Структурные и теплофизические свойства твердеющего бетона. Теплофизические свойства реферат

Теплофизические свойства материалов

Теплопроводность- свойство материала проводить тепловой поток через толщу от одной поверхности до другой

Теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности это количество тепла прошедшее через стену толщиной 1 м, в течении одного часа, площадью 1 м2, при разности температур на противоположных поверхностях в 1 градус.

Теплоемкость- свойство материала поглощать тепло при нагревании. Определяется удельной теплоемкостью.

Удельная теплоемкость- это количество тепла необходимое для нагрева 1 кг. материала на 1 градус.

Термостойкость – свойство материала сохранять свои свойства при термическом воздействии. Это свойство применимо к огнеупорным и хрупким материалам т. е, сопротивляться воздействию высоких и низких температур не разрушаясь ( пластики при низких температурах и бетон в горячих цехах).

Минплита- 550°С Шамотный кирпич- 1450°С

Асбест- 700°С Графитовые изделия- 2000°С

Для изделий из пластмасс эта характеристика равна температуре оплавления.

Огнестойкость- способность материала сохранять физико- механические свойства при воздействии огня и высоких температур. Определяется пределом огнестойкости.

Предел огнестойкости - это время в течение которого, конструкции выполняют свои функции (ограждения и несущие) в условиях пожара.

По степени огнестойкости материалы делятся на:

Сгораемые – деревянные, полимерные материалы, битумные.

Трудно-сгораемые – пропитанная древесина, некоторые пластмассы.

Несгораемые – металлы, кирпич, бетон, черепица.

Для увеличения огнестойкости материала их обрабатывают, пропитывают или окрашивают.

Огнестойкость– свойство материала противостоять, не воспламеняясь и не деформируясь при длительном воздействии высоких температур.

Материалы и изделия обладающие огнеупорностью не ниже 1580° называются – огнеупорными. Это например: шамотный кирпич; магнезитовые и графитовые материалы

Материалы огнеупорные бывают: штучные, бетоны, растворы, обмазки, набивные массы.

Хладостойкость – это свойство материалов сохранять пластичность, вязкость при пониженной температуре. Это относится к металлам стеклопластикам и имеет отношение к надежности строительных конструкций.

Акустические свойства.

Звукоизолирующая способность – снижение уровня звуковой волны. Звукоизоляционная способность или способности поглощать звуковые волны это важное свойство для ограждающих конструкций. Как правило, такими свойствами обладают пористые материалы.

Светопроницаемость – свойство материала пропускать как, прямой так и рассеянный свет, она зависит от шероховатости поверхности.

Показатель светопроницаемости: для оконного стекла - 1.0, для органического стекла - 0,9 для стеклопластика 0,75 -0,8.

Прозрачность – это свойство стекла пропускать свет, не изменяя его направления.

Радиационная стойкость – способность противостоять воздействию радиационному излучению.

Физические свойства технологического характера.

Вязкость – относится к полимерам, битумным материалам, определяется вискозиметром – количество материала в течение времени прохождения через сопло прибора.

Текучесть– свойство обратное вязкости.

Эластичность – свойство материалов выдерживающих без повреждения изгибание вокруг металлического стержня.

Усадка – нежелательное изменение линейности размеров и объема.

Укрывистость – кроющая способность. Свойство делать невидимый цвет окрашенной поверхности. Определяется наличием в граммах материала на м2 окрашиваемой поверхности (лакокрасочные и отделочные материалы).

studfiles.net

Теплофизические свойства, реферат — allRefers.ru

Теплофизические свойства - раздел Образование, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Наибольшее значение из теплофизических свойств имеют для материалов те, которые определяют способность отводить тепло, выделяющееся в процессе работы (теплопроводность), тепловое расширение, устойчивость к воздействию повышенных температур. Теплофизические свойства определяются типом межатомной связи, химическим составом материала и температурой. Рассмотрим некоторые из теплофизических свойств.

Теплопроводностью называется процесс передачи тепловой энергии от более горячих частей тела к холодным. Микрочастицы твердого тела участвуют в теплопроводности согласованно, при повышении температуры какого-то участка возрастает амплитуда колебаний узлов решетки (микрочастиц) относительно равновесных положений. За счет химических связей увеличивается также и амплитуда колебаний соседних микрочастиц, что эквивалентно передаче теплоты в менее нагретую область тела. Теплопередача имеет волновой характер. Микрочастицы, участвующие в передаче теплоты, называют фононами. Они являются квазичастицами. В теплопроводности металлов велика доля и свободных электронов. Поэтому общая теплопроводность -χ состоит: из χэ- электронной составляющей теплопроводности, и χф- фононной, т. е. χ=χэ + χф.

Количественный показателем теплопроводности является экспериментально определяемый коэффициент теплопроводности λ, равный отношению количества теплоты Q, Дж, передаваемого за время t, с, через стенку площадью S=1 м2, при градиенте температур в ней ΔТ/Δŀ, равном 10К/м, по формуле ,

и имеет размерность Вт/м*0К.

В металлах механизм переноса тепла связан с электронами и фононами, в диэлектриках – только с фононами. Закон Видемана-Франца устанавливает, что для металлов отношение электронной теплопроводности χэ к электронной проводимости σэ есть величина постоянная:

.

Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и электроны. Материалы в аморфном состоянии также хуже проводят теплоту.

Существенное влияние на теплопроводность оказывает тип химической связи. В таблице 2 приведены показатели физических свойств материалов с разными типами связей.

Таблица 2

Физические свойства материалов с различными типами химических связей

Материал	ТКЛР, *10-6, σК-1	, Вт/(м*σК)	Материал	ТКЛР, *10-6, σК-1	, Вт/(м*σК)
Металлическая связь	Ионная связь
Cu Be Al Fe	16,7 12,8 12,1		BeO Al2O3 SiO2 ZrO2	10,6 8,4 0,5 7,6	152,4 28,9 12,6 1,6
Ковалентная связь	Молекулярная связь
Алмаз Графит SiC AlN	1,2 8,1 4,3 4,03		Поливинилхлорид Полистирол Поликарбонат Фторпласт - 4	60…70 –	0,4 0,16 0,24 0,24

Тепловое расширение проявляется в изменении объема или линейных размеров тела при повышении температуры. Оно определяется характером изменения сил притяжения и отталкивания, действующих между атомами вещества при изменении расстояний между ними (рисунок 5,б). Кривая изменения энергии связи Есв.=f(d) имеет минимум при F=0. Это условие выполняется только при температуре абсолютного нуля. При повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний атомов, которая может изменяться в диапазоне d1-d`1 , (кривая изменения энергии сместиться вверх по рисунку 5,б), несимметрично относительно положения равновесия с межатомным расстоянием d0. Несимметричность амплитуд тепловых колебаний атомов при повышении температуры приводит к увеличению средних межатомных расстояний и лежит в основе теплового расширения.

Показателем теплового расширения является определяемый на практике температурный коэффициент теплового линейного расширения ТКЛР–α, равный , где Δŀ– изменение длины при повышении температуры на ΔТ градусов; l– длина образца. Обычно ТКЛР определяется как среднее значение для диапазона температур от 20 до 2000С и имеет размерность 0К-1.

Чем сильнее сила связи между частицами твердого тела, тем меньше ТКЛР материала (таблица 2). Создание текстур в металлических сплавах, ориентация макромолекул в полимерах отражается на значениях ТКЛР: они существенно различаются в направлении преимущественной ориентации и в поперечном направлении, т. е. имеет место анизотропия.

Тепловое расширение полимеров уменьшается при усилении межмолекулярного притяжения благодаря взаимодействию диполей, наличия водородных и химических связей молекул.

Различие значений ТКЛР двух соединяемых материалов является причиной появления значительных термических напряжений в сопряжении. Согласование (обеспечение примерного равенства ТКЛР) значений α при соединении неметаллов с металлами, необходимо, например, у материалов подложек с проводниковыми и резистивными пленками, гермовводов в герметичный объем и других случаях. Тепловое расширение учитывают при расчете прессовых посадок, сварке, пайке, склеивании разнородных материалов. Особенно важен этот учет для изделий, работающих в изменяющихся температурных полях. Наиболее стойки к перепадам температур и разрушению материалы, в которых малые ТКЛР сочетаются с высокой теплопроводностью.

Термоудар– способность материала выдерживать без разрушения резкие смены температур. Чем меньше ТКЛР материала и выше его теплопроводность χ, тем большей стойкостью к термоудару обладает материал. Хорошей стойкостью к термоударам обладает металлы, бериллиевая керамика, плавленый кварц и другие. Понятие термоудар относится не только к материалу, но и к изделию.

Под нагревостойкостью материала понимают его свойство сохранять без изменения химический состав и структуру молекул при повышенных температурах. Для различных по строению и условиям эксплуатации материалов в различных областях техники ограниченно используют и другие термины, отражающие влияние температуры на свойства материала: теплостойкость– для полимеров, пластмасс; жаростойкость, термостойкость –для металлов [1,2,3,4,6].

Все темы данного раздела:

Теоретический материал Материаловедение – наука, изучающая строение и свойства материалов, закономерности и связи между

Общие понятия и определения   Рассмотрим некоторые понятия, используемые при изучении дисциплины. Вещество – ест

Требования к материалам при их выборе Современные приборы и устройства работают в различных условиях, при действии статических, вибрационных, уд

Вопросы для самоконтроля   1. Что изучает материаловедение? 2. Объяснить понятия: вещество, материал, характеристика, пара

Тема 2. Строение металлов   Методические указания. Необходимо понять, как устроены кристаллические и аморфные струк

Кристаллические и аморфные тела   Имеются две разновидности твердых тел, различающихся по свойствам – кристаллические и аморфные.

