Тема: определение физических свойств материала (стр. 1 )

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА.

Цель работы: Научиться определять влажность и объемную массу древесины.

Установить влияние влажности на свойства древесины.

Приборы и материалы:

Сушильный шкаф. Технические весы с разновесами. Камера влажного хранения. Диаграмма для определения влажности. Психрометр. Образцы древесины.

Порядок выполнения работы:

Определение объемной массы. Определение влажности древесины высушиванием. Определение влажности древесины по диаграмме.

Ход работы:

1. Определение объемной массы.

  Различные древесины имеют различную объемную массу. Для одной и той же породы древесины масса также может колебаться в широких пределах в зависимости от места выреза образца. Так, например, объемная масса уменьшается от основания ствола к вершине. Объемная масса служит косвенным показателем прочности и других свойств древесины.

  Объемную массу определяют по формуле

с0=m/v, г/см3

где m – масса образца, г;

v – объем образца, см3.

  Объем образца определяют по формуле

v = abl, см3

где а – ширина образца, см;

b – длина образца, см;

l – высота образца, см.

  Найденная объемная масса должна быть пересчитана с учетом 10%-ой влажности древесины по формуле

с01s = (1+0,01)[ (1- К0) (15 - W) ] х с0 , г/см3

где К0 – коэффициент объемной усушки, его не определяют, а берут для древесины березы, бука и лиственницы равным 0,6; для прочих пород равным 0,5;

W – влажность образца, %.

2. Определение влажности древесины высушиванием.

2.1. Взвесить образец с точностью до 0,01 г.

2.2. Поместить образец в сушильный шкаф с температурой 100±5°С.

2.3. Периодически взвешивать образец до тех пор, пока разность двух последних взвешиваний не будет превышать 0,01г.

2.4. Рассчитать абсолютную влажность древесины по формуле

где W – абсолютная влажность образца,  %;

G1 – вес образца до высушивания, г;

G2 – вес образца после высушивания, г.

  Результаты испытаний занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№ п/п	Показатель	Образец
1	2
1 2 3	Вес образца до высушивания, г Вес образца после высушивания, г Влажность древесины, %

2.5. Сделать соответствующие выводы (указать возможность применения данного образца в изделиях).

3. Определение влажности древесины по диаграмме.

3.1. Определить температуру среды, где хранится древесина по сухому термометру.

3.2. Определить влажность воздуха при помощи психрометра (рисунок 1); Определить разность показаний «мокрого» термометра и «сухого» и найти относительную влажность воздуха по таблице, прилагаемой к психрометру.

3.3. По диаграмме (рисунок 2) определить влажность древесины:

- на оси абсцисс диаграммы найти точку, соответствующую температуре воздуха;

- из данной точки восстанавливают перпендикуляр;

- на оси ординат определяют точку, соответствующую относительной влажности воздуха и проводит горизонтальную линию;

- точка пересечения прямых – влажность древесины.

  Результаты опыта записать в таблицу 2.

Таблица 2.

№ п\п	Показатели	Образец
1	2
1 2 3	Температура воздуха в помещении, °С Показания психрометра, °С Относительная влажность воздуха, %

3.4.Сделать соответствующие выводы.

Контрольные вопросы.

Перечислите основные физические свойства древесины. Что называется влажностью? Как влажность влияет на свойства древесины? Приведите примеры влияния влажности на свойства древесины.

Лабораторная работа № 2

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КАМЕННОЙ ПОРОДЫ.

Цель: Знакомство с номенклатурой и свойствами важнейших горных пород.

Приборы и материалы: 1. Набор породообразующих материалов.

2. Набор образцов горных пород.

3. Коллекция «Горные породы и минералы».

4. Коллекция «Шкала твердости Мооса».

5. Соляная кислота HCl.

6. Пипетка.

Пояснение: Горная порода представляет собой массу, состоящую из одного или нескольких минералов.

  Минералами называют природные или искусственно полученные  элементарные вещества, а также простые и сложные химические соединения, возникающие в результате физико-химических процессов, протекающих как в естественных условиях на земле, атмосфере. Минералы характеризуются однородным химическим составом и физическими свойствами.

  Эти показатели минералов определяют физико-химические свойства горных пород и стойкость их в различных эксплуатационных условиях. Поэтому прежде чем изучить характеристику горной породы следует определить, из каких минералов состоит данная порода, т. е. какой ее минералогический состав. Среди большого разнообразия минералов только небольшая часть принимает участие в образовании горных пород. Такие  минералы получили название породообразующих.

