ليونة في ما يتكون ، الخصائص ، الأمثلة ، التجارب

ال ليونة إنها خاصية تقنية للمواد التي تسمح لهم بالتشوه قبل توتر ممتد ؛ وهذا هو ، فصل طرفيها دون أن يكون هناك كسر مبكر في مكان ما في منتصف المقطع المطول. عندما تطول المادة ، ينخفض ​​مقطعها العرضي ، ليصبح أرق.

لذلك ، يتم عمل مواد الدكتايل بشكل ميكانيكي لمنحهم أشكالًا خيطية (الأسلاك والكابلات والإبر ، إلخ). على آلات الخياطة ، تمثل الملفات ذات الخيوط الملفوفة مثالًا منزليًا على مواد الدكتايل. خلاف ذلك ، ألياف النسيج لم يكن من الممكن أن اكتسبت أشكالها المميزة.

ما هو الغرض من ليونة في المواد؟ القدرة على تغطية المسافات الطويلة أو التصاميم الجذابة ، سواء لتطوير الأدوات أو المجوهرات أو الألعاب ؛ أو لنقل بعض السوائل ، مثل التيار الكهربائي.

يمثل التطبيق الأخير مثالًا رئيسيًا على ليونة المواد ، خاصة تلك الخاصة بالمعادن. الأسلاك النحاسية الدقيقة (الصورة العليا) عبارة عن موصلات جيدة للكهرباء ، إلى جانب الذهب والبلاتين ، تتوفر في العديد من الأجهزة الإلكترونية لضمان عملياتها.

بعض الألياف جيدة جدًا (بسماكة لا تتجاوز بضعة ميكرومترات) ، بحيث تأخذ العبارة الشعرية "الشعر الذهبي" كل معنى حقيقي. الشيء نفسه ينطبق على النحاس والفضة.

لن تكون الليونة خاصية ممكنة إذا لم يكن هناك إعادة ترتيب جزيئي أو ذري لمواجهة قوة الشد العارضة. وإذا لم يكن موجودًا ، فلن يعرف الإنسان أبدًا الكبلات والهوائيات والجسور ستختفي وسيظل العالم في الظلام بدون إضاءة كهربائية (إلى جانب عواقب أخرى لا حصر لها).

مؤشر

• 1 ما هي الليونة؟?
• 2 خصائص
• 3 أمثلة على معادن الدكتايل
  • 3.1 حجم الحبوب والهياكل البلورية للمعادن
  • 3.2 تأثير درجة الحرارة على ليونة المعادن
• 4 تجربة لشرح ليونة للأطفال والمراهقين
  • 4.1 مضغ العلكة والبلاستيك
  • 4.2 مظاهرة مع المعادن
• 5 المراجع

ما هي ليونة?

على عكس القدرة على التحمل ، تستحق ليونة إعادة الترتيب الهيكلي الأكثر كفاءة.

لماذا؟ لأنه عندما يكون السطح الذي يكون فيه التوتر أكبر ، فإن المادة الصلبة لديها وسائل أكثر لإزاحة جزيئاتها أو ذراتها ، وتشكيل صفائح أو ألواح ؛ في حين يتركز التوتر في مقطع عرضي أصغر حجمًا ، يجب أن يكون الانزلاق الجزيئي أكثر كفاءة لمواجهة هذه القوة.

لا تستطيع كل المواد الصلبة أو المواد القيام بذلك ، ولهذا السبب تنكسر عندما تخضع لاختبارات الشد. وتكون الفواصل التي تم الحصول عليها في المتوسط ​​أفقيًا ، بينما تكون مواد الدكتايل مخروطية أو مدببة ، وهي علامة على الامتداد.

يمكن للمواد الدكتايل أيضا كسر نقطة الإجهاد. يمكن زيادة ذلك إذا زادت درجة الحرارة ، لأن الحرارة تعزز وتسهل الشرائح الجزيئية (على الرغم من وجود عدة استثناءات). ومن ثم بفضل هذه الانهيارات الأرضية ، يمكن أن تظهر المادة ليونة وبالتالي تكون مطيلة.

ومع ذلك ، تشتمل ليونة المادة على متغيرات أخرى ، مثل الرطوبة والحرارة والشوائب والطريقة التي يتم بها استخدام القوة. على سبيل المثال ، الزجاج المطهر حديثًا هو مطيل ، يستخدم أشكالًا خيطية ؛ ولكن عندما يتم تبريده ، يصبح هشًا ويمكن أن ينكسر مع أي تأثير ميكانيكي.

خصائص

مواد الدكتايل لها خصائصها الخاصة المرتبطة مباشرة بترتيباتها الجزيئية. في هذا المعنى ، يمكن أن يكون قضيب معدني صلب وقضبان طيني رطب ، على الرغم من اختلاف خصائصهما بشكل كبير.

