На какие свойства влияет плотность
Если разделить массу тела на объем или площадь, которую она занимает, то получим плотность тела (поверхности). Некоторые вещества состоят из нескольких компонентов. У каждого из них своя плотность. При расчетах используется их сумма. Полученный результат и является плотностью всего вещества (соединения). Данный показатель может определяться для разных тел. Во многих случаях именно плотность является определяющим параметром при расчетах, осуществлении работ и при прочих важных обстоятельствах. Далее в статье рассмотрим общее значение понятия. Выясним, какое значение имеет плотность воздуха. Рассмотрим также влияние тех или иных факторов на показатель.
Виды плотности
Тела существуют различные. Так же, как и бывают разные состояния веществ. Есть, например, жидкости и газы. Есть сыпучие и пористые тела. Для них существуют такие плотности: истинная (не берут во внимание учет пустот), удельная (отношение массы всего вещества к объему, которое она занимает). Существует коэффициент пористости (часть объема пустот, которые есть во всем объеме). Именно с помощью этого коэффициента получают истинную плотность.
Зависимость от температуры
Много ли факторов способны изменить плотность? Рассмотрим основные внешние явления, которые могут обладать такой способностью. Плотность увеличивается, когда уменьшается температура. Хотя некоторые вещества являются исключениями. К ним относятся, например, вода, чугун и бронза. В этом случае изменения происходят по-другому. Самая высока плотность у воды, когда жидкость достигает 4 градусов тепла, а если температура становится выше или ниже, то она уменьшается.
Важность агрегатного состояния
Агрегатное состояние тела определяет многие его характеристики. Так, к примеру, жидкости обладают одними свойствами, газы – другими. Отличие отмечается и в характере взаимодействия тел друг с другом. Бывает и такое, что меняется агрегатное состояние. В таком случае плотность изменяется по-разному. Если состояние переходит с газообразного в жидкое, то она растет. Вода и кремний, например, ведут себя особенным образом. Как только они переходят в твердое состояние, плотность уменьшается. Такими свойствами еще обладает германий. Они являются исключениями за счет своих свойств.
Прочие факторы
Плотность воздуха играет большую роль в жизни всего живого на планете, хотя мало кто задумывается об этом явлении. Почему парят птицы в воздухе, летают самолеты, а какой-то предмет падает на землю, а не задерживается в пространстве? Кроме того, в этом всем участвует и плотность воздуха. Однако это соединение обладает и прочими свойствами. Так, когда говорят о погодных условиях, то используют такое определение, как влажность воздуха. Если он сухой, то человеку тяжелее дышать и передвигаться, любое существо испытывает дискомфорт. Как только хоть немного появляется влаги, то эти ощущения пропадают. А ведь все это зависит от того, что сухой воздух имеет большую плотность, а судя из соотношения, и массу. Все это изучалось еще в школьные годы на уроках физики.
Исследования Ньютона
Если задуматься, то такие явления, перечисленные выше, могут показаться непонятными. Ведь как сухой воздух может быть тяжелее того, который насыщен влагой? А именно водой в газообразном состоянии. Но это парадоксальное явление давно доказали ученые, да еще и подтвердили многими исследованиями. Первый, кто об этом начал говорить, был Исаак Ньютон. Все свои мысли и доводы он написал в книге “Оптика”. Ученый говорил о том, что именно плотность влажного воздуха ниже, чем у сухого. В 1717 году эта книга вышла в свет в Лондоне. Но, к сожалению, гипотезы известного ученого не взяли во внимание, “Оптика” не имела большого успеха.
Опыт Авогадро
Амадео Авогардо доказал, что в равных объемах идеальных газов число молекул будет одинаковым вне зависимости от изменений температуры. Позднее такую величину молекул назвали константой Авогадро. А саму гипотезу – законом, которому также присвоили имя ученого. Часто приводят пример, который показывает, как зависит плотность воздуха от температуры и прочих факторов. Приведем несколько показателей. Обычно чистый воздух имеет примерно 78% азотных молекул (атомный вес – 28). Остальные 21% – это кислород. Его атомный вес равняется 32. Еще один процент считается несущественным, так как он принадлежит разным газам, которые тоже входят в состав воздуха.
