2. VLASTNOSTI
L,{TEK PEvNYcIT
t-ff.:: Jaf:y,
""
,+.
vii na svdti. NevCie, asi bychom o tomto mdstd nevdddli zhola nic. Postavit iikmou vdi nebyl uimdr staviteW a ani ji takovou nepostavili. Ale piece jen chybu uddlali - nez,jistili si, jak pevn! je terdn, kde se md stavdt. Samotnd vCZ je neobyCejnd pevnd, ani po staletich se neziitila. WZ na
obrdzku stoji v italskem mdstd Pisa. Je to snad nejzndmdjif
bjt t€to naklondni
2.1 Proi t6lesa z pevnfch l6tek nem6nf tvar \I6t5ina piedmEtt kolem n6s
je z l6tek
pevnich. Za sarnozlejmd povaZujeme, Le bez pfisobeni sily nem6ni tvar. To je spolednd vlastnost pevnich l6tek, alejinak maji rfiznd pevnd l6tky mnoho vlastnosti odli5nVch. Rada pevnich l6tek vpv6fi krystaly. Jsou to prostorovd 0tvary, obvykle jednoduchdho geometrick6ho tvaru, v nicM jsou atomy nebo molekuly v pevnich
vz6jemnich poloh6ch (viz obr. 54). 5-i. Modcl .jcdnoho typu klystalovi nri'iZky
89
Ndkter6 l6tky obsahuji tak mal6 krystaly, Ze je prostym okem nevidime, spatiili bychom je ale pod mikroskopem. Takovfmi l6tkami jsou napi. kovy. Ndkterd krystaly si mriZeme velmi snadno pfipravit.
Na hodinovi skli4ko dejte trochu osoleni vody a zahiiveite nad lcahanem, ai. se voda odpaii. Bifi povlak, kterj zrtstane na skliiku, pozorujte lupou. Po' kus opakujte s modrou sknlici. Pokusem tak6 mflZeme ovEfit domndnku, zdaby se krystaly soli vytvofily i pfi dlouhodobdm odpalovdni vody. Voda tak6 vytv6ii krystaly, je-li zmnl6. V pfirodE si nEkdy prohlddndte ojindnou v6tvidku. Uspof6d6ni molekul vody se li5i v kapalinE a v pevn6l6tce.
Pfi zmrznuti se molekuly vody uspgi6ddvaji do pravidelnich prostorovich fitvarfi. e6stice pevnjch krystalich.ich l6tek jsou vininy na urditou polohu v pravidelnd krystalovd miiZce. Atomy jsou v krystalov6 nrtiLce drZeny stejnfmi silami jako atomy v molekuldch. fukeme, Le mezi nimi je vazebnd sila. Pfi stladovini krystalu se projevuje jako odpudivd a nedovoli d6sticim krystalu zaujmout menSi objem. Naopak pii tahu pievaZuji mezi atomy krystalu sily piitailiv6, kter6 nedovoli vz6jemnd vzdalovini ddstic. Proto pevnd l6tky zachov6vaji svtj objem, tvar mdni jen ptsobenim znadnE velk6 vndj5i sily (napL tahem nebo tlakem). Krystalickd l6tky jsou obvykle tvrdd a jen m6lo pruZn6.
Mezimolekulovd sily mfiZeme vymodelovat napiiklad pomoci dvou kulidek spojenfch pruZinou, kterou lze jen d6stednd stladit a omezend napnout. N6kterd pevn6 l6tky ov5em krystaly nevytv6feji. Je to napfiklad sklo, v5echny plasty, asfalt, parafin, aj. Takov€ l6tky se nazyvajibeztvarf (amorfni).
oTElesa z pevnfch l6tek nemEni tvar a objem, protoie jejich atomy a molekuly jsou pevn6 vinfiny do urtitfch vzijemnfch poloh. Nico navic
* I takovd ldtka, jukou jc okcnnt sklo vclnti punulu latYc, ttvien poht'b ldtkt jc nuto' lik punul'(', !,e jcj pfino ncl:.e poz.orot'ttt. Dttkladcnr o lekulosli skla jsotr napi. okett' ni ttrbulky stan't:h kostelit a thrtintfi. V ltont{ [tisti okenni tubttlkt' jc skkt Icttit ttci. v
jtji
dolni
(ri.sri.
