ΔΙΑΓΧΓΗ ΣΗΝ ΔΠΙΣΗΜΗ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ. Αλζπκίδεο Κσλζηαληίλνο Γηδάθηνξαο Μεραλνιφγνο Μεραληθφο ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΥΑΝΟΛΟΓΙΑ ΣΔ

ΔΙΑΓΧΓΗ ΣΗΝ ΔΠΙΣΗΜΗ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ Αλζπκίδεο Κσλζηαληίλνο Γηδάθηνξαο Μεραλνιφγνο Μεραληθφο ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΥΑΝΟΛΟΓΙΑ ΣΔ

Άδεηεο Υξήζεο Σμ πανυκ εηπαζδεοηζηυ οθζηυ οπυηεζηαζ ζε άδεζεξ πνήζδξ Creative Commons. Γζα εηπαζδεοηζηυ οθζηυ, υπςξ εζηυκεξ, πμο οπυηεζηαζ ζε άθθμο ηφπμο άδεζαξ πνήζδξ, δ άδεζα πνήζδξ ακαθένεηαζ νδηχξ.

Υξεκαηνδφηεζε Σμ πανυκ εηπαζδεοηζηυ οθζηυ έπεζ ακαπηοπεεί ζηα πθαίζζα ημο εηπαζδεοηζημφ ένβμο ημο δζδάζημκηα. Σμ ένβμ «Ακμζηηά Αηαδδιασηά Μαεήιαηα ζημ ΣΔΙ Κεκηνζηήξ Μαηεδμκίαξ» έπεζ πνδιαημδμηήζεζ ιυκμ ηδ ακαδζαιυνθςζδ ημο εηπαζδεοηζημφ οθζημφ. Σμ ένβμ οθμπμζείηαζ ζημ πθαίζζμ ημο Δπζπεζνδζζαημφ Πνμβνάιιαημξ «Δηπαίδεοζδ ηαζ Γζα Βίμο Μάεδζδ» ηαζ ζοβπνδιαημδμηείηαζ απυ ηδκ Δονςπασηή Έκςζδ (Δονςπασηυ Κμζκςκζηυ Σαιείμ) ηαζ απυ εεκζημφξ πυνμοξ.

ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΟ ΔΚΠΑΙΓΔΤΣΙΚΟ ΙΓΡΤΜΑ ΔΡΡΧΝ ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΥΑΝΟΛΟΓΙΑ XYΤΕΥΣΕΙΣ - ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΕ Ν..ΠΑΠΑΑΡΑΝΣΟΠΟΤΛΟΤ Υδιζημφ Γζδάηημνμξ Πακεπζζηδιίμο ηδξ Γθαζηχαδξ Καεδβήηνζαξ Σ.Δ.Ι. εννχκ ΔΙΑΓΧΓΗ ΣΗΝ ΔΠΙΣΗΜΗ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ ΓΙΓΑΚΣΙΚΔ ΗΜΔΙΧΔΙ

ΔΡΡΔ 2002 ΠΙΝΑΚΑ ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΧΝ 1. ΔΙΑΓΧΓΗ ΓΔΝΙΚΔ ΑΡΥΔ ΔΠΙΛΟΓΗ ΚΑΙ ΔΦΑΡΜΟΓΗ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ 1 2. II ΦΤΗ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ Η ΗΜΑΙΑ ΣΗ ΓΟΜΗ 2.1. ΤΝΣΟΜΗ ΑΝΑΚΟΠΗΗ ΣΗ ΓΟΜΗ ΣΗ ΤΛΗ 4 2.2. ΥΗΜΑΣΙΜΟ ΥΗΜΙΚΧΝ ΔΝΧΔΧΝ - ΥΗΜΙΚΟΙ ΓΔΜΟΙ 5 2.2.1. Δηεποπολικόρ ή ιονικόρ δεζμόρ 6 2.2.2. Ομοιοπολικόρ δεζμόρ 7 2.3. ΑΛΛΟΙ ΣΤΠΟΙ ΓΔΜΧΝ 8 2.3.1. Γεζμόρ ή γέθςπα ςδπογόνος 9 2.3.2. Γςνάμειρ Van der Waals 10 2.3.3. Μεηαλλικόρ δεζμόρ 10 2.4. ΟΙ ΚΑΣΑΣΑΔΙ ΣΗ ΤΛΗ ΚΑΙ Η ΓΟΜΗ ΣΧΝ ΣΔΡΔΧΝ 11 2.4.1. Κπςζηαλλικά ζηεπεά 12 2.4.1.1. ηοισεία κπςζηαλλικήρ ζςμμεηπίαρ - Κπςζηαλλικά ζςζηήμαηα 14 2 4.1.2. Σύποι κπςζηαλλικών ζηεπεών 16

2 4.1.3. Ιζομοπθιζμόρ - Πολςμοπθιζμόρ -Αλλοηποπία 21 2.4.2 Αμοπθα ζηεπεά 22 3. ΟΙ ΚΤΡΙΧΣΔΡΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ 24 3. J ΜΗΥΑΝΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ 24 3.1.1. Παπαμοπθώζειρ 24 3. 1.2. Φοπηίζειρ και ηάζειρ 26 3.1.3 Ανηιζηπεπηέρ και μόνιμερ παπαμοπθώζειρ 27 3.1.4 Ανηοσή ηοη ςλικών ζε ζηαηικέρ θοπηίζειρ 30 3.1.5. Δππςζμόρ 35 3.1.6. ςνεκηικόηηηα και δςζθπαςζηόηηηα 36 3.1.7. κληπόηηηα 38 3.2. ΘΔΡΜΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ 39 3.2.1. θεπμόηηηα και Θεπμοκπαζία 39 3.2.2. θεπμική αγωγιμόηιηα 40 3.2.3. θεπμική διαζηολή 40 3.3. ΗΛΔΚΣΡΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ 41 3.3.1. Ηλεκηπική αγωγιμόηηηα 41 3.3.2.. Γιηλεκηπική ζηαθεπά 42 4. ΜΔΣΑΛΛΙΚΑ ΤΛΙΚΑ I. ΜΔΣΑΛ.ΛΑ 43 4.1. ΓΔΝΙΚΑ 43 4.2. Η ΚΡΤΣΑΛΛΙΚΗ ΓΟΜΗ ΣΧΝ ΜΔΣΑΛΛΧΝ 44 4.2.1. Δξαγωνικό ζύζηημα πςκνήρ διάζηπωζηρ; (hcp) 45

4.2.2. Κςβικό ζύζηημα 47 4.2.2.1. Δνδποκενηπωμένο κςβικό ζύζηημα πςκνήρ διάζηπωζηρ (fcc) 47 4.2.2.2. Υωποκενηπωμένο ζύζηημα (bcc) 49 4.2.3. Η αλλοηποπία ηων μεηάλλων 49 4.2.4. Η κπςζηάλλωζη ηων μεηάλλων 51 4.2.5. Αηέλειερ και παπαμοπθώζειρ ηων μεηαλλικών κπςζηάλλων 55 4.3. ΜΗΥΑΝΙΚΗ ΤΜΠΔΡΙΦΟΡΑ ΣΧΝ ΜΔΣΑΛΛΧΝ 58 4.3.1. Δλαζηική παπαμόπθωζη 58 4.3.2. Πλαζηική παπαμόπθωζη ηων μεηάλλων 59 4.3.3. Δνδοηπάσςνζη και ανακπςζηάλλωζη 63 4.3.4. Κόπωζη ΣΧΝ μεηάλλων 67 4.4. ΗΛΔΚΣΡΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ ΣΧΝ ΜΔΣΑΛΛΧΝ 67 4.5. ΘΔΡΜΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ ΣΧΝ ΜΔΣΑΛΛΧΝ 69 4.5.1. Σηξη 69 4.5.2. Θεπμική διαζηολή 70 4.5.3. Θεπμική αγωγιμόηηηα 70 4. ΜΔΣΑΛΛΙΚΑ ΤΛΙΚΑ II. ΚΡΑΜΑΣΑ 71 5.1. ΓΔΝΙΚΑ 71

5.2. ΣΔΡΔΑ ΓΙΑΛΤΜΑΣΑ 73 5.2.1. ηεπεά διαλύμαηα ανηικαηάζηαζηρ 74 5.2.2. ηεπεά διαλύμαηα παπεμβολήρ 76 5.3 ΜΔΟΜΔΣΑΛΛΙΚΔ Ή ΓΙΑΜΔΣΑΛΛΙΚΔ ΔΝΧΔΙ 77 5.4. ΓΙΑΓΡΑΜΜΑΣΑ ΙΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΔΧΝ 79 5.4.1. Γιάγπαμμα θάζεων δύο μεηάλλων πληπώρ δια λιηών ζηην ςγπή και ζηεπεή καηάζηαζη 82 5.4.1.1. Γιάσςζη 87 5.4.1.2.. Φύξη ζε ζςνθήκερ εκηόρ ιζοπποπίαρ - Μικποδιαθοπιζμόρ και ομογενοποίηζη 88 Ill 5.4.1.3. Ιδιότητες των στερεών διαλυμάτων 89 4. Διάγραμμα φάσεων δύο μετάλλων πλήρως διαλυτών στην υγρή και εντελώς αδιάλυτων στη στερεή κατάσταση 90 5. Διάγραμμα φάσεων δύο μετάλλων πλήρως διαλυτών στη υγρή και μερικώς διαλυτών στη στερεή κατάσταση 96 2.4.3 Ιδιότητες των κραμάτων ευτηκτικού τύπου 100 2.4.4 κλήρυνση με γήρανση ή σκλήρυνση από καθίζηση 101 5.5. ΜΕ ΣΑΦΗΜΑΣΙΜΟΙ ΣΗ ΣΕΡΕΗ ΚΑΣΑΣΑΗ 103 3.1.2. Αλλοτροπία 103 3.1.3. Μετασχηματισμός αταξίας-τάξης 104 3.1.4. Ευτηκτοειδής αντίδραση 105 4. ΠΛΑΣΙΚΑ 106 4.

ΓΕΝΙΚΑ 106 4. ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΑ ΚΑΙ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΣΩΝ ΠΛΑΣΙΚΩΝ 108 4. Κρυσταλλικά και άμορφα πλαστικά 108 4. Μηχανικές ιδιότητες των πλαστικών 111 4. ΘΕΡΜΟΠΛΑΣΙΚΑ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΛΗΡΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΛΤΜΕΡΗ 112 4. θερμοπλαστικά 112 4. Θερμοσκληραινόμενα 115 4. ΜΟΡΥΟΠΟΙΗΗ ΣΩΝ ΠΛΑΣΙΚΩΝ 117 5. ΚΕΡΑΜΙΚΑ 119 5. ΓΕΝΙΚΑ 119 5. ΦΗΜΙΚΗ ΤΣΑΗ ΚΑΙ ΔΟΜΗ ΣΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ 120 3.1.5 ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΣΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ 120 3.1.6 ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΓΙΑ ΣΕΦΝΙΚΕ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΦΑΝΙΚΕ ΕΥΑΡΜΟΓΕ 121 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 123 1. ΕΙΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΕ ΑΡΦΕ ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΙ ΕΥΑΡΜΟΓΗ ΣΩΝ ΤΛΙΚΩΝ Από τα βιβλία της Ιστορίας γνωρίζουμε ότι τα σημαντικότερα στάδια της