Строение чистых металлов Большинство металлов и сплавов имеют кристаллическое строение. Свойства кристаллов зависят от ряда фактор

Кристаллографические направления и индексы   Кристаллографическими направлениями являются прямые, выходящие из принятой точки отсче

Анизотропия   Свойства кристаллов по различным кристаллографическим направлениям неодинаковы, так как число ат

Влияние типа химической связи на структуру и свойства кристаллов. Типы кристаллов   Тип связи, возникающий между частицами в кристалле, определяется электронным строением атомов, вс

Дефекты кристаллического строения Строение кристаллов отличается от идеальных, рассмотренных выше. В реальных кристаллах всегда имеются деф

Дислокационный механизм пластической деформации   Рассмотрим механизм перемещения дислокации при пластической деформации. На рисунке 10 изображена

Вопросы для самоконтроля 1. Чем характеризуется кристаллическое и аморфное строение материала? 2. Виды кристаллов в зависимости

Строение сплавов Более широкое применение в технике находят сплавы металлов с металлами, и металлов с неметаллами (

Диаграммы состояния двойных сплавов   При охлаждении в сплавах происходят изменения, образуются новые фазы (твердые, жидкие), структуры.

Вопросы для самоконтроля 1. Что такое сплав и как его получают? Зачем нужны сплавы? 2. Что такое фаза сплава? 3. Как можно класс

Тема 4. Строение неметаллических материалов Методические указания. При изучении данного раздела темы необходимо получить общее представлени

Строение полимеров Полимерами называются вещества с большой молекулярной массой, у которых молекулы состоят из один

Вопросы для самоконтроля   1. Что такое полимеры? Назовите известные вам полимеры. 2. Какие свойства отличают полимеры от м

Строение стекол Стекло представляет собой изотропное твердое тело, образующееся при охлаждении расплава стеклоо

Строение керамики Керамикой называют материалы, полученные спеканием (обжигом) при высоких температурах минеральны

Композиционные материалы Композиционными (КМ) называют сложные материалы, в состав которых входят сильно отличающиеся по с

Вопросы для самоконтроля   1. Что представляет собой КМ? 2. Чем определяются свойства КМ? Как их можно изменить? 3. Каки

Тема 5. Свойства материалов и их определение   Методические указания. Начать изучение темы – с классификации свойств. Можно придержива

Механические (прочностные) свойства материалов Механические (прочностные) свойства характеризуют способность материала противостоять деформации или раз

Твердость материала Твердость характеризует способность материала сопротивляться внедрению в его поверхность более

Изменение свойств материалов На основе изучения взаимосвязи состава, структуры и свойств материалов отметим применяемые на практике сп

Вопросы для самоконтроля   1. Как можно классифицировать свойства материалов? 2. Назвать механические прочностные свойст

Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка Методические указания. Задачей данной темы является ознакомление с методами обработки материало

Диффузия Диффузия – взаимное проникновение атомов соприкасающихся веществ (компонентов), обусловленное т

Термическая обработка   Термической обработкой(ТО) называют процессы, связанные с нагревом, выдержкой и охлажден

Химико-термическая обработка Химико-термической обработкой называют процесс поверхностного насыщения сплава различными элементами с ц

Вопросы для самоконтроля 1. Что такое ТО, ее цели, и за счет чего они достигаются? 2. Основные элементы режима ТО и их роль. 3. Вс

Общая характеристика железоуглеродистых сплавов   Сплавы железа (Fe) с углеродом (С) – стали, чугуны, являются наиболее распространенными материалами

Углеродистые стали Углеродистые стали сравнительно дешевы и сочетают удовлетворительные механические свойства с хорошей обр

Легированные стали   Легированные стали по назначению разделяют на конструкционные, инструментальные, и стали и сплавы

Стали и сплавы с особыми свойствами Деление сталей и сплавов с особыми свойствами на группы (классы) приводят с учетом их превалирующих свойств

Сортамент сталей Большинство выплавляемого металлургическими заводами металла перерабатывается в различные продукты прок

Вопросы для самопроверки 1. Назовите компоненты сплава железа и углерода. 2. Причины широкого применения сплавов Fe-C. 3. Класс

Медь и ее сплавы Медь относится к проводниковым материалам с малым удельным сопротивлением, характеризуется высо

Алюминий и его сплавы Алюминий и его сплавы относятся к группе материалов с малой плотностью и высокой удельной прочнос

Сплавы магния   Достоинством магниевых сплавов является их высокая удельная прочность, немагнитность, о

Титан и его сплавы   Титан имеет две полиморфные модификации: низкотемпературную (до 882оС) − α-Ti, имеющий ГП к

Бериллий и сплавы на его основе   Бериллий обладает полиморфизмом и имеет низкотемпературную модификацию α-Ве до температуры

Вопросы для самоконтроля 1. Состав сплавов Fe – C и роль компонентов в нем. 2. Дать характеристику углеродистых сталей, их применен

Тема 8. Неметаллические конструкционные материалы   Методические указания.. В рамках темы в основном рассматриваются конструкционные матери

Термопластичные и термореактивные пластмассы   Термопластичные пластмассы (термопласты, полимеры) под нагрузкой ведут себя как вязкоупр

Керамика, стекла, ситаллы Керамика, стекла, ситаллы имеют хорошие прочностные свойства. Но их характерная особенность – хру

Вопросы для самоконтроля 1. Назовите группы неметаллических конструкционных материалов и их свойства. Отличие неметаллических мате

Теоретические материалы Электротехнические материалы (рисунок 1) подразделяют на три группы: проводники, полупроводники и диэлектр

Энергетические зоны твердого тела       Согла

Понятие об электропроводности   Электропроводность характеризует способность материала проводить электрический ток.

Электрические свойства и параметры проводниковых материалов К основным электрическим характеристикам проводниковых материалов, характеризующим их свойства, можно от

Полупроводниковые материалы   К полупроводниковым относятся материалы, обладающие удельным сопротивлением в пределах 10-5

Вопросы для самоконтроля   1. Сущность зонной теории. 2. В чем суть теории электропроводности Друде? 3. Основные параме

Тема 10. Диэлектрические материалы Методические указания. При изучении темы обратить внимание на понятие диэлектрик, их классификац

Поляризация диэлектриков и ее виды В диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле

Влияние температуры и частоты на поляризацию К основным внешним факторам, влияющим на поляризацию диэлектриков, относятся температура и частота электр

Электропроводность диэлектриков. Виды электропроводности Электропроводность диэлектриков связана с наличием в них свободных носителей. В отличие от металлов, в диэ

Параметры электропроводности диэлектриков и их зависимости Электропроводность диэлектриков характеризуют: удельной объемной σv и поверхностной

Диэлектрические потери   В диэлектрике под действием приложенного к нему напряжения протекает электрический ток, следоват

Электрическая прочность диэлектриков   Если повышать приложенное к диэлектрику напряжение, то по достижении им определенного критическо

Нагревостойкость диэлектриков   Нагревостойкость диэлектриков – их способность выдерживать в течение длительного време

Вопросы для самоконтроля   1. Что такое диэлектрик и их классификация? 2. Назвать основные свойства диэлектриков. 3. По

Тема 11. Магнитные материалы Методические указания. Необходимо иметь понятие о природе магнетизма, обменной энергии между эле

Общие положения   Магнитными называются материалы, которые применяются в технике с учетом их магнитных свойств и ха

Основные свойства и параметры магнитных материалов Согласно квантовой теории, все основные свойства ферромагнетиков обусловлены доменной структурой их крис

Магнитомягкие материалы   МММ можно подразделить на следующие группы: технически чистое железо (включая низкоуглеродистые н

Магнитотвердые материалы   Магнитотвердые материалы (МТМ), в отличие от МММ, имеют большие коэрцитивную силу (от 5 до 600кА/м) и пл

Вопросы для самоконтроля   1. Объясните причину магнетизма в ферро-и ферримагнетиках. 2. Как классифицируются материалы п

Теоретические материалы Надежность работы машин и приборов зависит от качества их изготовления. В общем смысле под качеством поним

Точность размеров Под точностью обработки понимают степень соответствия размеров, формы, взаимного расположения, ш

Шероховатость поверхности Шероховатость поверхности –совокупность микронеровностей обработанной поверхности с относител

Список сокращений и условных обозначений   ГП – гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка ГЦК – гранецентрированная к

allrefers.ru

Реферат - ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ - Физика

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

Реферат на тему:

Выполнил студент 115 группы

Степанов Андрей Александрович

Владивосток, 2001г.

1. Определение термодинамической функции

Все расчеты в термодинамике основываются на ис­пользовании функций состояния, называемых термодинамическими функциями. Каждому набору независимых параметров соответствует своя термодина­мическая функция. Изменения функций, происхо­дящие в ходе каких-либо процессов, определяют либо со­вершаемую системой работу, либо получаемую системой теплоту.