* RoLlilni usltoiddtinf t'tistic Lrt,ttiti krystalfi sc proja,uje
i n-dilnimi vlastnoslrtti ltit'
kv. Tuho i diamant jc z jcdni ltitlo' - iistiho ultliku' Rrtz.dilntY uspoiritlatt kn'stulrtvd ntii!.kt 4tfisohujl, Ie tuha je vclni mikkci ltitko a dianrant nar4tak jedrtou -., neinrdiiclt.
90
Or,orry UttE pevni neminf
!.
A(
I.
Ze stiny mrazniilcy odloupnite kus
2. Jakd druhy sil
bez pfrsobeni
vnijit
exisnji mezi molekulami?
sily tvar?
namnliho leda a lupou ho pozorujrak se mini vzh.led ledovlch krystalkfi, pozorujete-li'delit dobu? 2. Prohlidnite si lupou zmka sori, ktirou nriie doni sril rozpusti ve vodi, nalijte na talffek a vodu odpaite. opit prohtidnite zrnka soil iminila se? te.
E
t
2.2 Ndkter6 vlastnosti pevnfch l6tek z p-evn!'ch l6tek je vyrobena Iada pledmdtfi kolem nds. vime,
ze bory nemohou mit sklendnou po-d1iiZ,ku, protoze by se ihned zlomila, pruiina zavirade dvefi lemrize byt z hliniku, nebof by iepruzila, elektrichi rozvod zhotovenri z.p!ast! by nevedl elektricky proud, k-amna vyrobenii ie dieva by se ihned vzilala. Pevnd l6tky maji velmi rozdilnd vlastnosti .llklzeme si na nE\olika pokusech, jak jejich vlastnosti poznat. Pey.nd l6tky zaujimaji urdiri objem a bez ptsobeni vndjsi sily nemEni ani
svfij fvar.
Z kostek domina sestav.te laxidr a vypoiitejte jeho objem. zz stejniho poctu jinj laxidr a opdt vypoiitejte iLno objLm. \ostek sestavte
a
obd tdlesa maji stejnf objem. Af budeme skl6dat kostky jakkoli, nemfizeme objeyl tdlesa timto zptsobem nijak zmdnit. KdyZ nasHaoame tostty oomi-
na pEknd na sebe a budemeli objem tdlesa nijak zmdnit.
nanl ze shora piisobit silou, nepooari
xf::|i#;;;,y,:#;,!::;':l:;::;if*r';f"x;ilf,i,'ii,
se n6m
jeidndjakoua
Pri n9kus1n6m dal5i plastelina jaksi protdkil mezi prstem a niiprstkem. Znaale nesflaiitelnd. Kiida se uk6zala k pofqsu jako nevhodnd, nebot nebyra tv6rn6. Lrfltky pevn6 jsou nesflaii!41f, nieila spodiv6 v mar6 vzddlenosti mezi moleiui"-i pJunJratry. Dal5imi pokusy budeme zji5tovat rozdrlnlvlastnosti rfiznich pevnlicn tatek.
peni to, Ze plastelina je sice tv6rn6,,
Mdte pied sebou kuste
se
tii
:nrce tyilqt tenkd UcK!
je ohnout.