εξέλιξης του ανθρώπινου πολιτισμού είναι η Λίθινη Εποχή και η Εποχή του Φαλκού και του ιδήρου. Ο διαχωρισμός αυτός γίνεται με κριτήριο το βασικό υλικό πάνω στο οποίο οικοδομήθηκε η ανάπτυξη των κοινωνιών κάθε εποχής. Σα παραπάνω βέβαια αναφέρονται στις απαρχές της Ιστορίας. Με την πάροδο των χρόνων ο αριθμός και το είδος των υλικών που οι άνθρωποι είχαν στη διάθεσή τους αυξήθηκε σημαντικά. Σον 19ο αιώνα η δυνατότητα της βιομηχανικής παραγωγής χάλυβα και της εκμετάλλευσης της δύναμης του ατμού και άλλων μορφών ενέργειας συνέβαλαν σημαντικά στην αλματώδη ανάπτυξη της τεχνολογίας. Σο γεγονός αυτό και οι συνέπειες του σε κοινωνικό επίπεδο έδωσαν στην εποχή αυτή το χαρακτηρισμό Βιομηχανική Επανάσταση. τη σημερινή εποχή οι άνθρωποι στις τεχνολογικά ανεπτυγμένες χώρες έχουν στη διάθεσή τους ένα τεράστιο αριθμό διαφόρων ειδών υλικών, με μεγάλη ποικιλία ιδιοτήτων, τα οποία καλύπτουν ενα μεγάλο εύρος εφαρμογών. ε αυτά συνεχώς προστίθενται καινούρια βιομηχανικά προϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούνται για την κάλυψη νέων αναγκών ή για την αντικατάσταση άλλων παλαιότερων υλικών. το σημείο αυτό πρέπει να σημειωθεί ότι ως υλικά χαρακτηρίζονται όλα τα σώματα, στερεά κατά κανόνα, τα οποία προορίζονται για χρήση στη βιομηχανία, κυρίως για μηχανολογικές κατασκευές. Έτσι στα υλικά δεν περιλαμβάνονται τα καύσιμα, τα λιπαντικά, ψυκτικά αέρια ή υγρά που βρίσκουν εφαρμογή σε βιομηχανικές χρήσεις. Σα μηχανολογικά υλικά γενικά διαιρούνται σε τρεις μεγάλες τάξεις: μεταλλικά υλικά (μέταλλα και κράματα), τα πολυμερή (κυρίως τα πλαστικά) και τα κεραμικά, τα οποία θα εξετασθούν σε επόμενα κεφάλαια. * Η κειέηε θαη ν ζρεδηαζκόο είλαη ηα πξώηα ζηάδηα ηεο θαηαζθεπήο νπνηνπδήπνηε βηνκεραληθνύ πξντόληνο. Καη απηά πξνθαζνξίδνληαη νξηζκέλα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά πνπ αθνξνύλ ζηηο συνθήκες εφαρμογής ηεο ζπγθεθξηκέλεο θαηαζθεπήο, νη νπνίεο δηαθξίλνληαη ζε ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο, πεξηβάιινληνο θαη θαηεξγαζίαο. Οη συνθήκες λειτουργίας ζρεηίδνληαη κε ηνλ ξόιν πνπ θαιείηαη λα δηαδξακαηίζεη ην πξντόλ, αλ δει. ζα είλαη κηα απιή θαηαζθεπή ή ζα απνηειεί ηκήκα θάπνηνπ πνιππινθόηεξνπ ζπζηήκαηνο. Οη τα συνθήκες περιβάλλοντος καθορίζουν εξωτερικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία του προϊόντος, π.χ. υψηλές ή χαμηλές Θερμοκρασίες, επαφή με νερό ή χημικές ουσίες κλπ. Σέλος, οι συνθήκες κατεργασίας αφορούν στις επεμβάσεις που

πρέπει να γίνουν στο οποιοδήποτε υλικό επιλεγεί για τη συγκεκριμένη κατασκευή, έτσι ώστε να αποκτήσει το απαιτούμενο σχήμα, ορισμένες διαστάσεις ή άλλα σχετικά φυσικά χαρακτηριστικά. Οπως φαίνεται από τα προηγούμενα, η επιλογή του/των κατάλληλου/ων υλικου/ών από τα οποία θα κατασκευασθεί το όποιο προϊόν έχει σχεδιασθεί είναι καθοριστικός παράγοντας που εξασφαλίζει τη σωστή λειτουργία του. Σο βασικό κριτήριο επιλογής ενός υλικού είναι η επιθυμητή συμπεριφορά του. δηλ. η ικανότητά του να ανταποκρίνεται στις συνθήκες εφαρμογής που έχουν προκαθοριστεί. Η λειτουργική συμπεριφορά ενός υλικού αναφέρεται στην δυνατότητά του να εγγυάται τη σταθερότητα για σχετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα, την αξιοπιστία ή ευστοχία και την ασφαλεία της κατασκευής. Επίσης, τα φυσικά χαρακτηριστικά των υλικών, δηλ. το βάρος, το μέγεθος, η εξωτερική μορφή τους πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη, διότι αποτελούν μια σημαντική παράμετρο της συμπεριφοράς τους. Οσα αναφέρθηκαν παραπάνω αποτελούν μια υπεραπλουστευμένη εκδοχή των βασικών αρχών που διέπουν την εφαρμογή των υλικών. Σο πρόβλημα της επιλογής κατάλληλου υλικού για συγκεκριμένη κατασκευή είναι συχνά εξαιρετικά περίπλοκο και μπορεί να επιδέχεται πολλές λύσεις. Άλλοι παράγοντες, όπως π.χ. η διαθεσιμότητα των υλικών, το οικονομικό κόστος, η προστασία του περιβάλλοντος και οι απαιτήσεις των καταναλωτών καθιστούν την επιλογή ακόμη δυσκολότερη. Ωστόσο, οι ιδιότητες των υλικών οι οποίες περιγράφουν τη συμπεριφορά τους όταν αυτά βρίσκονται κάτω από την επίδραση διαφόρων μορφών ενέργειας μπορούν να αποτελέσουν ενα βασικό παράγοντα, αν όχι για την επιλογή, τουλάχιστο για τον αποκλεισμό της χρήσης ορισμένων σωμάτων σε συγκεκριμένες κατασκευές η προϊόντα. Οι ιδιότητες, όμως, όλων των σωμάτων εξαρτώνται άμεσα από τη φύση τους. δηλ. από τη δομή τους. τα επόμενα θα γίνουν σχετικές αναφορές στη δομή και περιγραφή των σπουδαιοτέρων ιδιοτήτων των υλικών.

/ 2. Η ΥΤΗ ΣΩΝ ΤΛΙΚΩΝ Η ΗΜΑΙΑ ΣΗ ΔΟΜΗ Σο πρόβλημα της φύσης της ύλης και των υλικών απασχόλησε επί των άνθρωπο και αποτέλεσε πεδίο μελέτης των φιλοσόφων και των επιστημόνων. ήμερα είναι πια γνωστό ότι όχι μόνο το είδος των υλικών μονάδων τα οποία οικοδομούν ' τα διάφορα σώματα, αλλά κυρίως ο τρόπος με τον οποίο αυτές συνδέονται και οργανώνονται στο χώρο. με αλλα λόγια η δομή τους, συνιστά τον καθοριστικό παράγοντα που κάνει τα υλικά να διαφέρουν μεταξύ τους. Οι διαφορές που παρατηρούνται ανάμεσα στα υλικά εντοπίζονται κυρίως στις ιδιότητες τους, δηλ. στη συμπεριφορά τους κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες εφαρμογής. Επομένως, η γνώση της δομής των υλικών μας επιτρέπει να προβλέψουμε πολλές από τις τις ιδιότητές τους και καθιστά την επιλογή του κατάλληλου για κάθε χρήση προϊόντος ευκολότερη. 2.1 ΤΝΣΟΜΗ ΑΝΑΚΟΠΗΗ ΣΗ ΔΟΜΗ ΣΗ ΤΛΗ Πριν επιχειρηθεί μια πρώτη προσέγγιση του προβλήματος της δομής των υλικών, είναι σκόπιμο να γίνει μία πολύ συνοπτική, υπεραπλουστευμένη ανασκόπιση της δομής της ύλης γενικά, οποία θεωρείται γνωστή από το μάθημα της Γενικής Χημείας. Ως γνωστό, στη φύση υπάρχουν 92 χημικά στοιχεία, ουσίες που δεν μπορούν να συντεθούν από άλλες ή να διαιρεθούν σε άλλες ουσίες. Σο ελάχιστο σωματίδιο ενός στοιχείου που έχει αυτόνομη ύπαρξη είναι το άτομο. Κάθε άτομο αποτελείται από τρία θεμελιώδη συστατικά: τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια. το άτομο υπάρχουν δύο περιοχές: ο πυρήνας, στο κέντρο του, που έχει θετικό ηλεκτρικό φορτίο και αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια και ένα σύστημα ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένες ενεργειακές στάθμες, οι οποίες ονομάζονται ηλεκτρονικές στιβάδες. Η μάζα του ατόμου βρίσκεται σχεδόν όλη συγκεντρωμένη στον πυρήνα, ενώ ο όγκος του είναι ο χώρος που περικλείει όλες τις ηλεκτρονικές στιβάδες. Εξ ορισμού το άτομο είναι ένα ηλεκτρικώς ουδέτερο σύστημα, διότι ο αριθμός των πρωτονίων (θετικών φορτίων) του πυρήνα είναι ίσος με τον αριθμό ΣΩΝ ηλεκτρονίων (αρνητικών φορτίων) που κινούνται στις ηλεκτρονικές στιβάδες. Τα άτομα των διαφόρων στοιχείων διαφέρουν μεταξύ τους ώς προς το φορτίο και τη μάζα. Έχουν δηλ. διαφορετικό αριθμό πρωτονίων (και κατ επέκταση ηλεκτρονίων) και νετρονίων. Ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρονικών στιβάδων κάθε ατόμου είναι σημαντικός παράγοντας ο οποίος καθορίζει τις ιδιότητες τού στοιχείου. Ιδιαίτερη σημασία έχει ο αριθμός των ηλεκτρονίων (από 1 μέχρι 8) που

/ κινούνται στη εξώτατη στιβάδα ή στιβάδα σθένους, διότι από αυτόν εξαρτάται το είδος των χημικών ενώσεων που μπορεί να σχηματίσει όταν αντιδρά με άλλα στοιχεία. 2.2. ΦΗΜΑΣΙΜΟ ΦΗΜΙΚΩΝ ΕΝΩΕΩΝ - ΦΗΜΙΚΟΙ ΔΕΜΟΙ Ο σχηματισμός οποιασδήποτε. χημικής ένωσης προϋποθέτει γενικά ανακατατάξεις των ηλεκτρονίων των ατόμων των επιμέρους στοιχείων, έτσι ώστε η στιβάδα σθένους κάθε ατόμου (με εξαίρεση αυτό του υδρογόνου) να αποκτήσει οκτώ ηλεκτρόνια. Με τη συμπλήρωση της στιβάδας σθένους με τον μέγιζηο αριθμό ηλεκτρονίων που μπορεί αυτή να περιλάβει (2 ή 8 κατά περίπτωση) τα άτομα περιέρχονται σε σταθερότερη κατάσταση, διότι η δυναμική τους ενέργεια ελαττώνεται. Οι ανακατατάξεις αυτές, αποτέλεσμα των οποίων είναι ο σχηματισμός χημικών δεσμών, δηλ. ισχυρών δυνάμεων οι οποίες αναπτύσσονται μεταξύ των ατόμων των στοιχείων που απαρτίζουν την ένωση, συνίστανται (ανάλογα με το είδος των ατόμων) είτε σε μεταφορά, είτε σε από κοινού συνεισφορά ηλεκτρονίων. 2.2.1. Ετεροπολικός ή ιονικός δεσμός Ο χημικός δεσμός που δημιουργείται όταν μεταφέρονται ένα ή περισσότερα (το πολύ τρία) ηλεκτρόνια από ένα άτομο σε άλλο. χαρακτηρίζεται ως ετεροπολικός ή ιονικός. Συπικό παράδειγμα ένωσης που σχηματίζεται με τέτοιου είδους δεσμό είναι το χλωριούχο νάτριο. Η κατανομή των ηλεκτρονίων στα ατομα των δύο επιμέρους στοιχείων που απαρτίζουν την ένωση είναι η εξής: το άτομο του νατρίου έχει ένα μόνον ηλεκτρόνιο στη στιβάδα σθένους και οκτώ ηλεκτρόνια στην αμέσως προηγούμενη, ενώ το άτομο του χλωρίου έχει στη στιβάδα σθένους επτά ηλεκτρόνια. Η προφανής ηλεκτρονική ανακατάταξη στην περίπτωση αυτή είναι η μεταφορά ενός ηλεκτρονίου από το άτομο του νατρίου (αποβολή) στο άτομο του χλωρίου (πρόσληψη). Έτσι τα άτομα και των δύο στοιχείων αποκτούν από οκτώ ηλεκτρόνια στη στιβάδα σθένους τους. νάηπιο σλώπιο σλωπιούσο νάηπιο Με ηελ πξόζιεςε όκσο θαη ηελ απνβνιή ειεθηξνλίσλ δηαηαξάζζεηαη ε ειεθηξηθή νπδεηεξόηεηα ησλ αηόκσλ θαη πξνθύπηνπλ αληίζηνηρα αξλεηηθά θαη ζεηηθά θνξηηζκέλα ζσκαηίδηα, ηα ιόντα. Τα εηεξώλπκα απηά ηόληα έιθνληαη θαη ελώλνληαη κεηαμύ ηνπο κε ειεθηξνζηαηηθέο δπλάκεηο (δπλάκεηο Coulomb), ζρεκαηίδνληαο ελώζεηο. Ο δεζκόο πνπ