Термодинамические функции являются функциями состояния. Поэтому приращение любой из функции равно полному дифференциалу функции, которой она вы­ражается. Полный дифференциал функции f(x, у ) пере­менных х и у определяется выражением

(1)

Поэтому, если в ходе преобразований мы получим для при­ращёния некоторой величины f выражение вида

(2)

можно утверждать, что эта величина является функцией параметров и, причем функции и пред­ставляют собой частные производные функции:

(3)

При рассмотрении термодинамических функций мы будем пользоваться неравенством Клаузиуса, представив его в виде

(4)

Знак равенства относится к обратимым, знак неравенст­ва — к необратимым процессам.

2. Внутренняя энергия

С одним из термодинамиче­ских потенциалов мы уже хорошо знакомы. Это вну­тренняя энергия системы. Выражение первого начала для обратимого процесса можно представить в виде

(5)

Сравнение с (2) показывает, что в качестве так назы­ваемых естественных переменных для потенциала U вы­ступают переменные S и V. Из (3) следует, что

(6)

Из соотношения

следует, что в случае, когда тело не обменивается теплотой с внешней средой, совершаемая им работа равна

или в интегральной форме

(нет теплообмена).

Таким образом, при отсутствии теплообмена с внешней средой работа равна убыли внутренней энергии тела.

При постоянном объеме

Следовательно, теплоемкость при постоянном объеме равна

(7)

3. Свободная энергия

В цикле Карно рабочее тело совершает работу в первой половине цикла — в процессах сначала изотермического, а затем адиабат­ного расширения.

При адиабатном процессе работа, как известно, совершается за счет внутренней энергии, и равна эта работа как раз убыли внутрен­ней энергии:

.

Иначе обстоит дело в случае изотермического процесса. При та­ком процессе температура тела остается постоянной, и поэтому та часть внутренней энергии, которая связана с кинетической энер­гией молекулярных движений, не может быть использована для пре­образования в механическую энергию. Это обстоятельство побу­ждает нас отличать общую энергию, которой обладает тело или система тел, от той ее части, которую при данных условиях можно использовать для получения работы.

Представим себе некоторое тело, например газ, в котором могут происходить изотермические обратимые процессы расширения и сжатия. Для этого газ необходимо поместить в термостат т. е. привести его в контакт с телом большой теплоемкости, темпера­тура которого постоянна. Расширяясь, газ может произвести меха­ническую работу, следовательно, наша система, состоящая из тер­мостата и газа, обладает некоторой энергией. Та часть энергии си­стемы, которая при данных условиях может быть использована для преобразования в механическую работу, называется свободной энергией.

Система, значит, не может совершить работу, превышающую значение ее свободной энергии.

В этом смысле мы здесь имеем ситуацию, несколько отличную от механической системы. В механике, как известно, энергия тела или системы тел равна сумме потенциальной и кинетической энер­гий. Оба эти вида энергии макроскопических тел (а только такие тела и рассматриваются в механике) могут быть целиком преобразованы в механическую работу. Внутренняя же энергия молекулярной системы в интересующем нас случае не может быть целиком превра­щена в работу.

Поэтому если мы интересуемся величиной работы, которую система в данном состоянии может произвести при изотермическом процессе, то внутренняя энергия не является подходящей харак­теристикой этого состояния. Внутренняя энергия характеризует состояние системы, если мы интересуемся работой, которую способна эта система произвести при адиабатном процессе. Именно: работа, произведенная при адиабатном процессе, равна изменению (убыли) внутренней энергии. Свободная же энергия должна характеризо­вать систему с точки зрения ее «работоспособности» при изотермическом изменении ее состояния (изменении объема).

Для того чтобы каждому состоянию можно было приписать определенное численное значение свободной энергии, необходимо какое-то состояние принять за начало отсчета, так же как это де­лается при определении потенциальной энергии в механике. Эта неопределенность абсолютного значения свободной энергии не соз­дает никаких трудностей, так как существенно не само значение свободной энергии системы, а ее изменение, которым и определяется работа. Напомним еще, что работа расширения или сжатия тела имеет определенное значение, если этот процесс протекает равновесным образом, т. е. квазистатически.

Таким образом, свободная энергия системы измеряемся работой, которую можем произвести система (например, идеальный газ), изменяя свое состояние изотермически и обратимо от состояния, в котором она находимся, до выбранного нами начального состоя­ния, при котором свободная энергия принимаемся равной нулю (на­чало отсчета).

Если обозначить свободную энергию системы через F, то беско­нечно малая работа dA, совершаемая системой при обратимом изо­термическом процессе,

(8)

Если, например, изменение состояния системы сводится к изо­термическому расширению тела (увеличению его объема), при ко­тором работа положительна, то знак минус означает, что при этом свободная энергия уменьшается. Наоборот, при сжатии тела (ра­бота отрицательна) свободная энергия возрастает за счет внешних сил, сжимающих тело (газ). В частности, для идеального газа при его изотермическом расширении от объема V2 до объема V2 работа, как известно, выражается уравнением (для одного моля)

(9)

Правая часть (9) представляет собой убыль свободной энергии 1 моля газа при таком расширении. Это значит, что приданной температуре свободная энергия данной массы газа тем больше, чем меньше занимаемый им объем, т. е. чем сильнее он сжат.

Напомним, что внутренняя энергия идеального газа не зависит от занимаемого им объема; один моль газа, сжатый в баллоне, имеет такую же внутреннюю энергию, как и несжатый газ при той же тем­пературе. Но сжатый газ имеет большую свободную энергию потому, что он при изотермическом расширении может совершить большую работу.

Когда этот сжатый газ действительно совершает работу, изо­термически расширяясь (поднимая, например, поршень с грузом), то эта работа совершается за счет тепла, которое нужно подводить к газу от термостата или от другого тела очень большой теплоем­кости (иначе газ охладится и процесс не будет изотермическим). Но мы, тем не менее, говорим о свободной энергии газа, имея в виду подчеркнуть, что именно газ является телом, благодаря которому создается возможность совершить работу.

Если процесс изотермического изменения объема протекает не­обратимо, то, поскольку совершаемая при этом работа меньше, чем при обратимом процессе, изменение свободной энергии будет больше, чем совершенная работа, так что формулу (8) следует писать в виде:

(10)

Знак неравенства относится к необратимому, а знак равенства — к обратимому процессу.

Возможны также случаи, когда изменение свободной энергии вообще не сопровождается совершением работы.

В частности, если идеальный газ расширяется в пустоту, то ни­какой работы при этом не совершаётся. Температура, а значит и внутренняя энергия газа остаются неизменными. Между тем свобод­ная энергия газа уменьшилась, так как уменьшилась работа, которую газ можем совершить. Это связано с тем, что процесс расширения газа в пустоту хотя и является изотермическим, но он полностью необратимый.

В начале этого параграфа подчеркивалось, что свободная энергия характеризует состояние тела. Нам остается теперь доказать, что она действительно является функцией состояния, т. е. нужно доказать, что при переходе тела из одного состояния в другое изотермически и обратимо совершенная работа, равная разности свободных энергий тела в этих состояниях, не зависит от пути перехода. Это непосред­ственно вытекает из того, что при изотермическом обратимом круго­вом процессе работа равна нулю.

Действительно, положим, что тело может перейти из состояния 1 в состояние 2 двумя различными путями (изотермическими), совершив на первом пути работу А1 и на втором А2. Но в таком случае мы можем перевести наше тело из состояния 1 в состояние 2 по одному пути и вернуть его обратно, совершив круговой процесс, по другому пути. Общая работа, совершенная при этом, и, следо­вательно,

Это значит, что работа, совершенная телом, зависит только от начального и конечного состояний тела. Следовательно, свободная энергия есть функция состояния.

Очевидно, что при С другой стороны работа, производимая телом при обратимом изотермическом процессе, может быть представима в виде

Следовательно,

(11)

Возьмем дифференциал от функции (11).

(12)

Из сравнения с (2) заключаем, что естественными пе­ременными для свободной энергии являются Т и V. В соответствии с (3)

(13)

Заменим в (4)на dU + рdV и разделим полу­чившееся соотношение на dt (t — время). В результате получим, что

(14)

Если температура и объем остаются постоянными, то со­отношение (14) может быть преобразовано к виду

(15)

Из этой формулы следует, что необратимый процесс, про­текающий при постоянных температуре и объеме, сопро­вождается уменьшением свободной энергии тела. По до­стижении равновесия F перестает меняться со временем. Таким образом, при неизменных Т и V равновесным является состояние, для которого свободная энергия мини­мальна.

4. Термодинамический потенциал Гиббса

Термодинамическим потенциалом Гиббса назы­вается функция состояния, определяемая следующим образом:

(16)

Ее полный дифференциал равен

(17)

Следовательно, естественными переменными для функ­ции G являются р и Т. Частные производные этой функ­ции равны

(18)

Если температура и давление остаются постоянными, соотношение (14) можно записать в виде

(19)

Из этой формулы следует, что необратимый процесс, про­текающий при постоянных температуре и давлении, со­провождается уменьшением термодинамического потен­циала Гиббса. По достижении равновесия G перестает изменяться со временем. Таким образом, при неизмен­ных Т и р равновесным является состояние, для которого термодинамический потенциал Гиббса минимален.

5.Энтальпия

Если процесс происходит при постоян­ном давлении, то количество получаемой телом теплоты можно представить следующим образом:

(20)

Функцию состояния

(21)

называют энтальпией или тепловой функцией. Из (20) и (21) вытекает, что количество теплоты, получаемой телом в ходе изобарического процесса, равно

(22)

или в интегральной форме

(23)

Следовательно, в случае, когда давление остается постоян­ным, количество получаемой телом теплоты равно прира­щению энтальпии.

