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!