/ δδιζμονβείηαζ ακάιεζα ζηα ακηίεεηα θμνηζζιέκα ζυκηα μκμιάγεηαζ ετεροπολικός ή ιονικός. Θα πνέπεζ ςζηυζμ κα ζδιεζςεεί, υηζ μζ εηενμπμθζηέξ εκχζεζξ απμηεθμφκηαζ απυ γεφβδ ζυκηςκ ιυκμκ υηακ ανίζημκηαζ ηάης απυ αοζηδνά ηαεμνζζιέκεξ ζοκεήηεξ ηαζ ζε αένζα ηαηάζηαζδ. ηδ ζηενεή ηαηάζηαζδ ηάεε ζυκ πενζαάθθεηαζ απυ ηαζ ζοκδέεηαζ ιε μνζζιέκμ ανζειυ εηενςκφιςκ ζυκηςκ. Δηζζ ζπδιαηίγμκηαζ ζηαεενά ηνοζηαθθζηά πθέβιαηα, δδθαδή ηακμκζηέξ ηνζζδζάζηαηεξ δζαηάλεζξ ζυκηςκ μζ μπμίεξ επακαθαιαάκμκηαζ ζημ πχνμ. 2.2.2. Ομοιοπολικός δεσμός Ορισμένα στοιχεία, όταν ενώνονται μεταξύ τους, αποκτούν ευσταθή ηλεκτρονική διαμόρφωση με την από κοινού συνεισφορά ενός ή περισσοτέρων ηλεκτρονίων, τα οποία σχηματίζουν ζεύγος/η που ανήκει/ουν εξίσου σε κάθε άτομο. Ο δεσμός που δημιουργείται στην περίπτωση αυτή ονομάζεται ομοιοπολικός και οι ενώσεις που προκύπτουν χαρακτηρίζονται ως ομοιοπολικές. Σο ελάχιστο σωματίδιο μιας ομοιοπολικής ένωσης, το οποίο μπορεί να υπάρξει ελεύθερο κάτω από κανονικές συνθήκες και να διατηρεί τις ιδιότητες της ένωσης ονομάζεται μόριο. Οπως είναι γνωστό, τα περισσότερα φυσικά αέρια (εκτός από τα ευγενή) είναι διατομικά. αποτελούνται δηλαδή από μόρια που έχουν προκύψει από τη συνένωση ομοίων ατόμων. Σέτοιου είδους στοιχειακά μόρια σχηματίζονται με τη μεσολάβηση ομοιοπολικού δεσμού, όπως φαίνεται στα παρακάτω παραδείγματα: μόπιο θθοπίος μόπιο ςδπογόνος

/ την πρώτη περίπτωση τα δύο άτομα του φθορίου, τα οποία έχουν στη στιβάδα σθένους επτά ηλεκτρόνια, αποκτούν ευσταθή ηλεκτρονική διαμόρφωση οκτώ ηλεκτρονίων με την από κοινού συνεισφορά ενός ηλεκτρονίου. Με τον ίδιο τρόπο τα ατομα του υδρογόνου συμπληρώνουν την εξώτατη στιβάδα τους. η οποία δεν μπορεί να περιλάβει περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια. Αλλα παραδείγματα ενώσεων που αποτελούνται από δύο διαφορετικά στοιχεία και των οποίων το μόριο σταθεροποιείται με ένα ή περισσότερους ομοιοπολικούς δεσμούς είναι τα παρακάτω: υδροφθόριο νερό

8 ηεηρατλωράνθρακας Ο σχηματισμός στοιχειακού μορίου (Η 2, F 2 κλπ.), που προϋποθέτει την ένωση ομοίων ατόμων, θεωρείται ως η ιδανική περίπτωση ομοιοπολικού δεσμού. Κατ αυτή, το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων κατανέμεται ομοιόμορφα και συμμετρικά ανάμεσα στα συνδεδεμένα άτομα και τότε ο δεσμός χαρακτηρίζεται ως μη πολικός. Αντίθετα, όταν δύο διαφορετικά άτομα συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό, τότε παρατηρούμε ότι το άτομο του πιο ηλεκτραρνητικού στοιχείου έλκει προς την περιοχή του το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μη συμμετρική κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου μεταξύ των ατόμων και τη μετατόπιση του κέντρου του αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου προς το μέρος του πιο ηλεκτραρνητικού στοιχείου. Ετσι, παρόλο που δεν γίνεται μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο. το μόριο συμπεριφέρεται σαν ηλεκτρικό δίπολο και τότε ο δεσμός χαρακτηρίζεται ως πολικός. την περίπτωση π.χ. του υδροφθορίου, το φθόριο που είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το υδρογόνο έλκει το ηλεκτρονικό ζεύγος προς το μέρος του. Η μετατόπιση αυτή του ηλεκτρονικού ζεύγους συνεπάγεται την ηλεκτρική φόρτιση, τόσο του ατόμου του φθορίου όσο και του υδρογόνου. Ετσι στην περιοχή του μορίου κοντά στό φθόριο εμφανίζεται αρνητικό μερικό φορτίο (δηλαδή κλάσμα του στοιχειώδους ηλεκτρικού φορτίου), που συμβολίζεται με δ', ενώ στη γειτονική πρός το υδρογόνο περιοχή εμφανίζεται θετικό μερικό φορτίο δ + : 2.3. ΑΛΛΟΙ ΣΤΠΟΙ ΔΕΜΩΝ Οι δεσμοί που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι αυτοί με τους οποίους κατεξοχήν σταθεροποιούνται οι χημικές ενώσεις, γι αυτό και ονομάζονται πρωτεύοντες. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλοι τύποι δεσμών, οι δευτερεύοντες, οι

10 2.3.2. Δυνάμεις Van der Waals Μεταξύ των μορίων των (φυσικών) αερίων, όπως επίσης και ορισμένων υγρών και στερεών αναπτύσονται ασθενείς δεσμοί, που ονομάζονται δυνάμεις van der Waals. Οι δυνάμεις αυτές οφείλονται είτε στη θέση που έχουν τα ηλεκτρόνια μέσα στα μόρια των ενώσεων σε μια δεδομένη στιγμή, είτε στην ενδεχόμενη πολικότητα των μορίων. Οι δυνάμεις van der Waals είναι ηλεκτροστατικές ως προς τη φύση τους, δρούν σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις (310 Α) και είναι υπεύθυνες για την εμφάνιση σημαντικών φυσικοχημικών φαινομένων. 2.3.3. Μεταλλικός δεσμός 'Οταν τα άτομα των μετάλλων ενώνονται μεταξύ τους στη στερεή κατάσταση δημιουργείται ιδιαίτερος τύπος δεσμού, που οφείλεται στην ιδιάζουσα δομή των ατόμων τους. Σα ηλεκτρόνια της εξώτατης στιβάδας των ατόμων των μετάλλων είναι πολύ απομακρυσμένα από τον πυρήνα και σχετικά χαλαρά συνδεδεμένα. Ετσι, μπορούν εύκολα να μετακινούνται από άτομο σε άτομο, σχηματίζοντας ένα "νέφος ελεύθερων ηλεκτρονίων που διαχέεται και κινείται μέσα στη μάζα τον μετάλλου. Αυτή η κατάσταση έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία θετικά φορτισμένων ιόντων και την ανάπτυξη ελκτικών ηλεκτροστατικών δυνάμεων ανάμεσα σ' αυτά και τα ελεύθερα κινούμενα ηλεκτρόνια: (Οι δυνάμεις αυτές, που ονομάζονται μεταλλικός δεσμός, δεν παρουσιάζουν μεγάλη ισχύ και έτσι εξηγείται γιατί ορισμένα μέταλλα (π.χ. το κάλιο. το νάτριο.

11 το λίθιο κλπ.) είναι πολύ μαλακά. Αντίθετα, άλλα μέταλλα (κυρίως αυτά που ανήκουν στις ομάδες των μεταβατικών στοιχείων) παρουσιάζουν μεγάλη σκληρότητα και αντοχή, επειδή ο μεταλλικός δεσμός τους σταθεροποιείται ακόμα περισσότερο με τη δημιουργία ενός είδους ομοιοπολικού δεσμού, ο οποίος σχηματίζεται με τη συνεισφορά ηλεκτρονίων όχι της στιβάδας σθένους, αλλά της αμέσως προηγούμενης. 2.4. ΟΙ ΚΑΣΑΣΑΕΙ ΣΗ ΤΛΗ ΚΑΙ Η ΔΟΜΗ ΣΩΝ ΣΕΡΕΩΝ Η ύλη, όπως είναι γνωστό, απαντά σε τρείς διαφορετικές μορφές. την αέρια, την υγρή και τη στερεή, που ονομάζουμε καταστάσεις. Η κατάσταση στην οποία βρίσκεται μια συκεκριμένη ουσία εξαρτάται από την θερμοκρασία και την ατμοσφαιρική πίεση. Εάν αλλάζουν οι εξωτερικοί αυτοί παράγοντες, τότε παρατηρείται μετάβαση από τη μία κατάσταση σε άλλη. (χ. 2.1). Γενικά, κάθε τέτοια μεταβολή συνοδεύεται είτε από απορόφηση. είτε από έκλυση ενέργειας. Ετσι. όταν ένα στερεό τήκεται αποροφάται θερμότητα, ενώ όταν ένα υγρό στερεοποιείται τότε εκλύεται θερμότητα. Η διάκριση των καταστάσεων γίνεται με βάση είτε την ελαστικότητα του σχήματος και του όγκου τους. είτε την.μέση ελεύθερη διαδρομή των υλικών μονάδων τους. χήμα 2.1. Ο κύκλος μετάβασης από τη μια κατάσταση σε άλλη

20 Σα αέρια δεν έχουν ορισμένο όγκο και σχήμα. Η διάταξη των μορίων τους δεν είναι καθορισμένη, επειδή οι δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους είναι ασθενείς, ενώ η μέση ελεύθερη διαδρομή τους είναι μεγάλη. Σα υγρά από την άλλη μεριά, έχουν ορισμένο όγκο. άλλα οχι σχήμα. Οπως και στα αέρια, οι υλικές τους μονάδες (μόρια ή ιόντα) δεν έχουν ορισμένη διάταξη, αλλά οι δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ τους είναι σημαντικές, χωρίς να είναι πολύ μεγάλες, και η μέση ελεύθερη διαδρομή τους είναι σχετικά μικρή. Σέλος. τα στερεά είναι σώματα που χαρακτηρίζονται από τη σταθερότητα του σχήματος και του όγκου τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι παρουσιάζουν, σε σύγκριση με τις άλλες καταστάσεις της ύλης, το μεγαλύτερο βαθμό τάξης. Με άλλα λόγια, η διάταξη των σωματιδίων από τα οποία αποτελούνται (μόρια, ιόντα ή άτομα) είναι απόλυτα καθορισμένη. Η μέση ελεύθερη διαδρομή των υλικών μονάδων των στερεών θεωρείται μηδαμινή διότι, παρόλο ότι τα σωματίδια τους βρίσκονται σε διαρκή κίνηση, στην πραγματικότητα δεν αλλάζουν θέση, αλλά περιορίζονται απλώς σε δονήσεις γυρω ατό ένα κέντρο ισορροπίας. Γενικά, η δομή των στερεών σταθεροποιείται με τις πολύ ισχυρές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των σωματιδίων τους. Οι δυνάμεις αυτές, όπως θα δούμε παρακάτω, διαφέρουν ως προς τη φύση τους με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται μεγάλες διαφορές στις ιδιότητες των στερεών. Σα στερεά διακρίνονται. ανάλογα με την κανονικότητα της, διάταξης των σωματιδίων τους στο χώρο. σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τα κρυσταλλικά και τα άμορφα. 2.3.1. Κρυσταλλικά στερεά Κρυσταλλικά είναι τα στερεά εκείνα στα οποία οι δομικές μονάδες διατάσσονται συμμετρικά και κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να εμφανίζονται ως κυρτά (δηλ. χωρίς εισχωρούσες δίεδρες γωνίες) γεωμετρικά πολύεδρα. Η εξωτερική αυτή πολυεδρική μορφή γίνεται συχνά αντιληπτή χωρίς τη βοήθεια μικροσκοπίου, ιδίως όταν πρόκειται για σώματα σχετικά μεγάλου μεγέθους. Γενικά, τα κρυσταλλικά σώματα είναι ομογενή και μέσα, δηλαδή έχουν διανυσματικές ιδιότητες που μεταβάλλονται ασυνεχώς. Στο σημείο απηό πξέπεη λα δηεπθξηληζζεί όηη ε έλλνηα ηνπ ηζόηξνπνπ ή αληζόηξνπνπ αλαθέξεηαη ζε θάπνηα ζπγθεθξηκέλε ηδηόηεηα, δηόηη έλα ζώκα κπνξεί λα είλαη ηζόηξνπν σο πξνο