Молекулы самого газа могут выйти за пределы емкости, в которой находятся. Именно Авогадро сделал эксперимент: в абсолютно сухой воздух добавил молекулы воды. Это показало, что он стал менее плотным. А все из-за того, что азот и водород тяжелее H2O, которая вытеснила некоторое количество атомов. Таким образом и было установлено, что плотность воздуха сухого больше, чем насыщенного водой. А это значит, все, что доказывал Авогадро, является правдой. Хотя многое зависит больше не от влаги, а от температуры, например. Немаловажное значение имеет и давление.
Как определить плотность воздуха
Провести непосредственные измерения не представляется возможным. Для расчетов существуют конкретные формулы, чтобы получить нужный показатель. Есть 2 вида плотностей: весовая и массовая. В основном используют последнюю.
1. Буквой g обозначают весовую плотность воздуха (это вес на один кубометр). Измеряется он соотношением веса соединения (который вымеряют в кгс) на его объем (м3).
2. Из-за многих нюансов показатели могут меняться. Влияет на это вращение Земли, географическая широта, сила инерции. Так, например, на экваторе вес будет меньше на 5% по сравнению с полюсами. Было измерено то, что если давление будет 769 мм рт. ст, а температура будет +15, то один кубометр будет иметь весовую плотность около 1,225 кгс.
3. В формулах используются различные обозначения. Буквой р обозначают массовую плотность воздуха – это масса на один кубометр воздуха. Известно, что она не меняется от внешних факторов, всегда равняется одному показателю. За единицу массы плотности принята масса гири из иридистой платины, хранящейся в Международной палате мер и весов в Париже. Если же говорить о формуле, то эта плотность равняется отношению массы к плотности воздуха.
4. Когда происходят какие-то изменения (то ли в температуре, то ли в давлении воздуха), то и сама плотность изменяется. При изменяющихся показателях массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: p = 0,0473 х В / Т. Здесь В – барометрическое давление, измеряется в мм рт. ст., Т – температура воздуха, измеряется в Кельвинах.
5. Если давление увеличится, а температура, наоборот, понизится, то плотность воздуха будет расти. Исходя из такого утверждения можно сделать вывод, что в зимние морозы она будет самая высокая. Чем выше подниматься в пространстве, тем больше будет уменьшаться плотность, ведь давление становится меньше.
Заключение
Итак, судя по всем вышеперечисленным примерам, плотность воздуха – это довольно-таки изменчивый показатель. Ведь много факторов влияет на ее понижение или повышение. Для того чтобы ее правильно измерять, нужно их учитывать. Какие-либо изменения в природе оказывают активное влияние на показатель. Ведь воздух меняет свои свойства во влажную погоду или сухую, в морозные или жаркие летние дни, со сменой давления. Это было неоднократно доказано известными учеными.
Источник
Плотность — это интенсивность распределения одной величины по другой.
Термин объединяет несколько различных понятий, таких как: плотность вещества; оптическая плотность; плотность населения; плотность застройки; плотность огня и многие другие. Рассмотрим два понятия, касающихся неразрушающего контроля.
1. Плотность вещества.
В физике плотностью вещества называют массу этого вещества, содержащуюся в единице объёма при нормальных условиях. Тела одинакового объёма, изготовленные из различных веществ, обладают различной массой, что и характеризует их плотность. К примеру, два куба одинаковых размеров, изготовленные из чугуна и алюминия, будут отличаться весом и плотностью.
Чтобы вычислить плотность какого-либо тела, нужно точно определить его массу и разделить её на точный объём этого тела.
кг/м3
— Единицы измерения
плотности в международной
системе единиц (СИ)
г/см3
— Единицы измерения
плотности в системе СГС
Выведем формулу вычисления плотности.
Для примера определим плотность бетона. Возьмём бетонный кубик весом 2,3 кг со стороной 10 см. Подсчитаем объём кубика.
Подставляем данные в формулу.
Получаем плотность 2 300 кг/м3.