ومع ذلك ، لديهم كل شيء مشترك: سلوك البلاستيك قبل الانهيار. ما هو الفرق بين البلاستيك والجسم المرن?

الكائن المرن مشوه بشكل عكسي ، والذي يحدث في البداية بمواد الدكتايل. ولكن يزداد قوة الشد ، يصبح التشوه لا رجعة فيه ويصبح الجسم بلاستيكي.

من هذه النقطة يأخذ السلك أو الخيط شكلًا محددًا. بعد التمدد المستمر ، يصبح مقطعه العرضي صغيرًا جدًا ، كما أن إجهاد الشد مرتفع للغاية ، بحيث لم تعد الشرائح الجزيئية قادرة على مواجهة التوتر وتنتهي بالكسر.

إذا كانت ليونة المادة عالية للغاية ، كما في حالة الذهب ، يمكن الحصول على غرام واحد من الأسلاك بأطوال تصل إلى 66 كم ، بسماكة 1 ميكرون.

كلما زاد طول الأسلاك التي تم الحصول عليها من كتلة ، كلما كان مقطعها العرضي أصغر (ما لم يكن لديك أطنان من الذهب لبناء سلك ذو سمك كبير).

أمثلة على معادن الدكتايل

المعادن هي من بين مواد الدكتايل مع تطبيقات لا حصر لها. يتكون ثالوث المعادن: الذهب والنحاس والبلاتين. إحداها ذهبية ، والبرتقالية الزهرية ، والفضة الأخيرة. بالإضافة إلى هذه المعادن ، هناك غيرها من ليونة أقل:

-حديد

-زنك

-النحاس (وسبائك المعادن الأخرى)

-الذهب

-الألومنيوم

-السمريوم عنصر فلزي

-المغنيسيوم

-الفاناديوم

-الصلب (على الرغم من أن ليونة قد تتأثر اعتمادا على تكوينه الكربون وغيرها من المواد المضافة)

-الفضة

-قصدير

-الرصاص (ولكن ضمن نطاقات درجة حرارة صغيرة معينة)

من الصعب أن نضمن ، بدون المعرفة التجريبية السابقة ، أي المعادن تكون مطيلة حقًا. تعتمد ليونه على درجة النقاء وكيف تتفاعل المواد المضافة مع الزجاج المعدني.

المتغيرات الأخرى ، مثل حجم الحبوب البلورية وترتيب البلورة ، يتم أخذها في الاعتبار أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد الإلكترونات والمدارات الجزيئية المشاركة في الرابطة المعدنية ، أي في "بحر الإلكترونات" يلعب أيضًا دورًا مهمًا.

تجعل التفاعلات بين كل هذه المتغيرات المجهرية والإلكترونية ليونة مفهومًا يجب التعامل معه بعمق مع تحليل متعدد المتغيرات ؛ وسوف تجد عدم وجود قاعدة قياسية لجميع المعادن.

ولهذا السبب ، قد يكون أو لا يكون معدنان ، رغم أنهما لهما خصائص متشابهة للغاية ، قابليين للدكتايل.

حجم الحبوب والهياكل البلورية للمعادن

الحبوب عبارة عن أجزاء بلورية تفتقر إلى مخالفات ملحوظة (فجوات) في صفيفاتها ثلاثية الأبعاد. من الناحية المثالية ، يجب أن تكون متناظرة تمامًا ، مع تحديد هيكلها بشكل جيد جدًا.

كل حبة لنفس المعدن لها نفس التركيب البلوري. أي أن المعدن به هيكل سداسي مدمج ، hcp ، يحتوي على حبيبات بها بلورات بنظام hcp. هذه مرتبة بطريقة بحيث قبل قوة الجر أو التمدد ، تنزلق فوق بعضها البعض ، كما لو كانت طائرات مكونة من الرخام..

بشكل عام ، عندما تنزلق الطائرات المكونة من حبيبات صغيرة ، يجب أن تتغلب على قوة احتكاك أكبر ؛ بينما إذا كانت كبيرة ، فإنها يمكن أن تتحرك بحرية أكبر. في الواقع ، يسعى بعض الباحثين إلى تعديل ليونة بعض السبائك من خلال النمو المتحكم فيه للحبوب البلورية..

من ناحية أخرى ، فيما يتعلق بالهيكل البلوري ، عادة ما تكون المعادن بنظام بلوري fcc (واجهت توسيط مكعب, أو مكعب تركزت على الوجوه) هي الأكثر مطيل. وفي الوقت نفسه ، المعادن مع الهياكل البلورية مخفية (الجسم محورها مكعب, تمركز المكعب على الوجوه) أو hcp ، ليكون أقل قابلية للنمو.