21 κία ηδηόηεηα θαη αληζόηξνπν σο θάπνηα άιιε (π.ρ. ην νξπθηό άλας είναι ισότροπο ως προς την ταχύτητα του φωτός ενώ είναι ανισότροπο ως προς την ελαστικότητα). Ενα σώμα εξάλλου είναι (φυσικώς) ομογενές εάν σε παράλληλες διευθύνσεις μέσα στη μάζα του η εξεταζόμενη ιδιότητα έχει σταθερή τιμή. Πολλές από τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των κρυσταλλικών σωμάτων είναι έκφραση της ανισοτροπίας τους. Με τον όρο αυτό χαρακτηρίζουμε το φαινόμενο εκείνο κατά το οποίο πολλές από τις ιδιότητες ενός σώματος, σε κάποιο σημείο του, έχουν διαφορετικό μέγεθος κατά τις διάφορες διευθύνσεις γύρω) από το σημείο αυτό. Η εξωτερική πολυεδρική μορφή πολλών κρυστάλλων που απαντούν ελεύθεροι στη φύση (π.χ. ορυκτά, πετρώματα κλπ.) οφείλεται στην μηχανική ανισοτροπία τους. το γεγονός, δηλαδή, ότι υπάρχουν ορισμένα επίπεδα στά κρυσταλλικά σώματα που παρουσιάζουν ελάχιστη αντίσταση στη θραύση. Κατά συνέπεια, οι κρύσταλλοι θραύονται κατά τη διεύθυνση αυτών των επιπέδων, τα οποία ονομάζονται επίπεδα σχισμού, και κατά τρόπο ώστε οι εξωτερικές έδρες των θραυσμάτων τους να είναι παράλληλες προς τα επίπεδα αυτά. Εκτός από την κανονικότητα ως προς τη δομή και την ανισοτροπία. μία ακόμα χαρακτηριστική ιδιότητα των κρυσταλλικών σωμάτων (που τα διακρίνει από τα άμορφα) είναι το ορισμένο σημείο τήξης τους. Κάθε καθαρή κρυσταλλική ουσία, με την προϋπόθεση ότι η ατμοσφαιρική πίεση παραμένει αμετάβλητη, τήκεται πάντοτε στην ίδια θερμοκρασία, η οποία διατηρείται αμετάβλητη καθόλη τη διάρκεια της μετάβασης από τη στερεή στην υγρή κατάσταση (χ. 2.2).

22 χήμα 2.2. Καμπύλη τήξης κρυσταλλικού στερεού 2.4.1.1 τοιχεία κρυσταλλικής συμμετρίας- Κρυσταλλικά συστήματα Οι κρύσταλλοι, λόγω της πολυεδρικής τους μορφής, παρουσιάζουν ορισμένα στοιχεία γεωμετρικής συμμετρίας τα οποία χρησιμοποιούνται για την περιγραφή τους. Σα στοιχεία αυτά είναι επίπεδα, άξονες, σημεία και κέντρα συμμετρίας. Με βάζε ηα ζηνηρεία ζπκκεηξίαο ηνπο, ηα θξπζηαιιηθά ζώκαηα θαηαηάζζνληαη σε διάφορα κρυσταλλικά συστήματα. Κάθε σύστημα περιλαμβάνει κρυστάλλους που παρουσιάζουν τα στοιχεία συμμετρίας ορισμένου πολυέδρου. Σο τυπικό αυτό πολύεδρο δίνει το όνομά του στο αντίστοιχο σύστημα (χ. 2.3).

23 χήμα 2.3. Κρυσταλλικά συστήματα: 1. Κυβικό, 2. Εξαγωνικό, 3. Σετραγωνικό 4. Σριγωνικό ή Ρομβοεδρικό, 5. Ορθορομβικό, 6. Μονόκλινες. 7. Σρίκλινες Σα κύρια κρυσταλλικά συστήματα είναι τα εξής επτά: α. Κυβικό, τυπικό πολύεδρο: κύβος β. Εξαγωνικό, ηππηθό πνιύεδξν: νξζό πξίζκα κε βάζε θαλνληθό εμάγσλν γ. Σριγωνικό ή ρομβοεδρικό, τυπικό πολύεδρο: ρομβόεδρο (εξάεδρο του οποίου όλες οι έδρες είναι ίσοι ρόβμοι) δ. Σετραγωνικό, τυπικό πολύεδρο: ορθό πρίσμα με βάση τετράγωνο ε. Ορθορομβικό, τυπικό πολύεδρο: ορθό πρίσμα βε βάση ρόμβο στ. Μονόκλινες, τυπικό πολύεδρο: πλάγιο πρίσμα με βάση ρόμβο ζ. Σρίκλινες, τυπικό πολύεδρο: πλάγιο παραλληλεπίπεδο. Οι γεωμετρικές ιδιότητες των κρυστάλλων, που αναφέρθηκαν πιό πάνω, είναι εξωτερικές εκδηλώσεις της ιδιαιτερότητας της δομής τους. Η διάταξη των υλικών μονάδων (μορίων, ιόντων ή ατόμων) των κρυσταλλικών σωμάτων έχει ερευνηθεί με φάσματα περίθλασης ακτινών X. Έτσι, σήμερα μας είναι πια 'γνωστή η εσωτερική τοπογραφία των περισσοτέρων κρυστάλλων και έχει επιβεβαιωθεί η άποψη ότι η διάταξη των σωματιδίων τους συνίσταται σε τριπλή, κανονική, περιοδική επανάληψή τους στο χώρο, έτσι ώστε να σχηματίζονται τρισδιάστατα κρυσταλλικά πλέγματα (χ.2.4β). (β)

24 (α) χήμα 2.4. τοιχειώδες κύτταρο (α) και κρυσταλλικό πλέγμα (β) Σο κρυσταλλικό πλέγμα μπορεί να ορισθεί ως μια τρισδιάστατη κατανομή σωματιδίων, περιοδικά επαναλαμβανόμενη, η οποία πρέπει απαραίτητα να πληροί τον εξής όρο: κάθε σωματίδιο να περιβάλεται από απολύτως όμοια σωματίδια. Παρά το γεγονός ότι οι κρύσταλλοι έχουν πεπερασμένες διαστάσεις, επειδή τα σωματίδια από τα οποία αποτελούνται έχουν απειροελάχιστο μέγεθος (π.χ ένας μικροσκοπικός κρύσταλλος χαλκού διαμέτρου 0.1 mm αποτελείται από πενίπμο 10 16 άημια), δ δζάηαλδ αοηή ιπμνεί κα εεςνδεεί υηζ επεηηείκεηαζ ζημ άπεζνμ ηαζ πνμξ υθεξ ηζξ δζεοεφκζεζξ ζημ πχνμ. Η ακηζπνμζςπεοηζηή ιμκάδα ημο ηνοζηαθθζημφ πθέβιαημξ, δδθαδή δ ζημζπεζχδδξ δζάηαλδ πμο δζαηδνεί υθα ηα ζημζπεία ηδξ βεςιεηνζηήξ ζοιιεηνίαξ ημο ζοζηήιαημξ, μκμιάγεηαζ θπςειίδα ή ζηνηρεηψδεο θχηηαξν (π. 2.4α). Σμ ζημζπεζχδεξ ηφηηανμ ιπμνεί κα μνζζεεί απυ ηνείξ ηνοζηαθθμβναθζημφξ άλμκεξ Α. Β ηαζ C, εκχ δ βεςιεηνία ημο ηνοζηαθθζημφ πθέβιαημξ πενζβνάθεηαζ ζηακμπμζδηζηά ιε ηζξ ηνοζηαθθζηέξ παναιέηνμοξ (δδθ. ημ ιήημξ ηςκ ηνοζηαθθμβναθζηχκ αλυκςκ) a. b ηαζ c ηαζ ιε ηζξ βςκίεξ ιεηαλφ ηςκ αλυκςκ α.α ηαζ β. 2.4.1.2. Σχπνη θξπζηαιιηθψλ ζηεξεψλ Σμ ηνοζηαθθζηυ πθέβια, πμο ακηζπνμζςπεφεζ ηδκ ηακμκζηή δζάηαλδ ηςκ ιμνίςκ, ζυκηςκ ή αηυιςκ ζε ηάεε ηνοζηαθθζηυ ζηενευ, ελδβεί ιεκ ηδκ εζςηενζηή ημο βεςιεηνία

25 αθθά υπζ ηαζ ηζξ ζδζυηδηεξ ημο ζχιαημξ. Χζηυζμ, έπεζ δζαπζζηςεεί υηζ μζ θοζζηέξ ηαζ πδιζηέξ ζδζυηδηεξ ηςκ ηνοζηαθθζηχκ μοζζχκ ελανηχκηαζ ηονίςξ απυ ηδ θφζδ ηςκ δμιζηχκ ημοξ ιμκάδςκ ηαζ (ηαη' επέηηαζδ) απυ ημ είδμξ ηςκ δοκάιεςκ πμο ζηαεενμπμζμφκ ημ ηνοζηαθθζηυ πθέβια. Μέ αάζδ αοηυ ημ ηνζηήνζμ, μζ ηνφζηαθθμζ ηςκ ζηενεχκ ηαλζκμιμφκηαζ ζε ιμνζαημφξ, ζμκζημφξ. αημιζημφξ ή μιμζμπμθζημφξ ηαζ ιεηαθθζημφξ (Πζκ. 2.1). Σμ πθέβια ηςκ κνξηαθψλ θξπζηάιισλ απμηεθείηαζ απυ ιυνζα ζοκ δεδειέκα ιεηαλφ ημοξ ιε δοκάιεζξ van der Waals. Η δζεοεέηδζδ ηςκ ιμνίςκ ζημ ηνοζηαθθζηυ πθέβια ηαεμνίγεηαζ ηονίςξ απυ ημ ζπήια ηαζ ηδκ (πζεακή) πμθζηυηδηά ημοξ. Λυβς ηδξ ιζηνήξ ζζπφμξ ηςκ δοκάιεςκ van der Waals. μζ μοζίεξ αοηέξ πανμοζζάγμοκ αζοκήεζζηα ορδθή ηάζδ αηιχκ ηαζ παιδθυ ζδιείμ ηήλδξ. Η ζδζάγμοζα μζιή μνζζιέκςκ ζηενεχκ, υπςξ π.π. ημο ζςδίμο, ηδξ ηαιθμονάξ, ημο καθεαθζκίμο κ.ά..πμο ζπδιαηίγμοκ ηνοζηάθθμοξ αοημφ ημο ηφπμο μθείθεηαζ ζημ βεβμκυξ υηζ ηα ζχιαηα αοηά ελαπκχκμκηαζ εφημθα Γδθαδή. ιεηαααίκμοκ απυ ηδ ζηενεά ηαηεοεείακ ζηδκ αένζα ηαηάζηαζδ. Γεκζηά, ηα ζχιαηα πμο απμηεθμφκηαζ απυ ιμνζαημφξ ηνοζηάθθμοξ είκαζ ιαθαηά ηαζ εναφμκηαζ εφημθα. Δπίζδξ, δ δθεηηνζηή ημοξ αβςβζιυηδηα είκαζ πάνα πμθφ ιζηνή, επεζδή ηα δθεηηνυκζα ηςκ αηυιςκ πμο ζοκζζημφκ ηα ιυνζα δεκ είκαζ εθεφεενα ηαζ έπμοκ ελαζνεηζηά πενζμνζζιέκδ ηζκδηζηυηδηα. Η πανμοζία δεζιχκ οδνμβυκμο επδνεάγεζ ζδιακηζηά ηζξ ζδζυηδηεξ ηςκ ιμνζαηχκ ηνοζηάθθςκ. Ο πάβμξ θ.π.. πμο είκαζ ηοπζηυ πανάδεζβια ηέημζαξ πενίπηςζδξ, έπεζ ακχιαθα ορδθυ ζδιείμ ηήλδξ.