Бетонный куб со стороной 10 см
График зависимости плотности воды от температуры
От чего зависит плотность вещества
Плотность вещества зависит от температуры. Так в подавляющем большинстве случаев при снижении температуры плотность увеличивается. Исключение составляют вода, чугун, бронза и некоторые другие вещества, которые в определённом температурном диапазоне проявляют себя иначе. Вода, например, имеет максимальную плотность при 4 °C. При повышении или понижении температуры плотность будет уменьшатся.
Плотность вещества меняется и при изменении его агрегатного состояния. Она скачкообразно растёт при переходе вещества из газообразного в жидкое состояние, и далее — в твёрдое. Здесь также есть исключения: плотность воды, висмута, кремния и некоторых других веществ снижается при затвердевании.
Чем измеряется плотность вещества
Для измерения плотности различных веществ применяются специальные приборы и приспособления. Так, плотность жидкостей и концентрация растворов измеряется различными ареометрами. Несколько разновидностей пикнометров предназначены для измерения плотности твёрдых тел, жидкостей и газов.
Металлический пикнометр
2. Оптическая плотность.
В физике оптической плотностью называют способность прозрачных материалов поглощать свет, а непрозрачных — отражать его. Это понятие в большинстве случаев характеризует степень ослабления светового излучения при прохождении его через слои и плёнки различных веществ.
Оптическую плотность принято выражать десятичным логарифмом отношения падающего на объект потока излучения к потоку, прошедшему через объект или отражённому от него:
D = lg (F0/F)
Оптическая плотность=логарифм (поток излучения, падающий на объект где D – оптическая плотность; F0 – поток излучения, падающий на объект; F – поток излучения, прошедший через объект или отражённый от него).
В радиографическом методе контроля оптическая плотность является одним из основных параметров, определяющих пригодность снимков для их расшифровки. Допустимые значения этого параметра обусловлены требованиями ГОСТ 7512-82 (раздел 6 – расшифровка снимков).
Оптическая плотность измеряется в Беллах, сокращённое обозначение — «Б». Для измерения оптической плотности используется денситометр. Прибор сравнивает яркость негатоскопа и яркость точки на плёнке. По этим двум значениям прибор определяет оптическую плотность. Чем выше плотность, тем темнее изображение.
Денситометр ДП 5004
Нашли ошибку в тексте? Выделите её и нажмите Ctrl + Enter, чтобы помочь нам её исправить.
Источник
Государственное профессиональное образовательное учреждение
Ярославской области
Ярославский колледж управления и профессиональных технологий
Утверждаю
зам. директора по УМР
_______В.П.Баталова
от «_____» ___________ 2019 г.
Методические рекомендации ПО теории КУРСА «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»
ОП.03 Материаловедение
Рассмотрена и одобрена на заседании
ЦМК
Протокол № _______
от «_____» ___________ 2019 г.
Председатель ЦМК ___ Суворова В. В.
Преподаватель Завгородняя А. С.
2019 г.
РАЗДЕЛ «СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ТКАНЕЙ»
ТЕМА 3.2.3. «ПЛОТНОСТЬ И ЗАПОЛНЕНИЕ ТКАНЕЙ. ФАКТИЧЕСКАЯ, МАКСИМАЛЬНАЯ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТКАНЕЙ, ИХ ЛИНЕЙНОЕ И ПОВЕРХНОСТНОЕ ЗАПОЛНЕНИЕ.»
ЦЕЛЬ ТЕМЫ:
Изучение понятий плотности и заполнения тканей
Изучение влияния плотности и заполнения тканей на их внешний вид и свойства
Изучение взаимосвязи плотности и заполнения тканей на область её применения
УРОВЕНЬ УСВОЕНИЯ:
Понимать понятия разновидностей характеристик плотности и заполнения тканей
Знать особенности влияния плотности и заполнения тканей на их свойства
Понимать влияние плотности и заполнения тканей на область их применения
КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ:
Устный опрос или письменный контроль знаний до начала изучения новой темы
Проверка приобретенных навыков при выполнении самостоятельной работы
Выполнение лабораторной работы
ПЛОТНОСТЬ ТКАНИ
Плотность является существенным показателем строения тканей. От плотности зависят масса, износоустойчивость, воздухопроницаемость, теплозащитные свойства, жёсткость, драпируемость тканей. Каждое из перечисленных свойств тканей в свою очередь заметно влияет на готовую одежду, а также на технологические процессы её производства.