ocelovou, hltnikovou hlinikovou a tuhu Z tu: - ocetovou' Poz tuZlq'
Tirha do tuZky se zlomila - je kiehk6. ocelovou jsme ohnuli, ale jak jsme piestali ptsobit silou, vr6tila se do pfivodniho tvaru, ocel je pruzni. Hlinik se ukazal jako wdrni kov. Tvdrnolt me predevsim viznam u ruznycn tes-
9l
A
ndni, kterd se pfizptsobuji nerovnostem na spojovanfch souddstk6ch. Takd se nejprve pracuje s ffernou hmotou (hlinoir, kaolinem), kter6 se po vytvarovini piedmdtu vypaluje, 6mL ztati ffernost a naopak se st6v6 l6tkou kiehkou. Dlevdnd soud6sti pfddmEtt se dasto spojuji htebiky. Zatlourci hlebik do dfeva je snadn6, dlevo je mdkk6 l6tka. Zatlouci hlebik do betonovd zdi neni moZn6. Nejprve se otupi jeho Spidka a tludemeli d6le, ohne se. Betonov6 zedmivdt5i twdost neLLelezo htebiku. Porovnat tvrdosti r[zn'ich ldtek dok6Zeme pomoci zkou5ky rytim.
pfi virobd keramiky
Pfipravte si kousek skla, dievdnou destiiku, kousek plechu hlinikoviho a ielezndho, Iaimen, kousek lina, kiidu. Zkuste rlt vidy jednim z piedmdtrt do piedmdt,rt ostutntch. Najddte ldtku nejwrdii a nejmdkii.
Vz6jemnfm rytim jsme zjiStovali tvrdost letek. L6tka, kter6 ryje do jind, je wrdSi. Z tEch, kter6 jsme mEli na lavici, je nejtwd5i sklo.
Klezfni skla se musi
pouZit je5tE
twdSi l6tka, napiftlad diamantoui hrot (obr. 55). Velmi tvrd6l6tky bivaji soudasnd Kehk6. 55. Rczilni skla Soudasnd s tvrdosti n6s v praxi obvykle zajimd pevnost l6tek. Je to vlastnd odolnost odol6vat vndjSim sil6m, aniZ se tEleso poruSi. Gumidka napinand
nad mez pevnosti se pfetrhne, ohiban6 Ziletka se zlomi, pfetiZenf trim praskne. Napfiklad konstrukce mostri nebo stropt v domech musi bft ptedev5im pevn6. Neobydejn6 pevn6 jsou tak6 rfizn6lana vftaht a jef6btl, i horolezci maji velmi pevnd lana. O tom,Le ruznd l6tky maji rozdilnou pevnost se plesv6ddime pokusem.
Piipravte si nit, provdTek, tenlcj mdddn! dnit (napiiklad z civlq), tenlc! ocelou! drdt (napi. strunu k houslim), dlouhou tenkau gumu. Uchopte konce do kleiti a pokuste se kaidi toto tdleso pietrhnout. Co mrtiete iici o pevnosti
jednotliujch ldtek? Zamysleme se nyni nad tim, jak pevnost ndkterich tdles zvdtsit. V piedchozim pokusu jsme velmi snadno pfetrhli nt.Iz tdto nitd mtZe4e vyrobit provlzek, kterf neprijde pletrhnout ani hrnohem vEt5i silou. Takd pevn6 lana jsou zhotovena z mnoha jednotlivfch praminkfl, je tim zachovdna jejich ohebnost a mnohon6sobnd se zvdt5uje pevnost proti pietrhnuti. 92
Z nitd vynoite provdzek s tolil
Lftka vldkna
pevnost textilu, zavE5ofali by-
Sfla zptsobujfci
o prui€zu 1mm2
chom na nit postupnd z|vaii, al by se pfetrhla. T:mto zpfisobem lze zjistit pevnost rtznich ldtek. V tabulce mime ndkolik l6tek s ud6nim sily, kter6 je mezi pevnosti v tahu.
pietrienf (N)
Lelezo
200
ocel pdrov6
1400
hlinik
60
m6d
300
olovo
I4
bavlna
270
hedv6bi
340
pavudina
180
dfevo
100
TElesa z pevnfch l6tek vsak odoldvaji i sildm pevnosti, deformuji se nebo se rozdrti.
tlakovim. Je-li piekrod enamez I
Nico navft
* Pnt porovndt,dttf tt'ttlosti lti-
tek uiit'aji 1ti[rotlrtvttdci
t:r'.