26 ρήκα 2.5. Κξπζηαιιηθή δνκή ηνπ πάγνπ Η ακηίζημζπδ ιε ημ Η 2 0 έκςζδ ημο εείμο (ημο επυιεκμο ιεηά ημ μλοβυκμ ζημζπείμο ζηδκ ίδζα μιάδα ημο πενζμδζημφ ζοζηήιαημξ) H 2 S. ζηδκ μπμία δεκ οπάνπμοκ δεζιμί οδνμβυκμο, ηήηεηαζ ζημοξ -82.9 C. Δπίζδξ, μ πάβμξ έπεζ ηνοζηαθθζηή δμιή ηαηά ηδκ μπμία ηάεε ιυνζμ κενμφ πενζαάθθεηαζ ηεηναεδνζηά απυ ηέζζενα βεζημκζηά ιυνζα (π. 2.5). εκχ ημ H 2 S ηνοζηαθθχκεηαζ ζημ ηοαζηυ ζφζηδια. Η παναηηδνζζηζηή αοηή δμιή ημο πάβμο έπεζ ζακ απμηέθεζια κα παιδθχκεζ ημ ζδιείμ ηήλδξ ημο, υηακ αολάκεζ δ πίεζδ. Πμθθέξ άθθεξ ηνοζηαθθζηέξ μοζίεξ απμηεθμφκηαζ απυ ζυκηα. Σμ ηνοζηαθθζηυ πθέβια αοηχκ ηςκ ηνληθψλ θξπζηάιισλ ζηαεενμπμζείηαζ ιε εηενμπμθζημφξ δεζιμφξ (δδθ. δθεηηνμζηαηζηέξ δοκάιεζξ Coulomb). ηδκ ηαηδβμνία αοηή ακήημοκ, ιεηαλφ άθθςκ εκχζεςκ, ηαζ ηα πζμ ημζκά άθαηα, π.π. NaCl. KCI η.α. Δπεζδή μζ δθεηηνμζηαηζηέξ δοκάιεζξ δεκ έπμοκ μνζζιέκμ πνμζακαημθζζιυ, ζηα πθέβιαηα ηςκ ηνοζηάθθςκ αοημφ ημο ηφπμο ηάεε ζυκ πενζαάθθεηαζ απυ μνζζιέκμ ανζειυ ζυκηςκ ιε ακηίεεημ θμνηίμ. Ο ανζειυξ αοηυξ μκμιάγεηαζ αξηζκφο ζχληαμεο ή ζπλαξκνγήο ηαζ ελανηάηαζ απυ ημ θυβμ ηςκ αηηζκχκ ηςκ ηαηζυκηςκ ηαζ ηςκ ακζυκηςκ. Καηά ηακυκα ζηα απθά άθαηα ηάεε ζυκ πενζαάθθεηαζ είηε απυ μηηχ, είηε απυ έλζ ζυκηα ακηζεέημο θμνηίμο ηαζ έηζζ πνμηφπηεζ, ζηδκ πνχηδ πενίπηςζδ δ δμιή ημο πήιαημξ 2.6α (CsCl) ηαζ ζηδ δεφηενδ αοηή ημο πήιαημξ 2.6α (NaCl). Σχήμα 2.6. Κξπζηαιιηθή δνκή: (α), ρισξηνχρνπ θαηζίνπ θαη (β). ρισξηνχρνπ λαηξίνπ Δπεζδή δ ζζπφξ ηςκ δθεηηνμζηαηζηχκ δοκάιεςκ πμο ακαπηφζζμκηαζ ιεηαλφ ηςκ

27 ζυκηςκ είκαζ ιεβάθδ, μζ ηνφζηαθθμζ αοημφ ημο ηφπμο έπμοκ ζδζυηδηεξ ηεθείςξ δζαθμνεηζηέξ απ' αοηέξ ηςκ ιμνζαηχκ ηνοζηάθθςκ. οβηεηνζιέκα, παναηηδνίγμκηαζ απυ ορδθά ζδιεία ηήλδξ ηαζ γέζδξ ηαζ απυ πμθφ παιδθή ηάζδ αηιχκ. Καηά ηακυκα είκαζ ελαζνεηζηά δοζδζάθοηεξ ηαζ ζπδιαηίγμοκ δζαθφιαηα ιυκμ ιε πμθφ πμθζηά οβνά. Οζ ζμκζημί ηνφζηαθθμζ πανμοζζάγμοκ ιζηνή δθεηηνζηή αβςβζιυηδηα. Αοηυ μθείθεηαζ ζημ υηζ ηα ζυκηα είκαζ ζηαεενά ζοκδεδειέκα ζημ ηνοζηαθθζηυ πθέβια ηαζ δεκ είκαζ ζε εέζδ κα ηζκμφκηαζ εθεφεενα. Οηακ υιςξ ημ ηνοζηαθθζηυ ημοξ πθέβια ηαηαζηναθεί ιε ηάπμζμ ηνυπμ (π.π. ιε ηήλδ ή δζάθοζδ), ηα ζχιαηα αοηά βίκμκηαζ ελαζνεηζημί αβςβμί ημο δθεηηνζζιμφ. Κνοζηαθθζηέξ δμιέξ πμο ζηαεενμπμζμφκηαζ ιε ημζκή ζοκεζζθμνά δθεηηνμκίςκ παναηηδνίγμοκ ημοξ νκνηνπνιηθνχο ή αηνκηθνχο θξπζηάιινπο. Οζ δμιζηέξ ιμκάδεξ αοηχκ ηςκ μοζζχκ είκαζ άημια ηα μπμία ζοκδέμκηαζ ιεηαλφ ημοξ ιε μιμζμπμθζημφξ δεζιμφξ. Σοπζηυ πανάδεζβια αημιζημφ ηνοζηάθθμο είκαζ ημ δζαιάκηζ. ' αοηυ ηάεε άημιμ άκεναηα είκαζ μιμζμπμθζηά εκςιέκμ ιε ηέζζενα βεζημκζηά άημια άκεναηα, δζαηεηαβιέκα ζηζξ ημνοθέξ ηακμκζημφ ηναέδνμο (π. 2.7). Λυβς ημο είδμοξ ηαζ ηδξ βεςιεηνίαξ ηςκ δεζιχκ, ημ δζαιάκηζ είκαζ ζηδκ πναβιαηζηυηδηα έκα ληγαληηαίν κφξην. Δάκ ζηδκ ηνοζηαθθζηή δμιή ημο δζαιακηζμφ ηα ιζζά άημια άκεναηα ακηζηαηαζηαεμφκ απυ άημια πονζηίμο, πνμηφπηεζ έκα άθθμ ηνοζηαθθζηυ ζχια ημ ηαναίδζμ ημο πονζηίμο (SiC), βκςζηυ ηαζ ςξ carborundum.

28 ρήκα 2.7. Κξπζηαιιηθή δνκή δηακαληηνχ Συζμ ημ δζαιάκηζ, υζμ ηαζ ημ carborundun είκαζ ζχιαηα ελαζνεηζηά ζηθδνά. Λυβς ηδξ ιεβάθδξ ζζπφμξ ημο μιμζμπμθζημφ δεζιμφ, αηυια ηαζ δ πάναλδ ηδξ επζθάκεζαξ ημοξ είκαζ αδφκαηδ. Σμ δζαιάκηζ ιάθζζηα εεςνείηαζ ημ ζηθδνυηενμ ζχια ζηδ θφζδ. Δπίζδξ, βζα ημκ ίδζμ θυβμ ηα ζχιαηα αοηά είκαζ δφζηδηηα. Σέθμξ, ημ δζαιάκηζ ηαζ ημ ηαναίδζμ ημο πονζηίμο είκαζ πμθφ ηαημί αβςβμί ηδξ εενιυηδηαξ ηαζ ημο δθεηηνζζιμφ. Αθθμ πανάδεζβια μιμζμπμθζημφ ηνοζηάθθμο ηαζ επίζδξ βζβακηζαίμο ιμνίμο είκαζ μ παθαγίαξ, ζημκ μπμίμ έκα άημιμ πονζηίμο εκχκεηαζ ιε ηέζζενα βεζημκζηά άημια μλοβυκμο, ηαεέκα απυ ηα μπμία είκαζ ιε ηδ ζεζνά ημο ζοκδεδειέκμ ιε άθθμ άημιμ πονζηίμο π.μ.π. Ο παθαγίαξ, υπςξ ηαζ ημ δζαιάκηζ, είκαζ εκα ζχια δφζηδηημ, ιε παιδθή δθεηηνζηή αβςβζιυηδηα ημ μπμίμ, οπυ ηδ ιμνθή ημο quartz, πανμοζζάγεζ ελαζνεηζηά ιεβάθδ ζηθδνυηδηα Μεταλλικούς κρυστάλλους, υπςξ άθθςζηε οπμδδθχκεηαζ απυ ηδκ μκμιαζία, ζπδιαηίγμοκ ηα άημια ηςκ ιεηάθθςκ ζηδ ζηενεή ηαηάζηαζδ υηακ εκχκμκηαζ ιεηαλφ ημοξ. ηδκ πενίπηςζδ αοηή δδιζμονβμφκηαζ εζδζημφ ηφπμο δεζιμί πμο μκμιάγμκηαζ ιεηαθθζημί. Οπζμ; είδαιε ζηα πνμδβμφιεκα, ηα δθεηηνυκζα ηςκ ιεηάθθςκ ιπμνμφκ κα ιεηαηζκμφκηαζ απυ άημιμ ζε άημιμ ηαζ κα ζπδιαηίγμοκ "αηιυζθαζνα δθεηνμκίςκ, δδθαδή έκα εκζαίμ εθεφεενμ δθεηηνμκζηυ κέθμ; πμο δζαπέεηαζ ιέζα ζηδ ιάγα ημο ζηενεμφ. Άιεζδ ζοκέπεζα ημο βεβμκυημξ αοημφ είκαζ δ δδιζμονβία εεηζηά θμνηζζιέκςκ ζςιαηζδίςκ πμο έπμοκ ιέβεεμξ ηαηά πμθφ ιζηνυηενμ απυ αοηυ ηςκ αηυιςκ. Έηζζ. πνμηφπημοκ ζοκεηηζηέξ, "ποηκέξ" δμιέξ πμο μκμιάγμκηαζ κεηαιιηθά πιέγκαηα. Η δζάηαλδ ηςκ ζςιαηζδίςκ ζηα πθέβιαηα αοημφ ημο ηφπμο ιπμνεί πμκδνζηά κα πανμιμζαζεεί ιε αοηή πμο έπμοκ ζθαίνεξ, ημπμεεηδιέκεξ δ ιζα δίπθα ζηδκ άθθδ υζμ πζμ ημκηά βίκεηαζ. ηδκ ζδζάγμοζα θφζδ ημο ιεηαθθζημφ δεζιμφ μθείθμκηαζ μνζζιέκεξ απυ ηζξ παναηηδνζζηζηέξ ζδζυηδηεξ ηςκ ιεηάθθςκ, πμο είκαζ ζοκμπηζηά βκςζηέξ ςξ κεηαιιηθφο ραξαθηήξαο. Έηζζ. δ ορδθή εενιζηή ηαζ δθεηηνζηή ημοξ αβςβζιυηδηα μθείθεηαζ ζηδκ εοηζκδζία ημο εθεφεενμο δθεηηνμκζημφ κέθμοξ.