Дифференцирование выражения (21) с учетом (5) дает

(24)

Отсюда заключаем, что энтальпия есть термодинамиче­ская функция в переменных S и р. Её частные произ­водные равны

(25)

В соответствии с (22) теплоемкость при постоянном давлении

(26)

Таким образом, если объем системы остается постоянным, то тепло Q равно приращению внутренней энергии системы. Если же постоянно давление, то оно выражается приращением энтальпии. В обоих случаях величина Q не зависит от пути перехода, а только от начального и конечного состояний системы. Поэтому на основании опытов при постоянном объеме или при постоянном давлении и могло сложиться представление о какой-то величине Q, содержа­щейся в теле и не зависящей от способа приведения его из нуле­вого состояния в рассматриваемое. Величина Q имеет различный смысл в зависимости от того, что остается постоянным: объем или давление. В первом случае под Q следует понимать внутреннюю энер­гию, во втором — энтальпию. Но в ранних опытах это различие ускользало от наблюдений, так как опыты производились с твердыми и жидкими телами, для которых оно незначительно благодаря малости коэффициентов теплового расширения твердых и жидких тел. В обоих случаях имеет место сохранение величины Q, но оно сводится к закону сохранения энергии.

В таблице приведены основные свойства термодинамических функций.

6. Некоторые термодинамические соотношения

Итак, мы получили соотношения

(27)

(28)

(29)

(30)

Отсюда

(31)

(32)

(33)

(34)

Отметим два следствия выведенных уравнений. Из определения функций F и G следует . Подставив сюда выражения для энтропии из формул (33) и (34), получим

(35)

(36)

Эти уравнения называются уравнениями Гиббса — Гельмгольца . Сразу можно отметить пользу, которую можно извлечь из этих уравнений. Часто бывает легко найти свободную энергию F с точностью до слагаемого, зависящего только от температуры. Это можно сде­лать, вычислив изотермическую работу, совершаемую системой. Тогда формула (35) позволяет с той же неопределенностью найти и внутреннюю энергию системы.

Если известна функция , то дифференцированием ее по S и V можно найти температуру и давление системы, т. е. полу­чить полные сведения о ее термических свойствах. Затем по фор­муле можно найти и соответствующие теплоемкости, т. е. получить полные сведения также и о калорических свойствах системы. То же самое можно сделать с помощью любого из оставших­ся трех канонических уравнений состояния.

Далее, вторичным дифференцированием из соотношений (31) находим

Отсюда на основании известной теоремы анализа о перемене порядка дифференцирования следует

(37)

Аналогично,

(38)

(39)

(40)

Эти и подобные им соотношения называются соотношениями вза­имности или соотношениями Максвелла. Они постоянно исполь­зуются для вывода различных соотношений между величинами, характеризующими термодинамически равновесные состояния си­стемы. Такой метод вывода называется методом термодинами­ческих функций или термодинамических потенциалов.

7. Общие критерии термодинамической устойчивости

Допустим, что адиабатически изолированная система находится в термодинамическом равновесии, причем ее энтропия S в рассматри­ваемом состоянии максимальна, т. е. больше энтропий всех возможных бесконечно близких состояний, в которые система может перей­ти без подвода или отвода тепла. Тогда можно утверждать, что самопроизвольный адиабатический переход системы во все эти со­стояния невозможен, т. е. система находится в устойчивом термодинамическом равновесии. Действительно, если бы такой переход был возможен, то энтропии начального 1 и конечного 2 состояний были бы связаны соотношением . Но это соотношение находится в противоречии с принципом возрастания энтропии, согласно которому при адиабатических переходах должно быть . Таким образом, мы приходим к следующему критерию термодина­мической устойчивости.

Если система адиабатически изолирована и ее энтропия в не­котором равновесном состоянии максимальна, то это состояние являемся термодинамически устойчивым. Это значит, что система, оставаясь адиабатически изолированной, не может самопроизвольно перейти ни в какое другое состояние.

В приложениях термодинамики к конкретным вопросам часто бывает удобно вместо адиабатической изоляции системы накладывать на ее поведение другие ограничения. Тогда критерии термодинамической устойчивости изменятся. Особенно удобны следующие критерии.

Критерий устойчивости для системы с постоянными объемом и энтропией.

Принимая во внимание соотношение (4) и первое начало термодинамики, можно написать:

(41)

При постоянстве энтропии и объема это дает

(42)

т.е. в системе могут самопроизвольно происходить лишь процессы с уменьшением внутренней энергии. Следовательно, устойчивым является состояние при минимуме внутренней энергии.

Критерий устойчивости для системы с постоянными давлением и энтропией. В этом случае условие (41) имеет вид

(43)

т.е. в системе могут самопроизвольно происходить лишь процессы с уменьшением энтальпии Следовательно, устойчивым является состояние при минимуме энтальпии.

Критерий устойчивости для системы с постоянными объемом и температурой. При и неравенство (41) записывается в виде

(44)

т.е. в системе могут самопроизвольно происходить лишь процессы с уменьшением свободной энергии Следовательно, устойчивым является лишь состояние при минимуме свободной энергии.

Критерий устойчивости для системы с постоянными температурой и давлением. С помощью выражения (17) для термодинамического потенциала неравенство (41) преобразуется к виду

(45)

При постоянных температуре и давлении дифференциалы и (45) сводятся к неравенству

(46)

т.е. в системе могут самопроизвольно происходить лишь процессы с уменьшением термодинамического потенциала. Следовательно, устойчивым является состояние при минимуме термодинамического потенциала Гиббса.

8. Принцип Ле-Шателье – Брауна

Рассмотрим принцип, сформули­рованный французским ученым Ле-Шателье (1850—1936) в 1884 г. и, в расширенном виде, немецким физиком Брауном (185О—1918) в 1887 г. Этот принцип позволяет предвидеть направление течения процесса в системе, когда она выведена внешним воздействием из состояния устойчивого равновесия. Принцип Ле-Шателье — Брауна не является столь всеобъемлющим, как второе начало термодинамики. В частности, он не позволяет высказывать никаких коли­чественных заключений о поведении системы. Необходимым усло­вием применимости принципа Ле-Шателье — Брауна является наличие устойчивости равновесия, из которого система выводится внешним воздействием. Он неприменим к процессам, переводящим систему в более устойчивое состояние, например, к взрывам. Прин­цип Ле-Шателье — Брауна был сформулирован как обобщение зна­менитого и всем хорошо известного электродинамического правила ленца (1804—1865), определяющего направление индукционного тока. Он гласит:

Если система находимся в устойчивом равновесии, то всякий про­цесс, вызванный в ней внешним воздействием или другим первичным процессом, всегда бывает направлен таким образом, что он стремится уничтожишь изменения, произведенные внешним воздействием или первичным процессом.

Ле-Шателье и Браун применяли главным образом индуктивный метод, рассмотрев большое число примеров, которые, по их мнению, являются частными случаями сформулированного ими общего прави­ла. Данная ими формулировка была, однако, столь туманной, что не допускала в каждом конкретном случае однозначного применения правила. Неопределенность можно устранить и получить точные математические формулы, выражающие принцип Ле-Шателье —Брауна, если к рассматриваемой проблеме привлечь критерии устойчивости термодинамического равновесия, сформулированные в предыдущем параграфе.

Список использованной литературы

1. И.В. Савельев. Курс общей физики. книга 3. М.: Физматлит, 1998

2. Д.В. Сивухин. Общий курс физики. т.II. М.: Наука, 1975

3. А. К. Кикоин, И.К.Кикоин. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976

4. А.Н. Матвеев. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1981

www.ronl.ru

"Теплофизические свойства пластмасс на основе полипропилена и охры"

