются и исходные размеры образца. Помимо обратимого изменения размеров образцы могут изменять свои размеры и необратимо вследствие фазовых и структурных превращений. При фазовых превращениях I рода, сопровождающихся изменением типа, симметрии или размеров кристаллической решетки, объем изменяется скачкообразно в соответствии с изменением ее компактности. При фазовых превращениях II рода изменения объема плавные - меняется характер их зависимости от температуры; знак и величина изменений зависят от характера этих превращений.

Измерение длины (или объема) во времени в изотермических условиях позволяет определить кинетику превращений поскольку степень развития этих превращений во времени пропорциональна изменениям длины Изменение размеров тел при нагреве и охлаждении, температурно-временные условия развития фазовых превращений и сопровождающие их объемные эффекты изучают с помощью дилатометрического анализа.

Достоинством дилатометрического анализа по сравнению с термическим является независимость его результатов от скорости охлаждения или нагрева (если при этом не изменяется тип превращения).

2. Электрические свойства. Закон Ома – основа изучения электрических свойства металлов и их сплавов. Основой изучения электрических свойств металлов и их сплавов является закон Ома, связывающий прямой пропорциональностью разность потенциалов на концах проводника Е и силу тока (i), по нему протекающего. Е и i связаны коэффициентом пропорциональности – сопротивлением проводника. Неоднократно проверялась правильность закона Ома. Проведенная проверка показала, что до очень большой плотности тока (10⁶ А/см²) в исследованных золоте, серебре, меди, платине и вольфраме не наблюдается отклонений от закона Ома. Только при еще более высоких плотностях тока в двух последних элементах, являющихся переходными, авторы наблюдали некоторое увеличение сопротивления.

Закон Ома положен в основу экспериментального изучения, электрических свойств металлов и их сплавов.

Константой, характеризующей электрические свойства металла, является его удельное сопротивление . Оно определяется природой объекта и не зависит от его формы и размеров. Как известно, может быть получено измерением сопротивления r на образце длиной l и сечением s; вычисляется из формулы

где r для металлических проводников, Ом; l – м; s – мм²;

В этом случае будет выражено в Ом·мм²/м.

Другими, также часто встречающимися обозначениями тех же величин являются мкОм, см и см²; в этом случае измеряется в мкОм·см. Нетрудно подсчитать, что числовые значения при первом обозначении будут в 100 раз меньше, чем при втором. Например, для технически чистого железа = 0,10 Ом·мм²/м, или 10мкОм·см. Другими словами, сопротивление 1 см³ железа равняется 10 мкОм (условное обозначение в мкОм/см³).

Удельная проводимость является величиной, обратной удельному сопротивлению, и вычисляется из уравнения