على سبيل المثال ، يتبلور كل من النحاس والحديد بترتيب fcc ، ويكونان أكثر قابلية للنمو من الزنك والكوبالت ، وكلاهما له ترتيبات hcp.

تأثير درجة الحرارة على ليونة المعادن

يمكن للحرارة أن تقلل أو تزيد من ليونة المواد ، والاستثناءات تنطبق أيضًا على المعادن. ومع ذلك ، كقاعدة عامة ، في حين تليين المعادن ، كلما زادت التسهيلات لتحويلها إلى خيوط دون كسرها.

وذلك لأن الزيادة في درجة الحرارة تؤدي إلى تهتز الذرات المعدنية ، مما يؤدي إلى توحيد الحبوب ؛ وهذا يعني ، يتم ربط العديد من الحبوب الصغيرة لتشكيل حبة كبيرة.

مع الحبوب الكبيرة ، تزداد الليونة ، وتواجه الشرائح الجزيئية عددًا أقل من العوائق المادية.

تجربة لشرح ليونة للأطفال والمراهقين

تصبح ليونة مفهومًا معقدًا للغاية إذا بدأ المرء في التحليل المجهري. لذا ، كيف تفسرون ذلك للأطفال والمراهقين؟ بطريقة تبدو بسيطة قدر الإمكان أمام عينيك الفضولية.

مضغ العلكة والبلاستيك

لقد تحدثنا حتى الآن عن المعادن والزجاج المنصهر ، ولكن هناك مواد أخرى مطاطة بشكل لا يصدق: العلكة والبلاستيك.

لإثبات ليونة مضغ العلكة ، يكفي أن تمسك جمعتين وتبدأ في مدهما ؛ واحد على اليسار والآخر على اليمين. ستكون النتيجة هي تعليق جسر العلكة ، الذي لن يكون قادرًا على العودة إلى شكله الأصلي إلا إذا كان يعجن ويداه.

ومع ذلك ، ستأتي نقطة حيث سيتم كسر الجسر في النهاية (وستكون الأرضية ملطخة باللثة).

في الصورة أعلاه ، يوضح كيف أن الطفل الذي يضغط على حاوية مع ثقوب يجعل البلاستيسين يظهر كما لو كان شعرًا. جاف العجين اللعب هو أقل من مطيل الزيتية. لذلك ، يمكن أن تتكون التجربة ببساطة من إنشاء اثنين من ديدان الأرض: واحدة مع البلاستيسين الجاف ، والآخر مبلل بالزيت.

سوف يلاحظ الطفل أن الدودة الزيتية أسهل في العفن واكتساب الطول على حساب سمكها ؛ بينما يجف الدودة ، فمن المحتمل أن ينتهي كسر عدة مرات.

يمثل البلاستيسين أيضًا مادة مثالية لشرح الفرق بين القابلية للإعجاب (قارب ، بوابة) والليونة (الشعر ، ديدان الأرض ، الثعابين ، السمندل ، إلخ).

مظاهرة مع المعادن

على الرغم من أن المراهقين لن يتلاعبوا بأي شيء ، إلا أن القدرة على رؤية تكوين الأسلاك النحاسية في الصف الأول يمكن أن تكون تجربة جذابة ومثيرة للاهتمام بالنسبة لهم. ستكون مظاهرة ليونة أكثر اكتمالا إذا تابعنا مع المعادن الأخرى ، وبالتالي تكون قادرة على مقارنة ليونة.

بعد ذلك ، يجب أن تمر جميع الأسلاك بشكل ثابت حتى نقطة الانهيار. مع هذا ، سوف يشهد المراهق بصريا كيف تؤثر ليونة على مقاومة السلك لكسر.

مراجع

1. موسوعة الأمثلة (2017). مواد الدكتايل. تم الاسترجاع من: ejemplos.co
2. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 يونيو 2018). تعريف الدكتايل والأمثلة. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. Chemstorm. (2 مارس 2018). كيمياء تعريف الدكتايل. تم الاسترجاع من: chemstorm.com
4. بيل ت. (18 أغسطس 2018). وأوضح ليونة: الإجهاد الشد والمعادن. التوازن. تم الاسترجاع من: thebalance.com
5. الدكتور ماركس ر. (2016). ليونة في المعادن قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة سانتا كلارا. [PDF]. تم الاسترجاع من: scu.edu
6. Reid D. (2018). ليونة: تعريف وأمثلة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com
7. كلارك ج. (أكتوبر 2012). الهياكل المعدنية. تم الاسترجاع من: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). حقائق عن الذهب. تم الاسترجاع من: chemicool.com
9. المواد اليوم. (18 نوفمبر 2015). يمكن للمعادن القوية أن تكون مطيلة. إلسفير. تم الاسترجاع من: materialstoday.com