Под плотностью понимают число нитей основы или утка, приходящихся на 100 мм ткани. Различают и отдельно определяют плотность по основе и плотность по утку. Ткани, имеющие одинаковую или почти одинаковую плотность по основе и утку, называют равноплотными. Ткани, имеющие различную плотность по основе и утку, называют неравноплотными.
Различают фактическую (абсолютную), максимальную и относительную плотности.
Фактическая (абсолютная) плотность – это фактическое число нитей, которое приходится на 100 мм ткани. Она изменяется в больших пределах и составляет для разных видов тканей:
– для грубых льняных – 50 нитей на 100 мм
– для хлопчатобумажных – 200 нитей на 100 мм
– для шёлковых – 1100 нитей на 100 мм (креп «Экстра»)
Важно отметить, что соотношение числа нитей основы и числа нитей утка на 100 мм определяет размеры и форму ячейки ткани, которые являются важными параметрами, характеризующими анизотропию (зависимость механических свойств материала от направления) показателей механических свойств ткани.
Наиболее простой, а поэтому и самый распространенный метод определения плотности ткани основывается на применении увеличительного стекла (лупы) для подсчета числа нитей. Эту задачу также можно решить также с помощью проектора, который посредством системы линз, зеркал и проекционного объектива проектирует увеличенный в несколько раз отрезок ткани на специальный экран с делениями и указателями. Несмотря на существенные отличия, оба метода требуют одинаково много времени для проведения исследования.
Фактическая плотность по основе и утку определяется путём подсчёта нитей в образце ткани с помощью обычной или специальной ткацкой лупы. Квадратный образец ткани размером 50х50 мм вырезают из точечной пробы в количестве: по основе — 2 пробы, по утку — 3 пробы. Выдергиванием нитей противоположной системы образуют бахрому.
Число нитей основы и утка подсчитывают по бахроме на длине 50 мм короткой стороны элементарной пробы и пересчитывают на длину 100 мм умножением полученных значений на 2 (для соответствия значению на 100 мм длины ткани). Для каждой ткани абсолютная плотность определяется как среднее арифметическое двух измерений основы и трех измерений утка, не менее трёх раз на различных участках ткани.
Также для определения плотности ткани используют прибор ИПТ-1, который несколько облегчает подсчет числа нитей. Он представляет собой микроскоп, окуляр которого имеет шкалу с делениями (штрихами). Изменяя в зависимости от плотности ткани увеличение микроскопа, добиваются совпадения изображения нитей со штрихами шкалы, которые должны быть направлены вдоль измеряемой системы нитей, после чего подсчитывают число нитей на 100 мм.
При определении линейной плотности нитей основы и утка от каждой элементарной пробы вынимают нити основы или утка. В натянутом состоянии нити измеряют, образуя 3 пучка нитей общей длиной 1 м каждый. Каждый пучок нитей взвешивают на торсионных весах с погрешностью до 0,1 мг.
У большинства вырабатываемых тканей (поплина, атласа, коверкота) плотность основных нитей больше, чем уточных. Некоторые ткани (сатин, молескин, байка) вырабатывают с большей плотностью уточных нитей. И те, и другие ткани также относят к неравноплотным.
С максимальной плотностью вырабатываются некоторые костюмные трико («Осеннее», «Мервис»), пальтовые (габардин, драпы велюр, ратин) и подкладочные (ластик, атлас) ткани. Большинство тканей всё же вырабатывают с относительной плотностью менее 100% (маркизет и вольта 30…45, ситец 50, бязи 50…55, сатины 50…75).