Выдержка из работы

УДК 678. 046. 39(472)Т. Н. Теряева, О. В. Касьянова, Т.В. ЛопаткинаТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА И ОХРЫПолипропилен (ПП) относится к полимерам, до 50% марок которого выпускаются наполненными [1,2]. Широкое применение в качестве наполнителей для 1111 находят дисперсные наполнители, например каолин, графит [3,4]. Одним из новых видов дисперсных наполнителей для полимеров является охра, которая также как и каолин, тальк, слюда мел и т. п. является природным минералом.Введение наполнителя в полимер, в том числе и ПП, приводит к изменению как эксплуатационных, так и технологических свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) на его основе [4−6]. Переработка П П и ПКМ на его основе в изделия предусматривает, как и для других термопластов, плавление и охлаждение полимера. Соответственно необходимо изучение теплофизических характеристик (ТФХ), в частности, теплопроводности (X), теплоёмкости (Ср) и температуропроводности (а), знание которых позволяет рассчитать тепловой режим формования изделий и определить области применения полимера как теплоизоляционного материала. Определениетемпературной области эксплуатации изделий проводится по величине теплостойкости полимера, для термопластов это теплостойкость по Вика (Тв)[7−10].Известно, что ТФХ ненаполненных полимеров зависят от молекулярной массы, молекулярной и надмолекулярной структуры, технологических параметров формования изделий, в частности давления и температуры, вытяжки. Для наполненных полимеров к вышеназванным параметрам,влияющим на ТФХ полимерной матрицы, добавляются такие как доля наполнителя в ПКМ, размер и форма частиц наполнителя, распределение наполнителя в матрице, взаимодействие наполнителя с полимером [5]. Например, теплоёмкость ПКМ на основе полистирола с минеральными наполнителями (каолин, кварцевый порошок, стекловолокно) снижается с увеличением содержания наполнителя [11]. При этом авторы отмечают, что для ПКМ с кварцевым порошком уменьшение размера частиц наполнителя приводит к менее резкому уменьшению теплоёмкости. Исследование ТФХ композиций 1111 с мелом, каолином, техническим углеродом ПМ-100 также показало, что увеличение содержания наполнителя приводит к снижению теплопроводности [4]. Кроме этого авторы отметили увеличение теплостойкости по Вика с возрастанием содержания наполнителя.В целом, анализ литературных данных показал, что информация о теплофизических характе-ристиках наполненных полимеров немногочисленна и зачастую противоречива.В данной работе приводятся результаты исследований ТФХ охры в зависимости от условий её термообработки, пластмасс на основе ПП с охрой в зависимости от содержания наполнителя в пластмассе и условий предварительной термической обработки охры.Объекты исследования:¦ охра марки О-2 (ТУ 301−10−019−90). Характеристики охры, добываемой в Кузбассе, исследованы ранее и представлены в работе [12]. Охра термообрабатывалась перед введением в полимер для удаления влаги при температурах 105 °C (охра!05) и 300 °C (охра300). Температура и продолжительность термообработки приняты в соответствии с исследованиями кинетики сушки охры и дериватографического анализа охры [13]. Ох-раю5 имеет удельную поверхность 0,0974 м2/г, размер частиц составляет 26−36 мкм, охра 300, соответственно, 0,12 м2/г и 16−28 мкм-¦ ПП марки 21 030−16П (ТУ 2211−5 105 796 653−99) с показателем текучести расплава (ПТР) 3,6 г/10 мин-¦ композиции ПП с охрой, полученные предварительным смешением с последующей экструзией на лабораторном экструдере фирмы «Бра-бендер» при температуре 230 °C и вращением шнека со скоростью 20−30 об/мин. Содержание охры в композициях определяли выжиганием полимера при 400 °C.Теплофизические характеристики для исследуемых материалов определяли и рассчитывали в соответствии с методом, изложенным в [14]. Температура испытания составляла 20±2 °С. Образцы для определения ТФХ представляли собой пластины размером 35×35×4 мм. Образцы охры изготавливали на ручном гидравлическом прессе при давлении 17,1 МПа и времени выдержки 15 мин. Образцы из ПП и ПКМ на его основе с охрой получали литьём под давлением на вертикальной литьевой машине ВЛ-40 при температуре цилиндра 230 + 4 °C, температуре формы 45 + 4 °C, времени выдержки под давлением 9 с, времени охлаждения 85 с и давлении литья 113 МПа. Используемая методика позволяет определять коэффициенты теплопроводности и температуропроводности с точностью + 1%, объёмной теплоёмкости -с точностью + 5%.Теплостойкость по Вика определяли в соответствии с ГОСТ 15 065 [15] при массе груза 1 кг.Результаты исследования свойств охры представлены в табл.1.Таблица 1Теплофизические свойства и плотность охрыОхра р, г/см3 X, Вт/(м К) Ср, кДж/(кг К) а х 107, м2/сОхра юз 2,73+0,050 0,33+0,029 0,7+0,005 1,7+0,008Охра зоо 2,83+0,001 0,296+0,023 0,75+0,040 1,4+0,04Таблица 2Теплофизические свойства и плотность минеральных наполнителейНаполнитель р, г/см3 X, Вт/(м К) Ср, кДж/(кг К) а х 107, м2/сАэросил 2,65 1,08 1,124 3,3Слюда 2,9 0,581−2,51 0,879−0,863 2,3−10,27Тальк 2,8 2,1 0,872 8,6Мел 2,6−2,9 2,4 0,82 11Каолин 2,6 0,18 0,89 0,77Приведённые данные показывают, что изменение температуры термообработки незначительно влияет на такие теплофизические характеристики охры, как X и Ср. Увеличение плотности и снижение температуропроводности связано с разрушением агрегатов частиц охры и удалением адсорбированной и химически связанной влаги [16].Согласно литературным данным [17,18] большинство минеральных наполнителей имеют при-¦ Плотность, г/см3¦Теплопроводность, Вт/(м К) •Теплоёмкость, кДж/(кг К)«Температуропроводно сть, мА2/с 10−7Содержание охры, % (об.)Рис. 1. Свойства П П, наполненного охрой 105Содержание охры, % (об.)Рис. 2. Свойства П П, наполненного охрой 300близительно одинаковые теплопроводность и теплоёмкость. ТФХ используемых для ПП дисперсных наполнителей представлены в табл.2.Сравнение данных, представленных в табл. 1 и 2 позволяет сделать вывод, что по ТФХ и плотности охра наиболее близка к каолину, хотя по значению коэффициента температуропроводности разница составляет 50%.Проведённые ранее исследования охры как наполнителя для термопластов [12,13,19−22] позволили определить, что максимально рекомендуемое содержание охры в композициях составляет 30% (масс.), а оптимальное значение в каждом конкретном случае определяется требованиями к технологическим и эксплуатационным свойствам ПКМ. Поэтому представляло интерес изучение влияния содержания охры на ТФХ ПКМ на основе ПП. Результаты исследования пред-ставлены на рис. 1, 2. Ошибка в определении плотности не превышала + 5%, теплопроводности +2%, теплоёмкости +3%, температуропроводности + 1,5%, теплостойкости по Вика + 1%.Анализ полученных данных показывает, что введение охры в ПП не оказывает существенноговлияния на теплопроводность.Теплоёмкость ПКМ с увеличением содержания наполнителя уменьшается, но характер изменения зависит от вида предварительной термической обработки охры. Так, при введении малых количеств охры (0,29% об.), высушенной при 105 °C, наблюдается увеличение теплоёмкости примерно на 14% по сравнению с теплоёмкостью исходного ПП. Дальнейшее увеличение содержания охры приводит к уменьшению теплоёмкости ПКМ. Охра, высушенная при 300 °C, вызывает монотонное снижение теплоёмкости ПКМ с увеличением содержания наполнителя.Наблюдаемое отличие в характере изменения теплоёмкости при введении охры с различной температурой термообработки связано, скорее всего, с наличием в охре105 связанной воды, которая при переработке ПКМ в температурном диапазоне 200−300°С выделяется в результате термического разложения кристаллогидратов [13], что вызывает образование неоднороднойструктуры ПКМ, уменьшает силы взаимодействия полимерной матрицы (ПП) с наполнителем (охра) и в известной степени пластифицирует полимер. Теплоёмкость тела зависит от числа внутренних степеней свободы, возможных видов движения молекул. Для твёрдых тел число степеней свободы колебательного движения ограничиваетсявследствие взаимного взаимодействия атомов и групп атомов в молекуле, а также замораживания части степеней свободы при низких температурах [6,14]. Поэтому при введении в ПП охры, термообработанной при 105 °C, наблюдается увеличение числа степеней свободы колебательного движения молекул полимера вследствие пластифицирующего воздействия молекул воды, что в свою очередь вызывает увеличение коэффициента теплоёмкости. С увеличением количества охры в ПКМ теплоёмкость снижается в связи преимущественным влиянием вклада наполнителя в общую теплоёмкость ПКМ, т.к. коэффициент теплоёмкости охры в 3,8 раза меньше, чем значение этого коэффициента для ПП.