29 Πίκαηαξ 2.1. Σφπμζ ηνοζηαθθζηχκ ζηενεχκ ηαζ μζ-πζμ παναηηδνζζηζηέξ ημοξ ζδζυηδηεξ ΕΙΔΟ ΚΡΤΣΑΛΛΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΣΑ ΙΔΙΟΣΗΣΕ Μμνζαημί ηνφζηαθθμζ (δοκάιεζξ van der Waals) C02,NH 3,C 6 H 6,I 2. S 8 Υαιδθυ ζδιείμ ηήλδξ, εφημθδ ελάπκςζδ, ζοκήεςξ εφεναοζηα ζχιαηα, δθεηηνζημί ιμκςηέξ Ιμκζημί ηνφζηαθθμζ (δοκάιεζξ Coulomb) Cab 2. NaCI. KNO 3 CUS0 4.SH : 0 Τρδθυ ζδιείμ ηήλδξ, εφεναζηα ζχιαηα, δθεηηνζημί αβςβμί ιυκμ οπυ ιμνθή ηδβιάηςκ ή δζαθοιάηςκ Οιμζμπμθζημί ηνφζηαθθμζ βζβακηζαζα ιυνζα: δζαιάκηζ, παθαγίαξ Τρδθυ ζδιείμ ηήλδξ, δθεηηνζημί ιμκςηέξ ή ηαημί αβςβμί Mεηαιιηθνί θξχζηαιινη φια ηα κέηαιια Μέηξηα πςειφ έσο πνιχ πςειφ ζεκείν ηήμεο, φιθηκα θαη ειαηά, εμαηξεηηθνί ειεθηξηθνί αγσγνί 2.4.1.3. Ιζνκνξθηζκφο, πνιπκνξθηζκφο, αιινηξνπία Ιζνκνξθηζκφο είκαζ ημ θαζκυιεκμ εηείκμ ηαηά ημ μπμίμ δζαθμνεηζηέ; μοζίεξ, ιε πανυιμζα ή ακάθμβδ πδιζηή ζφζηαζδ, ηνοζηαθθχκμκηαζ ζπεδυκ ηαηά ημκ ίδζμ ηνυπμ (δδθ. ιε ηζ; ίδζεξ ηνοζηαθθζηέξ ζηαεενέξ). Δπζπθέμκ, έπεζ παναηδνδεεί υηζ απυ δζαθφιαηα ζζμιυνθςκ ζςιάηςκ πνμηφπημοκ ιεζηημί ηνφζηαθθμζ. Σοπζηυ πανάδεζβια μοζζχκ πμο πανμοζζάγμοκ ημ θαζκυιεκμ ημο ζζμιμνθζζιμφ είκαζ ηα μνοηηά: αζαεζηίηδξ (CaC0 3 ), νμδμπνςζίηδξ (MnCO 3 ). ζζδδνίηδξ (FeCO 3 ). ζιζεζςκίηδξ (ZnCO 3 ) ηαζ ιαβκδζίηδξ (MgCO 3 ). Όθα ηα ιέθδ ηδ; παναπάκς ζεζνάξ, πμο είκαζ βκςζηή ςξ δ ζεζνά ημο αζαεζηίηδ, ηνοζηαθθχκμκηαζ ζημ ηνζβςκζηυ (νμιαμεδνζηυ) ζφζηδια, πανμοζζάγμκηαξ ιάθζζηα ζημζπεία ηνοζηαθθζηή; ζοιιεηνία; πμο δζαθένμοκ εθάπζζηα ιεηαλφ ημοξ. Χζηυζμ, ζηδ θφζδ έπεζ παναηδνδεεί ηαζ ημ αηνζαχξ ακηίεεημ θαζκυιεκμ, πμο

30 μκμιάγεηαζ πνιπκνξθηζκφο. Γδθαδή. ιζα έκςζδ κα απακηά ζε δφμ ή πενζζζυηενεξ ηνοζηαθθζηέξ δζαθμνεηζηέξ ηαηαζηάζεζξ. Σμ μνοηηυ ακεναηζηυ αζαέζηζμ θ.π. πανμοζζάγεηαζ ζε δομ ιμνθέξ, είηε ςξ αζαεζηίηδξ, μπυηε ηνοζηαθθχκεηαζ ζημ ηνζβςκζηυ ζφζηδια, είηε ςξ αναβςκίηδξ, ηνοζηαθθςιέκμξ ζημ μνεμνμιαζηυ. Δζδζηή πενίπηςζδ πμθοιμνθζζιμφ, πμο ακαθένεηαζ υπζ ζε εκχζεζξ αθθά ζε ζημζπεία είκαζ δ αιινηξνπία. Ο άκεναηαξ π.π. απακηά ζε δφμ αθθμηνμπζηέξ ιμνθέξ: ςξ δζαιάκηζ (π.2.7) ηαζ ςξ βναθίηδξ. Οπςξ θαίκεηαζ απυ ημ πήια 2.8, ζημκ βναθίηδ ηάεε άημιμ άκεναηα ζοκδέεηαζ ιε μιμζμπμθζημφξ δεζιμφξ ιε ηνία άθθα υιμζα αημια πμο ανίζημκηαζ ζημ ίδζμ επίπεδμ. Έηζζ, ζπδιαηίγμκηαζ επάθθδθε; ζηζαάδεξ αηυιςκ άκεναηα, πμο ηαηαθαιαάκμοκ ηζξ ημνοθέξ ελαπθεφνςκ. Οζ ζηζαάδεξ αοηέξ ζοκδέμκηαζ ιεηαλφ ημοξ ιε δοκάιεζξ van der Waal s. Ο βναθίηδξ, υπςξ ηαζ ημ δζαιάκηζ, είκαζ έκα βζβακηζαίμ ιυνζμ. Χζηυζμ, ιεηαλφ ηςκ δφμ αοηχκ αθθμηνμπζηχκ ιμνθχκ παναηδνμφκηαζ νζγζηέξ δζαθμνέξ, μζ μπμίεξ είκαζ θακενυ πςξ μθείθμκηαζ ζημκ δζαθμνεηζηυ ηνυπμ ηνοζηαθθχζδξ. πήια 2.8. Κνοζηαθθζηή δμιή βναθίηδ Ο βναθίηδξ απμηεθείηαζ απυ ιαφνα ιαθαηά απμαάθμκηα θοθθζδζα. Αοηυ μθείθεηαζ ζημ βεβμκυξ υηζ μζ ζηζαάδεξ, πμο ζοβηναημφκηαζ ιε αζεεκείξ δοκάιεζξ van der Waals. ιπμνμφκ εφημθα κα μθζζεήζμοκ πάκς ζε βεζημκζηέξ αθήκμκηαξ ιαφνμ ίπκμξ. Λυβς αοηήξ ηδξ ζδζυηδηάξ ημο μ βναθίηδξ πνδζζιμπμζείηαζ ηυζμ βζα ηδκ ηαηαζηεοή ιμθοαζχκ ζπεδίμο, υζμ ηαζ ςξ ζηενευ θζπακηζηυ. Δπεζδή δ ηνοζηαθθζηή ημο δμιή πνμτπμεέηεζ ηδκ φπανλδ εθεοεένςκ δθεηηνμκίςκ. μ βναθίηδξ είκαζ ελαζνεηζηυξ αβςβυξ ημο δθεηηνζζιμφ ηαζ

31 πνδζζιμπμζείηαζ βζα ηδv ηαηαζηεοή δθεηηνμδίςκ. 2.4.2. Ακνξθα ζηεξεά Ακνξθα είκαζ ηα ζηενεά δ δμιή ηςκ μπμίςκ πανμοζζάγεζ πμθφ ιζηνυ ααειυ ηάλδξ. Γδθαδή, μζ οθζηέξ ιμκάδεξ ηςκ ζςιάηςκ αοηχκ δζαηάζζμκηαζ ζοιιεηνζηά ηαζ ηακμκζηά ιυκμκ ζε πμθφ πενζμνζζιέκεξ πενζμπέξ ιέζα ζηδ ιάγα ημοξ. Όιςξ δ ηακμκζηυηδηα αοηή δεκ επακαθαιαάκεηαζ πενζμδζηά ζημ πχνμ, υπςξ ζοιααίκεζ ζηα ηνοζηαθθζηά ζηενεά. Αοηυ έπεζ ςξ απμηέθεζια κα είκαζ ηα άιμνθα ζχιαηα ηζόηξνπα. Μία απυ ηζξ πζμ παναηηδνζζηζηέξ ζδζυηδηεξ ημοξ είκαζ υηζ δεκ έπμοκ μνζζιέκμ ζδιείμ ηήλδξ. Με ηδκ αφλδζδ ηδξ εενιμηναζίαξ απθχξ ιαθαηχκμοκ ζηαδζαηά. Η εθάηηςζδ αοηή ηδξ ζηθδνυηδηαξ ζοκήεςξ ηαθφπηεζ έκα ζδιακηζηυ εφνμξ εενιμηναζζχκ. Γζα ημοξ παναπάκς θυβμοξ, ηα άιμνθα ζηενεά εεςνμφκηαζ ςξ οβνά ιε οπεναμθζηά ιεβάθμ ζλχδεξ, ηα μπμία ηνοζηαθθχκμκηαζ ιε πμθφ ανβυ νοειυ. Με αθθα θυβζα, ανίζημκηαζ ζε ιζα πνμηνοζηαθθζηή ηαηάζηαζδ. Χζηυζμ, δ ιεηάααζδ ζηδ ηνοζηαθθζηή ηαηάζηαζδ είκαζ ηυζμ αναδεία, χζηε εεςνείηαζ πναηηζηά αδφκαηδ. Σοπζηά παναδείβιαηα άιμνθςκ ζςιάηςκ είκαζ ημ βοαθί, δ πίζζα μζ νδηίκεξ ηαζ μνζζιέκα άθθα μνβακζηά πμθοιενή.

