ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства, связанные с Изменением объема из "Битумные материалы" Вещества изменяют свой объем при изменении температуры или под действием внешнего давления. Эти свойства называются соот- ственно объемным расширением и сжимаемостью. [c.22] Постоянный коэффициент расширения является довольно странным явлением. Линейное уменьшение объема при понижении температуры не может быть объяснено геометрически подобным уменьшением межмолекулярных расстояний, так как с уменьшением расстояния межмолекулярные силы возрастают нелинейно. [c.23] Так как для разных типов атомов или групп атомов в сложной молекуле силы притяжения различны, то можно ожидать, что при охлаждении расположение молекул будет изменяться. У центров, с сильным притяжением уменьшение объема будет больше, чем в точках с более слабым притяжением. Суммарный эффект при этом может выражаться линейной зависимостью объема от температуры при постоянном давлении. Аналогично можно допустить такое распределение межмолекулярных сил, при котором средняя их величина зависит только от объема и, следовательно, от температуры. Такое расположение молекул может при охлаждении привести к образованию ассоциативных комплексов. [c.23] Как будет показано в разделе, посвященном сжимаемости, внутреннее давление битумов непостоянно оно немного изменяется с температурой. Коэффициент расширения постоянен при постоянном отношении газовой постоянной к внутреннему давлению. Газовая константа представляет собой произведение числа Авогадро на к — константу Больцмана для одноатомных газов. Однако для таких сложных систем, как битумы, к непостоянно и с ростом температуры Я уменьшается. [c.24] Опубликованные данные зависимости между объемом и температурой относятся к ббластн температур, при которых битумы находятся в жидком состоянии. При снижении температуры вязкость битума возрастает до тех пор, пока он не переходит в обычное-аморфное твердое сосхояние. В этом его отличие от обычных жидкостей, которые переходят из жидкого состояния в твердое сразу, при определенной температуре застывания. В этой точке резко изменяются объем и энтропия. При отвердении битума скачкообразного изменения его свойств не происходит скорее изменяются производные этих свойств. Объем при этой температуре не изменяется,, но изменяется коэффициент расширения. [c.25] Температура, при которой битумы становятся твердыми, принимается как температура стеклования, поскольку стекло — это типичный пример аморфного тела. При температуре стеклования поступательное движение молекул прекращается, так как силы, связывающие молекулы, настолько велики, что тепловая энергия молекул для их преодоления недостаточна. Эти силы предотвращают также образование кристаллов. Как мы видели ранее, битумы находятся в метастабильном состоянии, но это любопытный вид очень стабильной метастабильности при температуре ниже точки стеклования. [c.25] Для определения изменения объема при низких температурах требуется чрезвычайно длительное время. Поэтому в литературе встречается мало таких данных. На рис. 1.1 показана зависимость удельного объема от температуры для калифорнийского остаточного битума (плавление по КиШ 43,6 °С пенетрация 87), найденная автором. При повышенной, температуре коэффициент расширения равен 6-10 . [c.25] Изотермическая сжимаемость. С практической точки зрения сжимаемость битумов не представляет большого значения, так как изменение в объеме при изменении давления невелико по сравнению с изменением объема с температурой. Однако, как уже указывалось, сжимаемость тесно связана с межмолекулярными силами, которые в значительной мере определяют физические свойства вещества. [c.26] Это выражение справедливо только при низких давлениях, но, как будет показано ниже, для битумов оно справедливо при давлениях до 1000кгс/см . При более высоком давлении оказывается более правильным уравнение (25). [c.28] Поскольку Е первом приближении Ке зависит только от объема, обратная величина ИКе — изотермическая сжимаемость — должна так же как и объем, возрастать линейно с ростом температуры битума. [c.29] Было постулировано, что газовая постоянная непостоянна для битумов и должна уменьшаться с повышением температуры и соответствующим увеличением давления. Таким образом, если РУ, постоянно, то и ТКе ДОЛЖНО быть постоянным. [c.29] Постоянная п связана с дисперсионными и динольными силами притяжения и равна 6. Если принять эту величину для битумов, то т = 18 это указывает на то, что поле сил отталкивания довольно велико. [c.30] Наибольшее отклонение от измеренной величины относительного объема получено для окисленного венесуэльского битума I при 45 °С и 1000 кгс/см . Разница составляет 0,0012, что соответствует 0,123% от измеренной величины и находится в пределах ошибки эксперимента. [c.31] Значения этого произведения для различных битумов приводятся в табл. 1.2. [c.31] Эта величина фактически постоянна в температурном интервале, верхний предел которого близок к точке плавления. Экстраполяция результатов к О °С дает значения, удовлетворяющие уравнению (34) эта температура может быть принята в качестве нижнего предела. [c.31] И Значение В строго зависит от температуры и координационного числа. С ростом температуры объем возрастает, а координационное число снижается. Следовательно, модуль всестороннего сжатия, и отсюда значение В будут уменьшаться больше, чем можно было ожидать. [c.31] Для скорости продольных звуковых волн это уравнение дает значение 1500 м/с. [c.32] Знание сжимаемости важно также когда необходимо рассчитать удельную теплоемкость. Для этих целей должна быть известна зависимость частоты колебаний от объема. [c.32] Можно показать, что это отношение является константой Грю-нейзена [381, и что сна играет большую роль в теории удельной теплоемкости твердых тел. [c.33] Вернуться к основной статье