Коэффициент температуропроводности характеризует скорость изменения температуры в любой точке тела под действием теплового потока. Изменение температуропроводности с увеличением содержания охры в ПКМ также зависит от условий предварительной термообработки охры. При содержании охры 105 до 1,43% об. температуропроводность ПКМ ниже, чем для ПП, хотя с увеличением содержания охры в ПКМ температуропроводность композиций увеличивается. Отмечаемое снижение коэффициента температуропроводности связано, также как и для коэффициента теплопроводности, наличием кристаллической воды в охре 105 и её влиянием на структуру ПКМ.Теплостойкость по Вика, определённая для исследуемых композиций, показала, что введение охры 105 приводит к снижению теплостойкость на1−6°С, а введение охры 300 — к повышению теплостойкости до 162 °C при максимальном содержании охры. Исходное значение теплостойкости по Вика 154 °C.Для более детального анализа влияния содержания охры в ПКМ на исследуемые характеристики нами были получены зависимости плотности, коэффициентов теплоёмкости и температуропроводности от объёмного (1−3), массового (4−6) содержания охры и рассчитаны значения по закону аддитивности (7−12) для охры 105 и охры300 (13−24):р = 0,9152 + 0,2 073 Фоб Ср = 2,7147 — 0,0735 Фоб ах107 = 0,5684 + 0,678 Фоб р = 0,9091 + 0,0085 Фм Ср = 2,7389 — 0,0305 Фм ах107 = 0,5659 + 0,284 Фм р = 2,73 Фоб + 0,91(1 — Фоб)Ср = 0,7 Фоб + 2,6 (1-Фоб) ах107 = 1,7 Фоб + 0,6 (1 — Фоб) р = 2,73 Фм + 0,91(1 — Фм)Ср = 0,7 Фм + 2,6 (1-Фм) ах107 = 1,7 Фм + 0,6 (1 — Фм) р = 0,9265 + 0,2 915 ФобобБр = 0,022 Бр = 0,1654 Бр = 0,222 Бр = 0,019 Бр = 0,156 Бр = 0,218 Бр = 0,21 Бр = 0,423 Бр = 0,921 Бр = 1,93 Бр = 0,261 Бр = 4,9 Бр = 0,21 Бр = 0,423Ср = 2,4949 — 0,083 Ф, ах107 = 0,627 + 0,1 028 Фоб Бр = 0,921 р = 0,9188 + 0,0116 Ф,Ср = 2,52 — 0,0333 Фм ах 107 = 0,63 19 + 0,0042 Фм Бр = 0,695Бр = 0,126 Бр = 0,247(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) (9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20) (21) (22)(23)(24)р = 2,83 Фоб + 0,91(1 — Фоб) Бр = 0,278 Ср = 0,75 Фоб + 2,6 (1-Фоб) Бр = 1,758 ах 107 = 1,4 Фоб + 0,6 (1 — Фоб) Бр = 0,506 р = 2,83 Фм + 0,91(1 — Фм) Бр = 1,54 Ср = 0,75 Фм + 2,6 (1-Фм) Бр = 0,738 ах 107 = 1,4 Фм + 0,6 (1 — Фм) Бр = 3,45 где р — плотность ПКМ, г/см3- Ср — теплоёмкость ПКМ, Вт/(м К) — а — температуропроводность ПКМ, м2/с- Ф об — объёмная доля охры в ПКМ- Фм — массовая доля охры в ПКМ- Бр — расчётное значение критерия Фишера.Критерий Фишера определялся как отношение остаточной дисперсии к дисперсии воспроизводимости, соответственно, уравнение адекватно опытным данным при выполнении неравенства Рр& lt-Бт, где Бт — табличное значение критерия. Для данных условий табличное значение критерия Фишера равно 2,37 [15].Как видно из приведённых данных неадекватно описывают опытные данные уравнения для расчёта коэффициента температуропроводности по уравнениям аддитивности для массового содержания охры в композиции (уравнения 12 и 24). Остальные уравнения с достаточной степенью точности аппроксимируют опытные данные. Оценка значимости коэффициентов по критерию Стьюдента показывает, что для всех исследованных характеристик содержание охры оказывает влияние, превосходящее ошибку опыта на исследуемые свойства. Наиболее точно описываютопытные данные уравнения, связывающие массовое содержание охры с исследуемыми свойствами ПКМ (уравнения 4−6 и 16−18). Из предложенных уравнений расчёта исследуемых характеристик по аддитивности в зависимости от содержания охры наиболее точными являются зависимости плотности и температуропроводности от объёмного содержания охры (уравнения 7,9 и 19,21), а объёмная теплоёмкость более точно описывается зависимостью от массового содержания охры (уравнения 11 и 23).Проведённые исследования теплофизических характеристик пластмасс на основе полипропилена с охрой показали:— введение охры в ПП не оказывает влияния на теплопроводность композиций и незначительно влияет на теплостойкость по Вика-— плотность, теплоёмкость и температуропроводность зависят от содержания охры — с увели-чением количества охры в композициях плотность и температуропроводность повышаются, а теплоёмкость — снижается-— на характер изменения исследуемых характеристик ПКМ оказывает влияние способ предварительной термической обработки охры.Получены экспериментальные уравнения для расчёта теплоёмкости, температуропроводности и плотности ПКМ от содержания охры и даны рекомендации по их использованию. Анализ расчёта теплоёмкости, температуропроводности и плотности по уравнениям аддитивности для массового и объёмного содержания охры показал, что по объёмным долям компонентов можно точнее рассчитать плотность и температуропроводность, объёмная теплоёмкость более точно описывается в зависимости от массового содержания охры в композициях.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Основы технологии переработки пластических масс. Власов С. В., Калинчев Э. Л., Кандырин Л. Б. Москва. Химия. 1995.- 528 с.2. Макаров В. Г., Коптенармусов В. Б. Промышленные термопласты: Справочник. — М.: АНО «Издательство «Химия», «Издательство «КолосС», 2003.- 208 с.: ил.3. Гулямов Г., Негматов Н. Е., Негматов А. С., Султан Г., Балласов К. Т., Нишанова С. У. Антифрикционные полипропиленовые композиционные материалы для рабочих органов хлопковых машин. // Пластические массы 2002 № 4 с 40−41.4. Основные направления развития композиционных термопластичных материалов: Произв. Изд. /И.Л. Айзинсон, Б. Е. Восторгов, М. Л. Каменцев и др. -М.: Химия, 1988. -48 с.: ил.5. Химия и физика полимеров. Тугов И. И., Кострыкина Г. И.. Москва. Химия. 1989.- 432 с.6. Физикохимия полимеров. Тагер А. А. Москва. Химия. 1978, 544 с.7. Иванюков Д. В., Фридман М. Л. Полипропилен (свойства и применение), М.: Химия, 1974.- 272с.8. Физико-химические основы наполнения полимеров. Липатов Ю. С. М.: Химия. 1991.- 245 с.9. Прикладная физика полимерных материалов. Крыжановский В. К., Бурлов В. В. СПб РТИ (ТУ). 2001.- 261 с.10. Теплофизические свойства полимеров. Пиминов С. О, Кобыльский К. Р. Москва. 1988.- 136 с.11. Тытюченко В. С., Дущенко В. П., Соломко В. П., Галинский В. И. Влияние дисперсных наполнителей на температурную зависимость удельной теплоёмкости полистирола // Пластические массы 1970 № 1 с 51−53.12. Касьянова О. В., Теряева Т. Н. Влияние состава и свойств минеральных наполнителей на реологические характеристики композиции // Вестн. КузГТУ. 2003 № 1 с 60−63.13. Теряева Т. Н., Костенко О. В., Пичугина Н. В., Силинина Е. Б. Исследование процессов, протекающих при термическом воздействии на охру. //Вестн. КузГТУ. 2002 № 2 с 88 -90.14. Теплофизические свойства полимерных материалов/ Справочник. Пивень А. Н., Гречаная Н. А., Чернобыльский И. И. Выс. школа. Киев. 1976.- 180 с.15. Практикум по технологии переработки пластических масс. Под. ред. В. М. Виноградова и Г. С Головкина.- М.: Химия 1973.- 236 с.16. Касьянова О. В., Теряева Т. Н., Ротова Г. М. Исследование взаимодействия полипропилена и охры. // Вестн. КузГТУ 2003 № 3 с 73 — 76.17. Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособие/Под ред. Г. С. Каца- Пер. с англ. С. В. Бухарова- Под ред. Бабаевского П. Г.- М.: Химия, 1981. -736 с.18. Наполненные термопласты. Пахаренко В. Г., Зверлин В. Г., Кириенко Е. М. Киев. 1986. -182с.19. Костенко О. В., Теряева Т. Н. Исследование влияния охры на свойства композиций. Полифунк-циональные химические материалы и технологии: Сборник статей / Под ред. Ю. Г. Слижова. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2000. -122 с.20. Касьянова О. В., Теряева Т. Н. Исследование технологических свойств полимерных композиционных материалов на основе полипропилена. Сборник статей / Под ред. Ю. Г. Слижова. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2000. 85−86 с.21. Касьянова О. В., Теряева Т. Н., Н. В. Петрова. Исследование деформационно-прочностных свойств полимерных композиций с минеральными наполнителями на основе ПП. Химия- ХХ1 век: новые технологии, новые продукты. Сб. тезисов Междунар. научно-практич. конф. Химия / Кемерово, 2002, 7375 с.22. Костенко О. В., Касьянова О. В. Дисперсные минеральные наполнители для полимерных композиционных материалов. Материалы ХХХУШ Междунаро. научной студ. конф. «Студент и научнотехнический прогресс».- Химия / Новосиб. ун-т. Новосибирск, 2000. 83 — 84 с.? Авторы статьи:Теряева Татьяна Николаевна— канд. техн. наук, доц. каф. технологии переработки пластмассКасьянова Ольга Викторовна— ст. преп. каф. технологии переработки пластмассЛопаткина Татьяна Валериевна— студентка каф. технологии переработки пластмасс

