Исследование пористости материалов. "Сила...
TRANSCRIPT
Пористый вопрос – сила пустоты
Лига Школ 2014 г
Выполнила: Ручкина МарияНаучный руководитель: Плахотников А.И.
«Что такое – пора?- По сути – это пустота.
- И что еще можно о ней сказать, и как ее исследовать?!»
Морская губка – первое, что вспоминается, когда говорят о пористости
Если есть пустота – ее можно чем-либо заполнить!
Поэтому была поставлена задача проверить, сколько воды вместят поры разных материалов
Опыт №1 - намачивание
Образцы для замачивания:
1.Сталь – вес 14,9 г
2.Дерево – вес 5 г
3.Пенопласт – вес 7 г
4.Поролон – вес 0,01 г (чувствительности весов не хватило для измерения)
Вес образцов
после 6 ч замачивания:
1.Сталь – 14,9 г (+0 г)
2.Дерево – 8 г (+3 г)
3.Пенопласт – 8 г (+1 г)
4.Поролон – 3 г (+3 г)
Принудительное намачивание
Опыт №1а – под гнетом:
1.Дерево – 10 г (+5 г)2.Поролон – 8 г (+8 г)
Опыт №1а-2 – под крышкой:
1.Дерево – 10 г (+5 г)2.Пенопласт – 9 г (+1 г)3.Поролон – 14 г (+14 г)
Оценка результатов
1 г воды = 1 см3 => бруски впитали
Деревянный - 5 см3 => поры составляют 24% V
Поролон -14 см3 => поры составляют почти 100% V
V увеличился на 1,5 см3 – благодарясвоей способности к ДЕФОРМАЦИИ
Деформация пластичного материала
Fсила давления на стенки пор = ρgh
Расчет давления газа и жидкости на стенки поры:
Плотность воды в 1000 раз выше плотности воздуха => она давит на стенки пор в 1000раз сильнее!
Плавучесть материала
F=mg - сила тяжести
Fа=ρgV – архимедова сила
Соотношение сил тяжести и выталкивания
Дерево:сухой F = 49*/ Fa = 61*влажный F = 98*/ Fa = 123*
Поролон:сухой F = 0.1*/ Fa = 31*влажный F = 137*/ Fa = 137*
* x10-3 H
Капиллярность и смачиваемость
Высокая смачиваемостьВогнутый мениск
Низкая СмачиваемостьВыпуклый мениск
Результаты опыта №1 и его дополнений
Исследована не только пористость, но и:
• Способность к деформации;• Плавучесть;• Капиллярность;• Смачиваемость;
Опыт №2 – нагревание образцов
Теплоемкость
Сталь – 3.34 с/см3
Дерево – 2.32 с/см3
Пенопласт – 4.12 с/см3
Поролон – 2.8 с/см3
Теплопроводность
Измерение №1Батарея +41° С;Окр. среда +21° С; Сталь: +40,5°С (-0,5°С)Дерево: +38°С (-3°С)Пенопласт:+33,3°С (-7,7°С)Поролон:+35,1°С (-5,9°С)
Измерение №2Рефлектор +50,8° С;Окр. среда +16,1° С; Сталь: +46,4°С (- 4,4°С)Дерево: +45,2°С (- 5,6°С)Пенопласт:+42,3° С (- 8,5°С)Поролон: +39,5° С (-11,3°С)
Результаты опыта №2Теплоемкость пористых материалов ниже – они быстрее нагреваются и остывают
Теплопроводность пористых материаловзаметно зависит от типа пор:• их распределения• объема• герметичности А также, от условий окружающей среды
сталь древесинаплотныйпенопласт поролон
Общие выводы1. Пористость нельзя рассматривать в отрыве от других свойств материала.
2. В наших опытах сыграли заметную роль плавучесть, смачиваемость, капиллярность, деформируемость
3. Важно не только от наличие пор, но и их характеристики: объем, герметичность, распределение в материале
Благодарю за внимание!
С нетерпением жду
ваших вопросов!