30 3. ΟΙ ΚΤΡΙΧΣΔΡΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ ΣΧΝ ΤΛΙΚΧΝ 'Οπςξ ακαθένεδηε ζηα πνμδβμφιεκα, ημ ααζζηυ ηνζηήνζμ επζθμβήξ ηςκ ηαηάθθδθςκ οθζηχκ βζα ιία ζοβηεηνζιέκδ ηαηαζηεοή είκαζ δ ζηακυηδηά ημοξ κα ακηαπμηνίκμκηαζ ζε πνμηαεμνζζιέκεξ ζοκεήηεξ εθανιμβήξ. Έηζζ, ζε πνχηδ ημοθάπζζημκ πνμζέββζζδ, βζα ηδκ αλζμθυβδζδ ηςκ οθζηχκ θαιαάκμκηαζ οπυρδ μνζζιέκεξ απυ ηζξ ζδζυηδηέξ ημοξ, ηονίςξ θοζζηέξ, π.π. ιδπακζηέξ, εενιζηέξ, δθεηηνζηέξ η.ά. 3.1 ΜΗΥΑΝΙΚΔ ΙΓΙΟΣΗΣΔ Μδπακζηέξ ζδζυηδηεξ είκαζ εηείκεξ πμο πενζβνάθμοκ ηδ ζοιπενζθμνά εκυξ οθζημφ, υηακ αοηυ ανίζηεηαζ ηάης απυ ηδκ επίδναζδ ελςηενζηχκ δοκάιεςκ. Οζ ελςηενζηέξ δοκάιεζξ, πμο ζοπκά μκμιάγμκηαζ ηαζ θνξηία, ηείκμοκ βεκζηά κα πνμηαθέζμοκ ιεηααμθέξ ζηζξ δζαζηάζεζξ ηαζ ζημ ζπήια ηςκ οθζηχκ. 3.1.1. Παξακνξθψζεηο Οζ ιεηααμθέξ ζημ ζπήια ηαζ ζηζξ δζαζηάζεζξ ηςκ οθζηχκ, πμο πνμηαθμφκηαζ υηακ ζ' αοηά επζδνμφκ ελςηενζηέξ δοκάιεζξ, μκμιάγμκηαζ παξακνξθψζεηο. Ακάθμβα ιε ημ ιέβεεμξ ηδξ δφκαιδξ πμο αζηείηαζ, ιε ηζξ δζαζηάζεζξ ηαζ ημ είδμξ ημο οθζημφ, μζ παναιμνθχζεζξ ζοπκά είκαζ ηυζμ ιζηνέξ, χζηε κα ιδκ είκαζ μναηέξ ιε βοικυ ιάηζ ή αηυιδ κα ιδ ιπμνμφκ κα ιεηνδεμφκ ιε ηα ζοιααηζηά υνβακα ιένδζδξ. Ακελάνηδηα ημο ακ είκαζ ακηζθδπηέξ ή υπζ, μοζζαζηζηά, μζ παναιμνθχζεζξ είκαζ ιαηνμζημπζηέξ εηδδθχζεζξ δζαηαναπχκ πμο ζοιααίκμοκ ζηδ δζάηαλδ ηςκ ζημζπεζςδχκ οθζηχκ ιμκάδςκ ηςκ ζςιάηςκ. Οζ δζαηαναπέξ αοηέξ δζαδίδμκηαζ ζε υθδ ηδ ιάγα ημο οθζημφ, δζαιέζμο ηςκ δεζιχκ ιε ημοξ μπμίμοξ ζοκδέμκηαζ μζ δμιζηέξ ημο ιμκάδεξ. Σμ είδμξ ηςκ ιζηνμζημπζηχκ δζαηαναπχκ ηαζ ηαη' επέηηαζδ ηδξ παναιυνθςζδξ ελανηάηαζ απυ ημ είδμξ ηςκ δοκάιεςκ. Γεκζηά, δζαηνίκμοιε ηνείξ ιεβάθεξ ηαηδβμνίεξ παναιμνθχζεςκ: α. Δθειθπζκφο. οκίζηαηαζ ζε αφλδζδ ηδξ δζάζηαζδξ ημκ οθζημφ, πανάθθδθα πνμξ ηδ δζεφεοκζδ ηδξ εθανιμγυιεκδξ δφκαιδξ ηαζ μθείθεηαζ ζηδκ απμιάηνοκζδ ηςκ οθζηχκ ημο ιμκάδςκ (ηαηά ηδκ ίδζα ηαηεφεοκζδ). α. ζιίςε. οκίζηαηαζ ζε εθάηηςζδ ηδξ δζάζηαζδξ ημο οθζημφ, πανάθθδθα πνμξ ηδκ δζεφεοκζδ ηδξ εθανιμγυιεκδξ δφκαιδξ ηαζ είκαζ απμηέθεζια ηδξ πνμζέββζζδξ ηςκ ζημζπεζςδχκ δμιζηχκ ιμκάδςκ ημο ζχιαημξ. Γηάηκεζε. οκίζηαηαζ ζε ιεηαηυπζζδ ιζαξ ημιήξ ημο ζχιαημξ β. πανάθθδθα πνμξ ιία άθθδ, ηαηά ηδ δζεφεοκζδ ηδξ εθανιμγυιεκδξ δφκαιδξ ηαζ

31 μθείθεηαζ ζε μθίζεδζδ ηςκ οθζηχκ ημο ιμκάδςκ πάκς ζε βεζημκζηέξ. Οζ δοκάιεζξ πμο πνμηαθμφκ ηζξ παναπακς παναιμνθχζεζξ μκμιάγμκηαζ ακηίζημζπα εθειθπζηηθέο, ζιηπηηθέο ηαζ δηαηκεηηθέο. Η εθανιμβή ζοκδοαζιχκ ηςκ δοκάιεςκ αοηχκ πνμηαθεί πζμ πενίπθμηεξ παναιμνθχζεζξ, π.π. ηάιρδ, ζηνέρδ ηθπ. (π. 3.1). (δ) πήια 3.1. Δίδδ παναιμνθχζεςκ: (α). εθεθηοζιυξ, (α). εθίρδ, (β.) δζάηιδζδ, (δ), ηάιρδ

32 Όπςξ είδαιε ζηα πνμδβμφιεκα, ηυζμ μ εθεθηοζιυξ υζμ ηαζ δ εθίρδ παναηηδνίγμκηαζ απυ αφλδζδ ή εθάηηςζδ ιζαξ απυ ηζξ δζαζηάζεζξ ημο οθζημφ. ηζξ πενζπηχζεζξ αοηέξ δ παναιυνθςζδ ημο ζχιαημξ ιπμνεί κα οπμθμβζζεεί απυ ηδ ζπέζδ: (3.1) υπμο, ε δ παναιυνθςζδ. ΓL δ ιεηααμθή ηδξ εεςνμφιεκδξ δζάζηαζδξ ιεηά ηδκ επίδναζδ ηδξ δφκαιδξ ηαζ L δ ανπζηή δζάζηαζδ. Η παναιυνθςζδ έπεζ εεηζηυ ζδιείμ υηακ αολάκεζ δ δζάζηαζδ, δδθαδή υηακ ζ αοηυ εκενβμφκ εθεθηοζηζηέξ δοκάιεζξ, ηαζ ανκδηζηυ ζδιείμ υηακ επένπεηαζ εθάηηςζδ ηδξ εεςνμφιεκδξ δζάζηαζδξ, οπυ ηδκ επίδναζδ εθζπηζηχκ δοκάιεςκ. 3.1.2. Φνξηίζεηο θαη ηάζεηο Σμ ιέβεεμξ ηδξ παναιυνθςζδξ, υπςξ είκαζ θοζζηυ ελανηάηαζ απυ ηδκ ηζιή ηδξ εθανιμγυιεκδξ δφκαιδξ. ηδκ πνάλδ υιςξ ςξ ιέηνμ ηδξ παναιυνθςζδξ εεςνείηαζ δ θφξηηζε, πμο μνίγεηαζ ςξ ημ ιέβεεμξ ηδξ δφκαιδξ ακά ιμκάδα επζθάκεζαξ. Ιζπφεζ δδθαδή δ ζπέζδ: (3.2) υπμο. ζ δ θυνηζζδ. F δ δφκαιδ ηαζ Α ημ ειααδυκ ηδξ επζθάκεζαξ πάκς ζηδκ μπμία δνα δ δφκαιδ. Η θυνηζζδ είκαζ ιέβεεμξ δζακοζιαηζηυ ηαζ εηθνάγεηαζ ιε ηζξ ελήξ ιμκάδεξ: Σηο Διεθνέρ ζύζηημα ( SI) Newtons/m 2 (ζοπκά ζη δκ πνάλδ βζα θυβμοξ εοημθίαξ δ θυνηζζδ εηθνάγεηαζ ζε ζπέζδ ιε επζθάκεζα ιεηνμφιεκδ ζε mm 2 ) Σηο Τεσνικό ζύζηημα Kp/cm 2 Σηο Αγγλοζαξωνικο μεηπικό ζύζηημα Lb/in 2 =Psi

33 (δδθαδή θίιπνεξ ακά ηεηναβςκζηή ίκηζα) διεζςηεμκ υηζ ζηη κ πενίπηςζδ πμο εθανιυγμκηαζ εθεθηοζηζηέξ ή εθζπηζηέξ δοκάιεζξ. μζ θμνηίζεζξ οπμθμβίγμκηαζ ζε ζπέζδ ιε ηδκ επζθάκεζα πμο είκαζ ηάεεηδ πνμξ ηδκ δζεφεοκζδ ηδξ δφκαιδξ. Ακηίεεηα, υηακ εθανιυγμκηαζ Γζαηιδηζηέξ δοκάιεζξ, μζ θμνηίζεζξ οπμθμβίγμκηαζ ιε αάζδ ηδκ πανάθθδθδ πνμξ ηδκ δζεφεοκζδ ηδξ δφκαιδξ επζθάκεζα. Γζα κα πνμηαθέζεζ ηάπμζα (έζης ιαζ ιζηνή) παναιυνθςζδ ζ έκα οθζηυ ιζα θυνηζζδ, πνέπεζ κα έπεζ ιέβεεμξ ζηακυ κα οπενκζηήζεζ εκ ιένεζ ηζξ εθηηζηέξ δοκάιεζξ πμο δνμφκ ιεηαλφ ηςκ ζημζπεζςδχκ ζςιαηζδίςκ ζημ εζςηενζηυ ημο, εηζζ ςζηε κα ιπμνέζεζ κα ηα ιεηαημπίζεζ. Οζ δοκάιεζξ αοηέξ, ακάθμβα ιε ημ είδμξ ημοξ ηαζ ηδκ ζζπφ ημοξ. ακείζηακηαζ βεκζηά θίβμ ή πμθφ ζε ηάεε ελςηενζηά εθανιμγυιεκδ δφκαιδ. Δηζζ. ζημ εζςηενζηυ ηάεε οθζημφ πμο ανίζηεηαζ οπυ θυνηζζδ ακαπηφζζμκηαζ εζςηενζηέξ δοκάιεζξ, ηζξ μπμίεξ μκμιάγμοιε ηάζεηο. Δπεζδή ημ ιέβεεμξ ηδξ ηάζδξ πμο ακαπηφζζεζ ηάεε θμνά έκα ζοβηεηνζιέκμ οθζηυ είκαζ ίζμ ιε αοηυ ηδξ θυνηζζδξ πμο ηδκ πνμηάθεζε, ζηδκ πνάλδ δεκ βίκεηαζ δζάηνζζδ ηαζ μζ δφμ αοημί υνμζ εεςνμφκηαζ ηαοηυζδιμζ.. Η ιδπακζηή ζοιπενζθμνά ηςκ οθζηχκ δεκ ελανηάηαζ ιυκμ απυ ηυ ιέβεεμξ ηςκ θμνηίζεςκ, αθθά επίζδξ ηαζ απυ ημκ ηνυπμ εθανιμβήξ ημοξ. Με αάζδ αοηυ ημ ηνζηήνζμ, δζαηνίκμοιε ηα ελήξ είδδ θμνηίζεςκ: α. ηαηηθέο. Δίκαζ εηείκεξ ηςκ μπμίςκ ημ ιέβεεμξ είηε παναιέκεζ ζηαεενυ, είηε ιεηααάθθεηαζ ιε ηυζμ ιζηνή ηαπφηδηα, χζηε εεςνείηαζ πςξ πναηηζηά δ ιεηααμθή ημοξ είκαζ ηαοηυπνμκδ ζε υθδ ηδ ιάγα ημο οθζημφ. α. Γπλακηθέο. Δίκαζ μζ θμνηίζεζξ εηείκεξ ηςκ μπμίςκ ημ ιέβεεμξ ιεηααάθθεηαζ ηυζμ βνήβμνα, χζηε κα πνμηαθείηαζ δ δδιζμονβία εκυξ ιεηχπμο παναιυνθςζδξ, πμο δζαδίδεηαζ ιέζα ζηδ ιάγα ημο οθζημφ ιε ηδκ ηαπφηδηα ημο ήπμο. β. Δπαλαιεπηηθέο. Δίκαζ εηείκεξ μζ μπμίεξ ζοκζζηακηαζ ζε ιεβάθμ ανζειυ ιεηααμθχκ ημο ιεβέεμοξ ηαζ. εκδεπμιέκςξ, ηδξ δζεφεοκζδξ ηςκ εθανιμγυιεκςκ δοκάιεςκ. 3.1.3. Αληηζηξεπηέο θαη κφληκεο παξακνξθψζεηο. Οζ παναιμνθχζεζξ, ακελάνηδηα απυ ηδκ ηαηδβμνία ζηδκ μπμία ακήημοκ ιπμνεί κα είκαζ είηε ακηζζηνεπηέξ, είηε ιυκζιεξ.