gugn.ru

"Структурные и теплофизические свойства твердеющего бетона"

Выдержка из работы

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАУДК 693. 547СТРУКТУРНЫЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЕЮЩЕГО БЕТОНАКанд. техн. наук КРАСУЛИНА Л. В.Белорусский национальный технический университетПроцессы твердения в бетонах продолжаются длительное время, но особого внимания требует стадия активного структурообразова-ния. Данный этап во многом предопределяет конечные свойства затвердевшего материала. Большое влияние на формирование поровой структуры, величину и характер пористости, от которой во многом зависит прочность цементного камня, оказывает интенсивность процессов тепло- и массообмена, активизирующихся при термообработке. Миграция влаги, вызывающая изменение капиллярного давления в твердеющих бетонах, становится одной из основных причин образования направленной пористости цементного камня, что приводит к снижению прочности готового изделия. Ускорения процесса термообработки бетонов без ухудшения его эксплуатационных свойств можно добиться совершенствованием методов подвода теплоты и управления процессами переноса теплоты и влаги. Характер и интенсивность этих процессов определяются тепло- и массообменными свойствами бетона.Механизм твердения портландцемента. Твердеющий бетон является влажным капиллярно-пористым материалом с резко изменяющимися в зависимости от времени свойствами. После затворения цемента водой в течение нескольких минут образуется гидросульфоалю-минат кальция, а примерно через два часа на поверхности негидратированных зерен цемента наблюдается скопление плохо закристаллизованных игольчатых частиц гидросиликатов кальция переменного состава. В пространстве между клинкерными зернами видны более крупные кристаллы гидроокиси кальция. Частички новообразований в начальной стадиитвердения имеют довольно высокую дисперсность, близкую к коллоидной. Атомы и ионы, слагающие кристаллы гидросиликатов кальция, находятся на поверхности, следовательно, они характеризуются наличием свободной энергии, обусловливающей связь частичек новообразований и твердение всей системы. Чем выше дисперсность и концентрация гидратных частиц в единице объема, тем больше точек срастания между ними, а следовательно, и прочность всей системы в целом. В этот период возникают коагуляционные связи между отдельными частицами твердеющей системы. Развивается жесткая и сначала рыхлая структура, в заполненной водой порах которой непрерывно образуются новые гидратные фазы. Объем пор и их размеры уменьшаются, прочность структуры увеличивается. Большое значение при этом имеют уменьшение объема пор и непрерывное увеличение количества точек контакта. В результате повышения количества гидратов новообразования все больший объем воды оказывается в сольватных оболочках. Каждая молекула воды попадает в поле сил не только взаимодействия с зерном исходного вяжущего, но и частиц новообразований. Чем тоньше водные прослойки между субмикро-кристаллами гидросиликатов кальция, тем прочнее молекулярное сцепление между ними.После возникновения необратимых контактов процесс гидратации внутренней части зерна цемента продолжается, сопровождаясь отсосом с поверхности слоя гидрата пленочной воды. Происходит уплотнение структуры геля, вызванное в основном усиленным образованием мельчайших частиц гидросиликатов кальция. Подпитка капиллярной водой в зоне контак-¦ Наука итехника, № 2, 2012тов затруднена, поэтому пленка воды будет утоньшаться и контакт превратится в валентный. При этом молекулы воды одновременно насыщают ионные поля сближенных поверхностей и прочность контакта повышается. Контакты, имеющие валентную природу и возникающие под воздействием насыщенных валентных сил, являются кристаллизационными. Затем возникновение новых контактов прекращается и происходит только обрастание уже имеющегося каркаса, т. е. рост составляющих его кристаллов. После обрастания кристаллизационных контактов веществом новообразований и приобретения системой окончательной прочности процесс твердения заканчивается.Механизм гидратации портландцемента при повышенных температурах такой же, как и при 293−298 К. Изменяются лишь кинетика процесса, а также последовательность и полнота фазовых превращений [1, 2].При повышении температуры во время термообработки процессы твердения интенсифицируются, что приводит к общему упрочнению материала. Однако рост температуры вызывает также и значительные деструктивные явления, которые наносят существенный ущерб формирующейся структуре материала и являются основными причинами уменьшения прочности термообработанного бетона по сравнению с таким же бетоном нормального твердения. На изменение структурной пористости бетона при воздействии тепловлажностной обработки большое влияние оказывают характер и интенсивность тепло- и массообмена в твердеющем материале. Повышение качества термообраба-тываемых изделий возможно при обеспечении регулируемой влажности среды, близкой к равновесному состоянию в момент подъема температуры. Для сведения к минимуму деструктивных явлений, вызванных температурным расширением компонентов бетонной смеси и защемленного воздуха, внутренними деформациями, капиллярным давлением и миграцией влаги, необходимо иметь представление о закономерностях переноса теплоты и влаги в такой системе.Для установления связей между свойствами материала и особенностями его поровой структуры необходимо количественно характеризовать структуру, и при этом важное значениеимеет количество содержащихся в материале пор различных размеров.Цель настоящей работы — комплексное исследование теплофизических, структурных и прочностных характеристик твердеющего бетона.Методы исследований. Для исследования теплофизических характеристик термообраба-тываемых бетонов использовали нестационарный метод, основанный на нагревании постоянным тепловым потоком двухсоставной системы тел: исследуемого материала в форме пластины толщиной 20−40 мм и полуограниченного медного стержня, разделенных плоским источником постоянной мощности при граничных условиях второго рода [3, 4]. До начала нагревания температура всех составляющих систем одинакова и равна температуре среды. Максимальный перегрев исследуемого образца во время опыта составляет 2−3 градуса, что очень важно при испытании материалов, теплофизические характеристики которых зависят от температуры. Данный метод позволяет в течение короткого промежутка времени (5−6 мин) при небольших перепадах температур в образце получить теплофизические характеристики материала от жидкой смеси до затвердевшего тела, прогревая его точно также, как и термообрабатываемое изделие, не искажая режим термообработки.В практике исследования поровой структуры материалов широко применяется метод вдавливания ртути [5], при помощи которого возможно произвести оценку размеров пор с эффективным радиусом от 25 до 35 000 нм. В основе метода лежит предположение о цилиндрической форме пор и неизменности их структуры в процессе измерения. При расчетах в уравнения подставляются недостаточно надежно обоснованные значения поверхностного натяжения и угла смачивания ртутью адсорбентов. Вдавливание ртути в пористое тело может сопровождаться как остаточными, так и упругими деформациями стенок его пор, хотя сам метод предполагает неизменность их структуры в процессе измерения.Существует большое количество различных методов исследования поровой структуры на основании адсорбционных измерений [6]. Величина адсорбции газа или пара зависит неНаука итехника, № 2, 2012только от его природы, но и от условий протекания процесса сорбции, в первую очередь от давления, температуры и структуры адсорбента. При этом характер адсорбционной изотермы, отражающей внутреннюю структуру твердых тел, дает возможность определить степень развития пор того или другого вида, установить структурный тип адсорбента, величину и природу его удельной поверхности.Теоретической основой этих методов является рассмотрение сорбционного процесса как сочетания адсорбции и капиллярной конденсации. Учет адсорбции необходим для введения поправок, так как капиллярная конденсация происходит в свободном объеме пор, ограниченном адсорбционными слоями. Вид изотермы сорбции при прочих равных условиях определяется типом пор и распределением их объема по радиусам. Между радиусом кривизны мениска жидкости в капиллярах адсорбента и давлением пара существует зависимость, которая позволяет определить радиусы пор. Нижний предел применимости сорбционных методов ограничен порами 1,5 нм, радиусы которых сравнимы с размерами молекул адсорбента и для которых понятие «мениск жидкости» теряет физический смысл.Поровую структуру материала изучали методами ртутной порометрии и адсорбционными методами. Гидратация исследуемых образцов прерывалась абсолютизированным спиртом с последующим высушиванием при температуре 378−383 К.Для поэтапного исследования структурных и прочностных свойств термообрабатываемого бетона экспериментальная установка была оборудована шлюзовыми камерами, позволяющими изучать свойства бетона на разных стадиях твердения, не нарушая процесс термообработки.Результаты испытаний и их анализ. Экспериментальные исследования по изучению динамики теплофизических, структурных, прочностных характеристик термообрабатываемых бетонов проводились в лабораторной индукционной установке, которая позволяет термооб-рабатывать образцы как при атмосферном, так и при избыточном давлении среды в камере, варьируя скорость подъема температуры, температуру изотермической выдержки и величину давления среды в камере.Объектом исследований служил мелкозернистый бетон с водоцементным отношением 0,45 и 0,53- 40% цемента замещали тонкомолотым кварцевым песком.Исследования изменения свойств бетона в процессе термообработки проводили при температуре изотермической выдержки или 403 К, или 448 К и избыточном давлении среды. Све-жеотформованные образцы подвергали обжатию путем повышения давления среды в автоклаве до 0,2−0,4 МПа. Это позволило практически полностью ликвидировать стадию предварительной выдержки бетона и проводить интенсивный нагрев образцов со скоростью 70−85 град/ч без риска ухудшения качества изделий. Подъем и сброс давления в камере осуществлялся таким образом, чтобы температура воды в бетоне была на 5−10 °С ниже точки кипения.Предварительные исследования поровой структуры бетона методом ртутной порометрии в интервале радиусов пор от 10 до 30 000 нм показали, что для этих материалов из общего объема пор только 10−20% приходится на долю капилляров с радиусом пор более 100 нм. Поэтому для составления достаточно полной картины характера пористости можно ограничиться данными, полученными на основании адсорбционных методов, позволяющих более полно исследовать область пор с радиусами менее 100 нм на основании экспериментальных изотерм.Результаты исследований структурных характеристик показали, что формирование капиллярно-пористой структуры материала происходит в течение всего периода твердения. На стадии подъема температуры образуются поры различных радиусов, но с преобладанием пор с радиусами от 4 до 20 нм (90% от общего объема пор). Продолжение обработки (стадия изотермической выдержки) вызывает увеличение объема пор с радиусами от 1,5 до 4 нм, по-видимому, вследствие зарастания более крупных пор поликристаллическими сростками новообразований, что приводит к образованию дополнительных микропор. После окончания стадии изотермической выдержки микроструктура материала в основном уже сформирована. В период остывания происходит незначительное перераспределение пор с радиусами, большими 4 нм.¦ Наука итехника, № 2, 2012Таким образом, в процессе твердения существенно меняются структурные характеристики бетона, что предопределяет изменение его прочностных и теплофизических свойств.Результаты выполненных исследований теплофизических свойств бетона показали, что значения коэффициентов тепло- и температуропроводности и периоды их изменения несколько отличаются при разных режимах термообработки, но характер их изменения остается одним и тем же (рис. 1−3). Наиболее интенсивно теплофизические характеристики изменяются в начальный период твердения: их значения резко уменьшаются до минимальной величины. При дальнейшей термообработке значения тепло- и температуропроводности незначительно увеличиваются до постоянной величины и остаются неизменными независимо от того, продолжаем изотермическую выдержку или начинаем снижать температуру.1 ¦ 106, м2/ср, МПаЛ, Вт/(и К)4,13,4 —V Т0,7 р0,5 — 0,3-оУ У ¦тг -N in.