Следует принять во внимание, что фактическая плотность не даёт представления о том, насколько близко нити располагаются друг к другу. В 100 мм ткани толстых нитей может быть мало, но располагаться они могут касаясь или сминая друг друга. При этом тонких нитей может оказаться в несколько раз больше, а располагаться они могут на расстоянии двух и более диаметров друг от друга.
ЗАПОЛНЕНИЕ ТКАНЕЙ
Таким образом, из всего вышесказанного следует, что заполненность ткани волокнистым материалом зависит не только от числа нитей на 100 мм, но и от толщины нитей и их переплетения. Поэтому для получения сравнимых характеристик вводятся понятия заполнения, наполнения и пористости тканей. Чтобы сравнивать плотность тканей, выработанных из нитей разной толщины, вводят понятия маскимальной и относительной плотности.
За максимальную плотность ткани принято считать такое максимально возможное число нитей, которое укладывается в 100 мм ткани при условии, что все они имеют одинаковый диаметр и располагаются касаясь друг друга, без сдвигов и смятия.
Относительной плотностью (линейным заполнением) ткани называют отношение фактической плотности к максимальной плотности. Говоря иными словами, линейное заполнение – это отношение фактического числа нитей основы или утка к максимально возможному числу этих же нитей. Оно показывает, какую часть длины ткани занимают поперечники (сечения) параллельно лежащих нитей основы или утка, без учёта их переплетения с нитями перпендикулярной системы. Относительная плотность измеряется в процентах.
При длине ткани 100 мм линейное заполнение можно рассчитать по формулам:
по основе:
Ео = doПo
где: do = расчётный диаметр нитей основы
Пo = фактическая (абсолютная) плотность по основе
по утку:
Еу = dуПу
где: dу = расчётный диаметр нитей утка
Пу = фактическая (абсолютная) плотность по утку
Если фактическая и максимальная плотности равны, т.е. в случае, когда нити располагаются касаясь друг друга без смятия, линейное заполнение ткани составляет 100%. Однако, это значение может составлять и более 100% – это означает, что нити либо сжимаются и сплющиваются, принимая эллиптическую форму, либо смещаются по высоте относительно друг друга; соответственно, при линейном заполнении ткани менее 100% нити располагаются на некотором расстоянии друг от друга. Например, при линейном заполнении 50% нити располагаются на расстоянии диаметра друг от друга.
В зависимости от назначения тканей их линейное заполнение может быть от 25 до 150%. С увеличением линейного заполнения повышается поверхностная плотность ткани, ветростойкость, упругость, жёсткость, прочность, износостойкость, но уменьшаются их воздухо- и паропроницаемость, растяжимость. Ткани с линейным заполнением 140% и более являются пыленепроницаемыми.
Любые ткани с высоким линейным заполнением обладают большей устойчивостью к деформациям. Поэтому при настилании и пошиве они почти не имеют перекосов, готовая одежда из них хорошо сохраняет форму и не сминается. Такие ткани труднее поддаются влажно-тепловой обработке. При слишком высоком заполнении ткань становится жёсткой и не драпируется.
Ориентировочные показатели линейного заполнения тканей различного назначения указаны в таблице, Рис. 1.
Рис. 1
По линейному заполнению можно рассчитать размеры полей просвета (сквозных пор) ткани, характеризующих её пористость (Рис. 2):
a = 100/ По – do = do (100/Eo – 1)
b = 100/Пу – do = do (100/Eу – 1)
Рис. 2
Поверхностное заполнение Es, измеряемое в процентах, показывает, какую часть площади ткани занимает площадь проекций нитей основы и утка, переплетаясь между собой – нити основы и утка накладываются одна на другую, и суммарная площадь их проекций будет меньше суммы площадей, занимаемой каждой в отдельности.
Пример (Рис. 3): площадь одной ячейки ткани обозначим ABCD, площадь проекции нити основы – ABMK, площадь проекции нити утка – AFID. Тогда поверхностное заполнение Es составит:
Рис. 3
Примечание:поверхностное заполнение может быть определено только для тканей, у которых Ео и Еу не более 100%, в остальных случаях поверхностное заполнение равно 100%. Показатели относительной плотности и поверхностного заполнения дают более ясное представление о плотности ткани.
