A Magyar Mérnök- és Építész-Egylet Közlönye 44. évfolyam (1910)

1-2. szám - Rejtő Sándor: A fémek kimerülése

XLIV. kötet, I—II. füzet. Rejtő Sándor: A fémek kimerülése. A fémek kimerülése. REJTŐ SÁNDOR-tól. Tapasztalati tény, hogy a hajlításra is igénybe vett ten­gelyek, nagyszámú ismételt igénybevételek következté­ben eltérnek, noha a reájuk eső feszültség jóval alacso­nyabb a rugalmassági határnál és az eltörött tengely anyaga ugyanazzal a szakító erővel, egyenletes nyúlás­sal és kontrakcióval bír, mint új korában. E jelenségből sokan az eddigi vizsgálati módok elég­telenségére és megbízhatatlanságára következtetnek, miért is a kimerültség megállapítására új eljárásokat keresnek. Élénk viták és éles ellentétek fejlődtek ki e kérdés megvitatása körül. Ezek az ellentétek nézetem szerint onnan erednek, hogy a fémeket legtöbben holt töme­geknek tekintik. Már­pedig a holtnak látszó szilárd anyag belsejében élénk s rendszeres munkafolyamat van, melynek törvé­nyeit és jelenségeit ismernünk kell, hogy a szilárd anya­goknak igénybevételek ellen való viselkedését megért­hessük. Közleményemet ez okból a szóban forgó tör­vények és jelenségek rövid ismertetésével kezdem. A belső erők. A tudomány mai álláspontja szerint a molekuláknak helyzeti és mozgási erélyük (potenciális és kinetikai energia) van. A potenciált az úgynevezett tömegvonzás (attrakció) kisebbíti. Jelöljük ennek a felszín egységre vonatkozta­tott részét pm-mez­. Ez volna tehát az egyik figyelembe veendő belső erő. Ennek az anyagtól való függőségét még nem ismerjük ugyan, de a sűrűséghez, illetőleg fajtérfogathoz (v) való viszonyát Van der Waals a követ­kezőképpen adja meg: a­­ Pmn­i 1. ír Eszerint a tömegvonzás végtelen nagy értékű csak végtelen kis térfogat esetén lehetne, ámde Amagat kísér­letei*) szerint a molekulák az anyag minőségétől függő minimális térfogatnál kisebbre nem nyomhatók össze, így p.n végtelen nagy értékűvé nem válhatik, ellenben igen kis értéke lesz, ha az anyag sűrűsége csekély, ille­tőleg térfogata nagy. A kinetikai energia a molekulák rezgő (haladó) és forgó mozgásából ered; a rezgő mozgás ütközéseket és ezek által molekuláris feszültséget idéz elő, amely a potenciális energiát növelni törekszik. E molekuláris feszültség értékét jelöljük pr-t 1. Hogy ezt, mint a hőmérséklet és fajtérfogat függvé­nyét jelezhessük, a molekuláris mozgás milyenségét kell felvennünk. Van der Waals**) feltételezi, hogy a mole­kulák csak rezgő mozgást végeznek s ezen az alapon a függvényt következőképpen adja meg: RT Pr 2. ebben az esetben a hőfok a rezgő mozgás eleven ere­jétől függ és vele arányos. Th­e. Er 3. Van der Waals képlete szerint számított értékek azon­ban a kísérleti adatokkal nem egyezők. A különbség oka az lehet, hogy a molekuláknak csak rezgő mozgást tulajdonít, holott azok Maxwell szerint nemcsak haladó, hanem forgó mozgást is végeznek. A következőkben Maxwell álláspontját fogadjuk el, mert csak ezen az alapon magyarázhatjuk meg a szilárd anyagokban előforduló összes jelenségeket. Maxwell álláspontja szerint a hőmérséklet a teljes kinetikai energiával, t. i. a haladó és forgó mozgás eleven erőinek összegével arányos, tehát T=t(Er + Er ). A molekuláris feszültségre vonatkozó Van der Waals­féle képlet ennek megfelelően módosítandó. E célból írjuk 4. kifejezést következő alakban: T= e. Er • Er innen i.Er=T • + = T.k ha Er + Ea * Megemlítjük még, hogy a Van der Waals-iz­e kép­letben szereplő minimális térfogat: b nem lehet állandó, miként ő azt felvette, mert az okvetetlenül a centrifu­gális erő nagyságától, tehát a hőmérséklettől függ, miért is a képletbe változó (bj teendő Ezen az alapon tehát a feszültség képlete lesz ! n Pr­i­v—b. 2a. Ez volna a figyelembe veendő második belső erő, minthogy e két erő ellentétes értelmű, így eredőjük Pr — Pm és lehet Pr — Pm m 0 6. Az eddigiekben csak a haladó mozgás okozta ütkö­zést és az ebből eredő molekuláris feszültséget vettük figyelembe, ámde forgó mozgásból is előállhatnak ütközések. Ezeknek hatása a szögsebességnek, valamint a súlypont haladó sebességének nagyságra és irányra való megváltozásában nyilvánul. Minthogy pedig azonos hőfok fenntartása esetén a szögsebesség csak a haladó mozgás sebességének egy­idejű megváltoztatásával változhatik (I. a 4. képletet), ez utóbbinak változása pedig a molekuláris feszültség megváltoztatásában nyilvánul, ezért a következőkben az ütközésnek csak az irányváltoztatásra vonatkozó hatását kell figyelembe vennünk. Kétségtelen, hogy a molekulák haladó sebességének folytonos irányváltoztatása a halmazállapotot is befolyá­solja, miért is ezt a hatást óhajtjuk vizsgálni. A különböző halmazállapotok feltételei. Folytonos irányváltozás esetén igen csekély a való­színűség, hogy két molekula ismételten egymásba ütközzék. Ez okból nem is csoportosulnak, hanem­­ szabadon végzik mozgásukat, miért is a folytonos irány­­­változással járó rezgő mozgást a gázállapot jellemző­j­­ének kell tartanunk.­­ Ennek következtében a molekulák csoportosulásának­­ egyik feltétele, hogy forgó mozgás okozta ütközés elő­­ ne álljon, amely ennek következtében feltétele a­­ folyékony halmazállapot is. *) Annales de Chimie et de Physique, 1881. évf. 22 k **) Prf. I. D. Van der Waals „Die Continuität des gasförmigen und flüssigen Zustandes". Magyar Mérnök- és Építész-Egylet Közlönye

Next