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Physik

Materialeigenschaften

Materialeigenschaften

Von Grundmaterialien wie Eisen und Stahl bis hin zu fortschrittlichen Verbundwerkstoffen hängt die Qualität eines Produkts weitgehend von seinen Eigenschaften ab.

Materialeigenschaften sind die Eigenschaften, die ein Material definieren. Diese Eigenschaften müssen messbar und beobachtbar sein und zeigen, wie sie sich verhalten, wenn sie anderen Elementen wie äußeren Kräften, Härte, Zugfestigkeit, Druck, Hitze ausgesetzt werden, und wie sie mit anderen chemischen Substanzen oder Materialien interagieren.

Arten von Materialeigenschaften

Materialeigenschaften können auf unterschiedliche Weise klassifiziert werden:

  • Physikalische Eigenschaften: Dies sind die Eigenschaften von Materialien, die beobachtet werden können, aber ihre Zusammensetzung nicht verändern.

  • Chemische Eigenschaften: Diese Eigenschaften weisen auf die Tendenz hin, die chemische Zusammensetzung des Materials aufgrund der Wechselwirkung mit anderen Substanzen zu verändern, die chemische Reaktionen hervorrufen.

  • Mechanische Eigenschaften von Materialien: Sie hängen mit ihrer Fähigkeit zusammen, Belastungen standzuhalten. Alle mechanischen Eigenschaften sind auch physikalisch.

  • Thermische Eigenschaften von Materialien: Sie hängen mit der Leitfähigkeit und der Wärmeübertragung durch die Substanz zusammen.

  • Elektromagnetische Eigenschaften: Sie hängen mit Magnetfeldern und Elektrizität zusammen.

  • Optische Eigenschaften: Diese Eigenschaften bestimmen, wie Materialien mit sichtbarem Licht und anderer elektromagnetischer Strahlung interagieren.

  • Organoleptische Eigenschaften: Dies sind die mit unseren Sinnen wahrnehmbaren Eigenschaften wie Geruch, Farbe, Geschmack oder Textur.

Physikalische Eigenschaften von Materialien

Die physikalischen Eigenschaften von Materialien sind solche, die beobachtet und gemessen werden können, aber die Zusammensetzung des Stoffes nicht verändern. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften sind:

  • Dichte : Die Dichte ist ein Maß für die Masse pro Volumeneinheit eines Materials. Die Dichte einer flüssigen Substanz ist eine grundlegende Eigenschaft für das Studium der Strömungsmechanik.

  • Härte: Die Härte einer Substanz ist der Widerstand, den ein Material dem Zerkratzen durch ein anderes bietet.

  • Zugfestigkeit: Die Zugfestigkeit eines Materials gibt die Fähigkeit eines Materials an, einer Zugkraft, also der Dehnung des Materials, standzuhalten.

  • Wärmeleitfähigkeit: Diese Eigenschaft bezeichnet die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten.

  • Elastizität: Unter Elastizität versteht man die Fähigkeit eines Materials, nach einer Verformung wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen.

  • Spezifisches Gewicht: Das spezifische Gewicht gibt das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Materials und dem Volumen an, das es einnimmt.

  • Elektrische Leitfähigkeit: In der Elektrizität gibt diese Eigenschaft die Fähigkeit des Stoffes an, elektrische Energie zu leiten.

  • Wärmeausdehnungskoeffizient : Diese Eigenschaft gibt die Dimensionsänderung des Stoffes an, die durch eine Temperaturschwankung verursacht wird. Materialien mit einem höheren Ausdehnungskoeffizienten weisen eine größere Wärmeausdehnung auf.

  • Schmelz- und Siedepunkte geben die Temperatur an, bei der sich ein Stoff im festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand befindet.

  • Andere Eigenschaften wie die Farbe oder der Geruch des Stoffes.

Chemische Eigenschaften von Materialien

Die chemischen Eigenschaften von Materialien geben uns Aufschluss darüber, wie sie mit anderen Substanzen interagieren und so chemische Reaktionen hervorrufen. Die chemischen Eigenschaften der wichtigsten Materialien sind: 

  • Reaktivität: Chemische Reaktivität ist die Fähigkeit eines Materials, bei Kontakt mit einem anderen Material eine chemische Reaktion auszulösen und so eine neue Verbindung zu bilden.

  • Korrosion: Korrosion ist die Zerstörung eines Materials durch Reaktion mit einem anderen Material. Ein Beispiel für Korrosion ist die Oxidation von Metallen an der Luft.

  • Oxidation: Diese chemische Eigenschaft bezieht sich auf die Reaktion von Metallen mit Luft.

Mechanische Eigenschaften von Materialien:

  • Härte: Die Härte ist eine Materialeigenschaft, die die Widerstandsfähigkeit des Stoffes gegenüber Kratzern oder Durchstichen angibt.

  • Zähigkeit: Die Fähigkeit eines Materials, bei Einwirkung einer Kraft nicht zu brechen oder sich zu verformen.

  • Plastizität: bezeichnet die Möglichkeit eines Stoffes, sich unter Einwirkung einer Kraft zu verformen und die neue Form beizubehalten.

  • Elastizität: Unter Elastizität versteht man die Fähigkeit eines Stoffes, seine vorherige Form wiederherzustellen, wenn er keiner verformenden Kraft mehr ausgesetzt ist. Die Elastizitätsgrenze bestimmt, ob sich das Material bei Einwirkung bestimmter äußerer Kräfte dauerhaft verformt oder ob es nach Wegnahme der Kräfte in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.

  • Duktilität: Fähigkeit eines Materials, sich bei Kälte zu verformen und zu brechen.

  • Formbarkeit: Fähigkeit eines Stoffes, sich plastisch zu verformen, ohne zu brechen.

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Veröffentlichungsdatum: 15. Februar 2023
Letzte Überarbeitung: 15. Februar 2023