Свойства твердых тел

Твердые тела в зависимости от упругости бывают

-гуковские

-негуковские

Гуковское тело – это идеально упругое тело состояние, которого описывается уравнением Гука:

τ = G · γ, τ - напряжение сдвига;

G - модуль сдвига или упругости

γ – угловая деформация

После снятия нагрузки, отдавая накопленную энергию гуковское тело без запаздывания возвращается в исходное состояние.

Среди твердых тел встречаются такие, которые не соответствуют поведению идеально упругого тела - негуковские тела.

τ / γ = G ≠ const,

При этом модуль сдвига является функцией деформации и по аналогии с неньютоновскими жидкостями вводят понятия эффективного модуля упругости G_эф.

При напряжении непревышающем пределы текучести или прочности соотношение между напряжением сдвига и деформацией описывается эмпирической формулой.

τ = G_эф. · γ^m, m – показатель структуры.

Тела этого вида отличаются от гуковского тела только тем, что зависимость напряжений от деформации является нелинейной, и после снятия напряжения (при разгрузке) деформация мгновенно исчезает.

Реологическое состояние простейшего вязко-упругого твердого тела описывается с помощью закона Кельвина

τ = G · γ + η· γ ',

Течение реальных твердых тел наблюдается после превышения критического напряжения (предела текучести), при этом кроме обратимой упругой деформации наблюдается остаточная пластичная деформация. При дальнейшем нагружении достигается предел прочности при превышении, которого твердое тело разрушается.

Если разрушение происходит без существенного изменения формы – это хрупкое разрушение.

Если разрушению предшествует значительное изменение формы – это вязкое разрушение.

Простейшее пластичное твердое тело (тело Бингама) при нагрузке ниже предела текучести τ<τ₀, оно ведет себя как гуковское тело, а выше τ≥τ₀, как жидкость.

Многочисленные реальные твердые тела обладают мгновенной обратимой упругостью и запаздывающей упругостью. А после превышения предела текучести проявляются пластичные течения (пшеничное тесто).

Твердость – это комплексное свойства негуковских тел оказывать совпротивление проникновению другого тела, вследствие необратимых (упругой и вязкой) деформаций.

При негомогенном структурном строении тел микротвердость в различных точках неодинакова. Вследствие этого прямой зависимости и между твердостью и прочностью не существует.

Твердость нельзя отразить, как физическую величину с однозначной размерностью. Она выражается в относительных величинах в зависимости от метода определения.

Твердость определяется нанесением царапин (стекло, бриллианты) по Мосу –введение в исследуемое тело более твердое тела,

если шара – по Бринеллю,

конуса – по Роквеллу;

пирамиды - по Викерсу.

Для оценки твердости жиров и полуфабрикатов (саломас, кондитерский жир, какаомасло или его заменители) применяется метод Каминского (г/см).

Коэффициент твердости рассчитывается по величине силы и геометрическим параметрам остаточной деформации (шарового сегмента или глубины введения).

Мягкость – это свойство противоположное твердости.

Хрупкость – это свойство твердых тел достигать разрушение без пластичной деформации.

Чисто гуковские тела обнаруживают хрупкое разрушение при любой скорости деформации.

У негуковских тел хрупкое разрушение наступает только при высоких скоростях деформации или низких температурах, когда теряют действие вязкие свойства.

Когезия – это сопротивление тела разрушению, связанному с преодолением сил взаимодействия между атомами и молекулами на поверхности раздела фаз. Между когазией и работой хрупкого разрушения существует прямая зависимость.

Адгезия – это свойство, которое основано на взаимодействии 2-х различных тел, на границе раздела фаз и вызывает сцепление тел.

Условно адгезия делится на:

-специфическую (собственную)

-механическую.

Специфическая адгезия является результатом сил межмолекулярного сцепления материала по поверхности контакта.

Механическая адгезия возникает при проникновении адгезива в поры субстрата (конструкционного материала) и удерживания его вследствие механического заклинивания.

На формирование адгезионной связи между адгезивом и субстратом решающее влияние оказывают их реологические свойства, например, шероховатость поверхности субстрата, длительность и напряжение контакта, температура адгезива и субстрата, способ и скорость отрыва, а также наличие между адгезивом и субстратом граничного слоя при помощи смазки, напыления или покрытия.

Текстура - это физико-структурные свойства материала, воспринимаемые органами слуха, зрения и осязания и вызывающие у человека определенные ощущения при потреблении, а также этот комплекс ощущений приводит потребителя к предпочтению или отказу от товаров.

Консистенция и вязкость относят к текстуре и представляют собой два из множества ее отличительных признаков.

Сенсорная оценка консистенции и текстуры, которые можно охарактеризовать, как эмпирическую характеристику деформационного поведения материала была известна до широкого применения реологического анализа и используется до настоящего времени.

Сенсорная оценка пищевых продуктов

Вкус Запах Текстура Цвет Слуховая оценка (хруст)