  Природу породообразующего минерала можно определить сравнивая внешний вид исследуемого минерала с набором минералов-эталонов и сверяя физические свойства с табличными данными.

1. ИЗВЕРЖЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ.

Гранит - наиболее распространенная глубинная горная порода состоит в основном из минералов кварца, полевого шпата и слюды. Цвет гранита зависит от составной части - полевого шпата и наличия темных минералов. Он бывает серый, красный и т. д. Граниты образовались в условиях медленного охлаждения магмы на глубине, кристаллизация шла медленно, и продукты выделялись в виде крупных кристаллов или зерен.

Строение гранита полнокристаллическое и кристаллически-зернистое равномерное.

Магнезит - относится к осадочным горным породам. Образовался в результате осаждения солей в высыхающих водоемах, состоит из минерала того же названия – магнезита MġCO3. Иногда он содержит примеси углеродистого кальция и железа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Строение полнокристаллическое неравно зернистое.

2. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ.

         2.1. Известняк - относится к  осадочным горным породам, образовался в водных бассейнах из останков животного и растительного мира. Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Состоит в основном из минерала кальцита CаCO3, доломита, кварца. Цвет белый, от желтоватого до бурого.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ. Мрамор – относится к метаморфическим горным породам, продукт перекристаллизации разнообразных известняков под влиянием высокой температуры и большого давления. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Состоит из минерала кальцита CаCO3, доломита. Чистый мрамор белого цвета, примесями окрашивается в розовый, красноватый, желтый и темный цвет.

4. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ.

  4.1. Кварц – по химическому составу представлен диоксидом кремния. Это наиболее распространенный минерал земной коры, находящийся в природе в виде кварцевого песка, стекла, горного хрусталя. Твердость 7, плотность 2650 кг/м3 , Rсж=2000МПа. Кварц стоек к действию кислот, обладает высокой атмосферостойкостью. Цвет белый, молочный, желтовато-розовый. Блеск – стеклянный на гранях, жирный на изломе.

  4.2. Полевой шпат (ортоклаз) по химическому составу представляет собой алюмосиликаты – соединения кремнезема с оксидом алюминия и оксидами калия, натрия.

Полевые шпаты имеют плоскости спайности, легко раскалываются по этим плоскостям. Твердость их равна 6 (на единицу ниже, чем у кварца). Полевые шпаты имеют Rсж=120-170 МПа, плотность с=2500-2760 кг/м3.

  Полевой шпат– минерал, просвечивающийся в тонких краях, цвет – белый, розовый, мясо-красный. Блеск – стеклянный.

  4.3. Слюда – водяной алюмосиликат сложного и разнообразного состава. Их делят на две группы: биотит и мусковит. В биотите содержатся примеси в виде оксида магния и железа, вследствие чего слюда биотит непрозрачна и имеет темный, а иногда и черный цвет; мусковит прозрачен так как не имеет этих примесей. Слюда легко расщепляется на тонкие упругие пластинки, что характеризует их совершенную спайность. Плотность мусковита 2760-3100 кг/м3, биотита 2800-3200 кг/м3, твердость 2-3

  Мусковит минерал бесцветный с желтоватым, розовым и сероватым оттенками; блеск – стеклянный, перламутровый.

  Биотит – минерал черного или зеленого цвета; блеск – стеклянный, перламутровый.

  4.4. Кальцит - CаCO3, известковый шпат, наиболее распространенный минерал земной коры. Кальций образует крупно-, средне - и мелкозернистые породы; плотность его 2700кг/м3, твердость 3. Кальцит в кристаллах цветом - белый, серый, желтый, голубой. Растворим в воде, бурно реагирует с кислотами. Блеск - стеклянный.

  4.5. Доломит – MgCO3, CаCO3, имеет несколько большую твердость и меньшую растворимость, чем кальцит. От действия HCl вскипает. Цвет – белый, желтый, серый. Блеск – стеклянный. Твердость – 3, 5-4. плотность 2500 – 2900 кг/м3.

Порядок выполнения работы.

1. Определение природы природообразующего минерала.

Природу природообразующего минерала определяем, сравнивая внешний вид исследуемого минерала с набором минералов эталонов (цвет, блеск, кристаллическое строение / зернистое или волокнистое и предположительно дают название минерала).

Затем определяют отношение к кислотам. На образец действует соляной кислотой HCl. Все минералы, за исключением содержащих углекислые соли (карбонаты СаОЗ или МgСОЗ) не реагируют с кислотой, тогда как карбонаты при этом вскипают, выделяя углекислый газ.