Для тканей определенного назначения должна быть обеспечена соответствующая рациональная плотность, т. е. плотность, при которой лучше проявляются свойства ткани и максимально эффективно используется волокнистое сырьё. Очевидно, что ткани большой плотности должны использоваться для изготовления верхней одежды, в первую очередь мужской, предназначенной для продолжительной носки. Увеличивая плотность одной системы нитей, можно получить ткани с гладкой поверхностью, хорошо противостоящей истиранию (сатин, атлас).
Таким образом, необходимо констатировать, что свойства тканей напрямую связаны и зависят от плотностных характеристик материала. Чем выше плотность ткани, тем больше взаимная связанность всех её элементов (волокон и пряжи), тем выше предел её прочности при растяжении и стойкость к истиранию, поверхностная плотность и жёсткость, толщина и теплозащитные свойства, тем менее воздухопроницаемой и растяжимой является ткань. Например – пыленепроницаемые молескины имеют относительную плотность по утку 140%.
Ткань высокой плотности отличается малой пластичностью при влажно-тепловых обработках, подвержена прорубаемости иглой, сложна в шитье, трудно сутюживается. Например – чистошерстяной габардин имеет относительную плотность основы до 140%, потому габардины чрезвычайно сложны в обработке: прорубаются при прокладывании строчки, трудно поддаются влажно-тепловой обработке.
Ткани малой плотности, которым свойственны лёгкость, мягкость, используют для изготовления летних платьев, детского и женского белья. Подобные ткани обладают хорошей воздухо- и паропроницаемостью, но могут быть прозрачными и раздвигаться в швах. Они также легко растягиваются в разных направлениях, а потому могут перекашиваться при раскрое и шитье.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
На какие свойства материала влияет плотность ткани?
Что называют плотностью ткани? Дайте развёрнутое определение.
Дайте определение неравноплотным тканям.
Какие виды понятий плотности ткани вам известны?
Что такое абсолютная плотность?
Каковы значения фактической плотности для разных видов тканей?
Какие методы для определения фактической плотности тканей вам известны?
Опишите методику подсчёта нитей для определения фактической плотности тканей.
С какой целью применяется прибор ИПТ-1?
Каким способом определяют линейную плотность нитей основы и утку?
Охарактеризуйте виды тканей с точки зрения плотности материала.
Почему абсолютная плотность не является идеальным критерием оценки ткани?
Для чего нужно понятие заполнения тканей?
Объясните различие между максимальной и относительной плотностью ткани.
Как рассчитывается линейное заполнение?
Какие выводы можно сделать при аналие линейного заполнения тканей?
Как влияет линейное заполнение на свойства тканей?
Назовите известные вам показатели линейного заполнения различных видов тканей.
Что определяет размер поля просвета?
Дайте определение поверхностному заполнению.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Н. Савостицкий, Э. Амирова «Материаловедение швейного производства», Москва, 2001 г.
Б. Бузов, Н. Алыменкова «Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности (Швейное производство)», Москва, 2004 г.
В. Баженов «Материалы для швейных изделий», Москва, 1982 г.
Е. Родина «Технологический практикум по материаловедению швейного производства», Курган, 2011 г.
В. Полякова «Конфекционирование материалов», Владивосток, 2004 г.
Е. Мальцева «Материаловедение швейного производства», Москва, 1983 г.
«Учебное пособие для подготовки к лабораторным работам по материаловедению», Краснодар, 2015 г.
Интернет-ресурсы:
Сайт https://season.ru/fabrics-and-accessories/plotnost-tkani,-razlichnyie-vidyi-plotnosti-tkani-i-ix-opredelenie.html
Сайт https://onlinetkani.ru/novosti/plotnost-tkani-vidy-i-sposoby-opredelenija/
Сайт https://tkanix.guru/svojstva-tkanej-i-poloten/plotnost
Сайт https://fb.ru/article/318683/chto-takoe-plotnost-tkaney
Сайт https://studopedia.su/13_165980_opredelenie-massi-razmernih-i-strukturnih-harakteristik-tkaney.html
Источник