Stupei I
L6tka
Znddrf,i piedmEt
mastek
kreidovskd klida, tuha olovdnf brok, nehet
Mohsovu stultttit'i tt'tdosti. Obsahuje de.set ltitek seiu:.eniclt
2
ltodlc rostout'i n,rdosti. kitka s v.r'iirir c'[slent nje v14, do
3
kalcit
4
fluorit
)
stl
kamenn6
zlato mddEnf plech
t'icch ltitck s niliim rYislenOstatni ltitkl,puk nfillne s toLt-
6
apatit Livgg
to
7
Kemen
tabulovd sklo
8
topaz
* sc
sl Ltpttic
i ltrtrowtivttt.
hiebft ntZ
9
korund
brusnf kotoud loZiska os v hodinkich
l0
diamant
fezade skla
I ldtkv ve lni tvrdi isou opr(tcovatelnl. Napiiklad pfi ie:ini u brouictti tliamanttr ltttuiit'ti ndstrojti mikiiclt neI. diamant. Brusny nebo fc:lti tttistroi alc ubfvri vitc
nc! dittnrurt.
*
nuntihani soutytisri ?.lntovuji pro nikorikandjak[mu butktu vt'stuvcny. IJnese-li nupiiklad occlovy tlrdt z.ctti!.e ni 1000 N a nd-li bi,t poulit t':af{:eni:r,edtjicfnr bh,tirctrtt o tt:1, 5000 N,hcpouiijc Prut :,arut'cni bc:pctYttosti se veltni
sobrt :.tttfipni
ne !.
sc lonko :. piti vldken, alc nupiiklad :.e 25 vldkcn. Rikdnrc, lc bc:ltct\nttsr takrtt,iho :.tit'isu je pdtirttisobnti. Ndkolikanrisobnou bc7pecYttost nnjf lana vituhti, nosttosti rnostfl, stropfi apod. 93
ULOHY 1. Vyjmenujte nikterd vlastnosti pevnich litek. 2. Piekreslete si do seiitu tabulku a ke kaidd vlasnosti uvedte nikolik Id' tek.
kiehkost
tvrdost
tvdrnost
pruZnost
3. Do tabullq dopffite vlastnosti uvedenich ldtek.
guma
ocel
sklo
papir
dievo
a
4, Rterou hlavni vlastnost musi mftiednotlivd tilesa: brusni kotoud, lyIe, pneumatika k automobilu, brousek na kosu, pirko v hodinkdch, tdsnici tnel" kuliilE v laiiska, vrhfk, podrdtka bot, miE, tyi skokana do vfilcy'
led na kluziiti? 5. Kterou vlastnost nesmf mit: horolezeckd lano, hrnek na dai, cihla, ho-
kejkn? 6. Kterou vlastnosti se liit sklo a plexisklo? 7. Je tvrilif kladivko nebo hiebik? 8. Popi.Ite, jak se vyrdbf keramickd vdza. Kterou vlastnost musf mft hlina pii vlrobi vd4y? Jak se toto vlastnost uninf vypdlenftn vdry? 9. Mohou bjt kovy kapalnd? 1. Kteri z umile vyrobenich fuitekisou neitvrdii? Kde se pouiivaii? 2. Prohlddnite si lano, na Herdm v tilocvidni {plfuite. Z kolikn pramfnkfi je spleteno? Je pruZni? Je pevni? 3. Prohlfidnite si horolezeckd lano. Anie docflenoieho velkd pevnosti?
Zjistite,
zda
je
pruini.
1. Zjistite, zda se pevnogt papiu attini poieho namoieni. 2. Zjistdte, zda se pevnost niti aninf po jeiim namoCent 3. Zjistite, zda je tvrdif sklo neho fuitka" z nft,ie vyroben brousek na lcosu. 94