0,1Т, К 404Рис. 1. Изменение коэффициентов теплопроводности (1) и температуропроводности (2) бетона (В/Ц = 0,45) в зависимости от времени термообработки при температуре изотермической выдержки 403 Кр, МПаЛ, Вт/(иК)4,1

V Т

MS •ч /-0. 5 Г р

— 0,3 j г--/о, 1Т, К 433 393 353Рис. 2. Изменение коэффициентов теплопроводности (1) и температуропроводности (2) бетона (В/Ц = 0,53) в зависимости от времени термообработки при температуре изотермической выдержки 448 КПри температуре изотермической выдержки 403 К за 5 ч твердения значения коэффициентов тепло- и температуропроводности уменьшились приблизительно в два раза. Затемнаблюдается небольшое увеличение значений коэффициентов, и через 6,0−6,5 ч после начала термообработки стабилизируются величины тепловых коэффициентов (рис. 1).¦ 106, м2/ср, МПаА. 2 Т-0,740,5 Р0,3 / X X-/. 1Т, КРис. 3. Изменение коэффициентов теплопроводности (1) и температуропроводности (2) бетона (В/Ц = 0,45) в зависимости от времени термообработки при температуре изотермической выдержки 448 КТермообработка при температуре изотермической выдержки твердеющего бетона 448 К приводит к более значительным изменениям теплофизических характеристик (рис. 2, 3). За 4,5 ч термообработки значения коэффициентов тепло- и температуропроводности уменьшились приблизительно в три раза, рост этих коэффициентов наблюдается в течение 1,5−2,0 ч, а затем их величины остаются постоянными.Предпосылки для изменения теплофизиче-ских характеристик в твердеющих системах при наличии фазовых и химических превращений создаются изменениями твердой фазы, а также качественными и количественными изменениями жидкой фазы таких систем.Полученные закономерности могут определяться следующими процессами: в начальный период твердения, до момента начала схватывания, исследуемая система рассматривается как коллоидная. Затем происходит переход рыхлой коллоидной структуры цементного теста в структуру твердого тела. Цементное тесто претерпевает значительные качественные изменения, вызванные появлением кристаллического каркаса. Возникающая структура является уже структурой коллоидного капиллярно-пористого тела. И, наконец, происходит упорядочение возникающей коллоидной структуры с преобладанием кристаллических новообразований. Стабилизация значений коэффициентов тепло- и температуропроводности наступает, когда заканчивается процесс активного форми-¦¦ Наука итехника, № 2, 2012аа ¦ 106, м2/срования поровой структуры материала. Дальнейшее продолжение стадии изотермической выдержки не приводит к значительным изменениям поровой структуры. В период остывания происходит незначительное перераспределение объемов мелких пор, значения коэффициентов тепло- и температуропроводности не изменяются.Проведенные экспериментальные исследования показали, что характер изменения теп-лофизических свойств твердеющего бетона в зависимости от температуры и избыточного давления остается одним и тем же, что подтверждает неизменность основного механизма реакции гидратации цемента. Но значения тепловых характеристик и периоды их изменения отличаются друг от друга при изменении режима термообработки. С повышением температуры изотермической выдержки значения тепловых характеристик снижаются, это, вероятно, объясняется тем, что рост температуры и давления вызывает все более интенсивное и полное взаимодействие вяжущего с тонкомолотой кремнеземистой добавкой. В этом случае достигается оптимум в образовании хорошо закристаллизованных новообразований.Увеличение количества воды затворения от 0,45 до 0,53 приводит к изменению значений коэффициентов тепло- и температуропроводности при разных режимах термообработки, но характер их изменения остается неизменным.Экспериментальные исследования параметров теплопереноса твердеющего бетона показали, что коэффициенты тепло- и температуропроводности являются чувствительными характеристиками термообрабатываемого материала и претерпевают в процессе структурообразова-ния значительные изменения. Стабилизация значений теплофизических характеристик указывает на возможность перехода от стадии изотермической выдержки к стадии снижения температуры.Для того чтобы проверить обоснованность этого утверждения, были проведены исследования прочностных свойств твердеющих образцов. Весь цикл обработки разбивали на 10 этапов. После каждого этапа из специальных шлюзовых камер установки извлекали образцы и определяли предел прочности на сжатие.Испытания на прочность проводили через каждые 40 мин.Результаты проведенных исследований показали, что в течение первых трех-четырех часов термообработки происходит монотонное нарастание прочности. Возникающие в цементном камне внутренние напряжения релаксиру-ются вследствие слабой закристаллизованности сростка новообразований и большой его пластичности. Прочность бетона составляет 75% своего распалубочного значения. К этому времени значения коэффициентов тепло- и температуропроводности достигают минимума. К концу изотермической выдержки (после шести часов термообработки) наступает стабилизация значений коэффициентов тепло- и температуропроводности. К этому времени предел прочности на сжатие термообрабатываемых образцов составляет приблизительно 85% прочности термообработанного бетона, а поровая структура бетона в основном уже сформирована и дальнейшее увеличение времени изотермической выдержки не вызывает значительных структурных и прочностных изменений. Наблюдаемые сбросы прочности вызываются собственными напряжениями, возникающими в твердеющем цементном камне.Результаты проведенных исследований показали, что основной набор прочности бетона заканчивается через 6 ч термообработки и к этому времени прочность составляет 80−90% от своего распалубочного значения. Продолжение стадии изотермической выдержки является нецелесообразным, так как не приводит к увеличению конечной прочности материала. Эти данные подтверждают, что стабилизация значений теплофизических характеристик твердеющего бетона указывает на целесообразность перехода от стадии изотермической выдержки к стадии снижения температуры.В Ы В О Д Ы1. Рассмотрены современные представления о процессах твердения бетонов.2. Установлено, что характер изменения коэффициентов тепло- и температуропроводности бетонов в процессе термообработки не изменяется при разных режимах термообработки.¦ Наука итехника, № 2, 20123. Стабилизация значений коэффициентов теплопереноса соответствует завершению процесса интенсивного формирования капиллярно-пористой структуры материала, прочность которого составляет 80−90% от распалубочного значения.Л И Т Е Р, А Т У Р А1. Волженский, А. В. Минеральные вяжущие вещества / А. В. Волженский. — М.: Стройиздат, 1986. — 464 с.2. Рыбьев, И. А. Строительное материаловедение / И. А. Рыбьев. — М.: Высш. шк., 2004. — 701 с.3. Вержинская, А. Б. Исследование теплофизических характеристик материалов в форме пластин и покрытий методом источника постоянной мощности / А. Б. Вержинская // ИФЖ. — 1964. — Т. 7, № 4. — С. 58−66.4. Красулина, Л. В. Теплофизические характеристики твердеющих бетонных смесей и методы их исследования / Л. В. Красулина // Сборник трудов 15-го Междунар. науч. -метод. семинара. — Новополоцк: ПГУ, 2008. — С. 60−63.5. Плаченов, Т. Г. Ртутная порометрия и ее применение для описания пористых структур адсорбентов / Т. Г. Плаченов // Адсорбция и пористость — М.: Наука, 1976. — С. 191−198.6. Комаров, В. С. Адсорбенты и их свойства / В. С. Комаров. — Минск: Наука и техника, 1977. — 278 с.Поступила 30. 06. 2011УДК 624. 21. 01. 07ВОЗДЕЙСТВИЕ ХЛОРИДОВ НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОНИКНОВЕНИЯ В БЕТОНДокт. техн. наук, проф. ЛЕОНОВИЧ С. Н.1, инж. ПРАСОЛ А. В. 2)1 Белорусский национальный технический университет, 2 Белорусский государственный университет транспортаСостояние окружающей среды вдоль автомобильных дорог в значительной мере зависит от воздействия солей-антиобледенителей. Кроме того, в ряду загрязнителей — выхлопные газы транспортных средств, содержащие углекислый газ, изменяющие рН воды на поверхности дороги [1] и увеличивающие скорость насыщения бетона углекислотой, особенно в тоннелях.В ходе исследования выявлена зависимость между воздействием антиобледенителей и увеличением концентрации хлоридов в свободной воде на поверхности дороги и поверхностной концентрации хлора в бетоне (рис. 1).Перенос и распространение антиобледенителей. Антиобледенительные соли распространяются от дорожной поверхности четырьмя основными транспортными процессами [1, 2]: дренажом, расчисткой, брызгами, аэрозолями.Рис. 1. Содержание хлора в свободной воде на горизонтальной бетонной поверхности: ¦ - время применения антиобледенителей [1]В [3, 4] изучалось распространение антиоб-леденительных солей в стороны от дороги как функция скорости и расстояния до дороги. На рис. 2 показано их распространение при различных скоростях (50, 60, 70, 80, 100 км/ч).¦¦ Наука итехника, № 2, 2012

referat.bookap.info

Смотрите также

• 
  Естественное вскармливание реферат
• 
  Биография чайковского реферат
• 
  Реферат профилактика суицидов
• 
  Реферат отравление хлором
• 
  Реферат хана батыя
• 
  Вкс россии реферат
• 
  Адольф гитлер реферат
• 
  Рефераты по теологии
• 
  Реферат энтеровирусная инфекция
• 
  Анизотропия металлов реферат
• 
  Штукатурка декоративная реферат