34 ηδκ πνχηδ πενίπηςζδ ηα ζχιαηα παναιμνθχκμκηαζ οπυ ηδκ επίδναζδ ελςηενζηχκ δοκάιεςκ, υιςξ επακαηημοκ ηζξ ανπζηέξ ημοξ δζαζηάζεζξ ηαζ επακένπμκηαζ ζημ πνμδβμφιεκυ ημοξ ζπήια ιυθζξ παοζμοκ κα εκενβμφκ μζ δοκάιεζξ. Αοηυ μθείθεηαζ ζημ βεβμκυξ υηζ ηα ζημζπεζχδδ ζςιαηίδζα, ηα μπμία ιεηαηζκήεδηακ οπυ ηδκ επίδναζδ ηςκ δοκάιεςκ, ιπμνμφκ κα επακέθεμοκ ζηζξ ανπζηέξ ζπεδυκ εέζεζξ ημοξ υηακ παφζμοκ κα εκενβμφκ ηα αίηζα πμο πνμηάθεζακ ηδκ παναιυνθςζδ. Σέημζμο είδμοξ ακηζζηνεπηέξ ιεηααμθέξ παναηηδνίγμκηαζ ςξ ειαζηηθέο παξακνξθψζεηο. ηα ηνοζηαθθζηά ζχιαηα ημ ιέβεεμξ ηςκ εθαζηζηχκ παναιμνθχζεςκ είκαζ ακάθμβμ πνυξ ηζξ εθανιμγυιεκεξ θμνηίζεζξ (εθεθηοζηζηέξ ή εθζπηζηέξ). Ιζπφεζ,δδθαδή, μ λφκνο ηνπ Hooke: (3.3) υπμο, ζ δ θυνηζζδ, ε δ παναιυνθςζδ ηαζ Δ ζοκηεθεζηήξ ακαθμβίαξ, πμο μκμιάγεηαζ κέηξν ειαζηηθφηεηαο ή κέηξν ηνπ Young. Απυ ηδκ παναπάκς ζπέζδ θαίκεηαζ ηαεανά υηζ ζηδκ πενίπηςζδ πμο δ εθαζηζηή ζοιπενζθμνά εκυξ οθζημφ αημθμοεεί ημ κυιμ ημο Hooke, δ ζπέζδ θυνηζζδξπαναιυνθςζδξ είκαζ βναιιζηή. Σμ ιέηνμ εθαζηζηυηδηαξ, ημ μπμίμ είκαζ εκδεζηηζηυ ηδξ ζοιπενζθμνάξ ηςκ οθζηχκ ζηδκ πενζμπή ηςκ εθαζηζηχκ παναιμνθχζεςκ, είκαζ απυ ηζξ ζπμοδαζυηενεξ ιδπακζηέξ ζδζυηδηεξ. Απυ ηδ ζπέζδ (3.3) πνμηφπηεζ υηζ ζζμφηαζ ανζειδηζηά ιε ημ πδθίημ ηδξ θυνηζζδξ πνμξ ηδκ παναιυνθςζδ: (3.4) ηαζ ζοκήεςξ εηθνάγεηαζ, ζε ζπέζδ είηε ιε εθεθηοζηζηή είηε ιε εθζπηζηή θυνηζζδ (π. 3.2.). ζε N/m 2 ή N/mm 2. Η ηζιή ημο ιέηνμο εθαζηζηυηδηαξ είκαζ παναηηδνζζηζηή βζα ηάεε οθζηυ ηαζ, υπςξ θαίκεηαζ απυ ηα παναπάκς, ιαξ δίκεζ ηδ θυνηζζδ πμο απαζηείηαζ βζα κα πνμηφρεζ παναιυνθςζδ ίζδ ιε ηδ ιμκάδα. οκεπχξ ηο μέηπο ηηρ ανηίζηαζηρ πος ένα ζώμα πποβάλλει ζηην ελαζηική παπαμόπθωζη και μαρ δείσει πόζο δύζκαμπηο και όσι πόζο ελαζηικό είναι αςηό.

35 ρήκα 3.2. Διαζηηθή ζπκπεξηθνξά θξπζηαιιηθνχ ζψκαηνο ζε εθειθπζκφ θαη ζιίςε. Οζ παναιμνθχζεζξ μζ μπμίεξ δεκ αίνμκηαζ, υηακ παοζεζ κα εκενβεί δ δφκαιδ πμο ηζξ πνμηάθεζε. μκμιάγμκηαζ πιαζηηθέο. Σέημζμο είδμοξ ιυκζιεξ παναιμνθχζεζξ ζοκήεςξ ειθακίγμκηαζ υηακ ημ ιέβεεμξ ηςκ εθανιμγμιέκςκ θμνηίζεςκ αολδεεί πάκς απυ ιζα μνζαηή ηζιή. ε ηάεε οθζηυ θμζπυκ πμο πανμοζζάγεζ πθαζηζηή ζοιπενζθμνά ακηζζημζπεί ιία μνζζιέκδ θυνηζζδ, βκςζηή ςξ φξην δηαξξνήο, δ εθανιμβή ηδξ μπμίαξ ανπίγεζ κα πνμηαθεί ζ' αοηυ ιυκζιδ παναιυνθςζδ. Σέημζμο είδμοξ παναιμνθχζεζξ μθείθμκηαζ ζημ βεβμκυξ υηζ ηα ζημζπεζχδδ ζςιαηίδζα ζημ εζςηενζηυ ηςκ οθζηςκ δεκ ιπμνμφκ κα επακέθεμοκ ζηζξ ανπζηέξ ημοξ εέζεζξ, αθθά ηαηαθαιαακμοκ ηαζκμφνζεξ ηαζ απμηημφκ κέα, δζαθμνεηζηά απυ ηα ανπζηά, βεζημκζηά ζςιαηίδζα. Η ζηακυηδηα ηςκ ζςιάηςκ κα οθίζηακηαζ ιυκζιεξ παναιμνθχζεζξ πςνίξ κα εναφμκηαζ μκμιάγεηαζ πιαζηηθφηεηα. Η ζδζυηδηα αοηή είκαζ ελαζνεηζηά ζδιακηζηή βζα ηα οθζηά εηείκα ηςκ μπμίςκ δ πνήζδ απαζηεί πνμδβμφιεκδ ιμνθμπμίδζδ. Η πθαζηζηυηδηα ηςκ οθζηχκ (ηονίςξ ηςκ ιεηάθθςκ) εηθνάγεηαζ ζοκήεςξ ιε δφμ υνμοξ: Χξ ειαηφηεηα, δ μπμία ακαθένεηαζ ζηυ ιέβεεμξ ηδξ παναιυνθςζδξ πμο ιπμνμφκ κα οπμζημφκ οπυ ηδκ επίδναζδ εθζπηζηχκ θμνηίζεςκ ηαζ ςξ νιθηκφηεηα, ημ ααειυ δδθαδή ζημκ μπμίμ ιπμνμφκ κα επζιδηοκεμφκ (κα εθεθηοζεμφκ), πςνίξ ηαζ ζηζξ δφμ πενζπηχζεζξ κα επέθεεζ εναφζδ. ημ ζδιείμ αοηυ εα πνέπεζ κα ζδιεζςεεί υηζ βεκζηά υθα ηα υθηζια οθζηά είκαζ ηαζ εθαηά,

36 εκχ ημ ακηίεεημ δεκ ζοιααίκεζ ηαη ακάβηδ. Δηημξ απο ηζξ εθαζηζηέξ ηαζ πθαζηζηέξ, οπάνπεζ ηαζ έκα αηυιδ είδμξ παναιμνθχζεςκ. ημ μπμίμ είκαζ παναηηδνζζηζηυ ηδξ ιδπακζηήξ ζοιπενζθμνάξ ηςκ πμθοιενχκ ηαζ ηονίςξ ηςκ πθαζηζηχκ. Οζ παναιμνθχζεζξ αοηέξ, πμο μκμιάγμκηαζ αζζημεθαζηζηέξ, δεκ είκαζ απυθοηα ακηζζηνεπηέξ, πανμηζ πνμηαθμφκηαζ απυ θμνηίζεζξ ημ ιέβεεμξ ηςκ μπμίςκ ανίζηεηαζ ιέζα ζηδκ πενζμπή ηδξ εθαζηζηήξ ζοιπενζθμνάξ. Έηζζ, υηακ αθαζνεεεί ημ αίηζμ πμο πνμηάθεζε ηδκ παναιυνθςζδ, ηα οθζηά δεκ επακαηημφκ απμθφηςξ ημ ανπζηυ ημοξ ζπήια ηαζ ηζξ πνμβμφιεκέξ ημοξ δζαζηάζεζξ. 3.1.4. Αληνρή ησλ πιηθψλ ζε ζηαηηθέο θνξηίζεηο Η ακημπή ηςκ οθζηχκ ιπμνεί κα μνζζεεί ηαηά δζάθμνμοξ ηνυπμοξ. ε υθεξ πάκηςξ ηζξ πενζπηχζεζξ εηθνάγεηαζ ςξ θυνηζζδ (ζηαηζηή) δ μπμία ζοκδέεηαζ ιε έκα ηαεμνζζιέκμ είδμξ ή ιέβεεμξ παναιυνθςζδξ ή αηυια ηαζ ιε ηδ εναφζδ εκυξ ζοβηεηνζιέκμο οθζημφ. Η ακημπή ηςκ οθζηχκ οπμθμβίγεηαζ ζοκήεςξ ιε δμηζιαζίεξ εθεθηοζιμφ. Λοηέξ εηηεθμφκηαζ ζε ηοπμπμζδιέκα δμηίιζα ηοηθζηήξ δζαημιήξ ηαζ μνζζιέκμο ιήημοξ (π. 3.3), ζηα μπμία ιε ηδ αμήεεζα εζδζηχκ δζαηάλεςκ εθανιυγμκηαζ ελςηενζηέξ εθεθηοζηζηέξ δοκάιεζξ ιεηααθδημφ ιεβέεμοξ (π. 3.4). πήια 3.3. Γμηίιζμ (α) πνζκ ηαζ (α) ιεηά ημκ εθεθηοζιυ (δ δζεεκχξ απμδεηηή ζοιααηζηή ζπέζδ πμο ζοκδέεζ ηδκ δζάιεηνμ d ιε ημ ανπζηυ ιήημξ Lo ημο δμηζιίμο είκαζ Lo = 3d) Δάκ ζε έκα δμηίιζμ εθανιμζεμφκ εθεθηοζηζηέξ δοκάιεζξ, εα πνμηθδεεί παναιυνθςζδ πμο εα ζοκίζηαηαζ ζε επζιήηοκζδ ημο οθζημφ:

37 μπμο, L ηαζ Lo ημ ηεθζηυ ηαζ ανπζηυ ιήημξ ημο δμηζιίμο ακηίζημζπα, ηδκ πνάλδ ςζηυζμ, ςξ ιέηνμ ηδξ παναιυνθςζδξ θαιαάκεηαζ ε εηδηθή επηκήθπλζε. %ε (3.6) Όηακ δ ελςηενζηά εθανιμγυιεκδ δφκαιδ αολάκεζ, δ θυνηζζδ ζημ δμηίιζμ αολάκεζ επίζδξ ηαζ, υπςξ είκαζ ακαιεκυιεκμ, ηάεε ιεηααμθή ηδξ θυνηζζδξ πνμηαθεί ιία κέα επζιήηοκζδ. πήια 3.5. Ακηζπνμζςπεοηζηά δζαβνάιιαηα εθεθηοζιμφ δζαθυνςκ ηφπςκ οθζηχκ: (α) ιδ μθηζιμ, (α) ιεηνίςξ υθηζιμ, (β) ηαζ (δ) υθηζια οθζηά

Η βναθζηή πανάζηαζδ ηδξ ιεηααμθήξ ηδξ εζδζηήξ επζιήηοκζδξ ζε ζοκάνηδζδ ιε ηδ θυνηζζδ μκμιάγεηαζ δηάγξακκα εθειθπζκνχ ηαζ είκαζ παναηηδνζζηζηή βζα ηάεε οθζηυ (π. 3.5). Οπςξ θαίκεηαζ απυ ημ ζπήια (3.5β). ανπζηά δ εθανιμβή ιζηνχκ θμνηίζεςκ πνμηαθεί εθαζηζηή παναιυνθςζδ ημο οθζημφ (εοεφβναιιμ ηιήια ηδξ ηαιπφθδξ). Μεηά υιςξ απυ έκα ζδιείμ. Γ, ημ μπμίμ μκμιάγεηαζ ζεκείν δηαξξνήο, παναηδνείηαζ απυημιδ αφλδζδ ηδξ επζιήηοκζδξ, πανυηζ δ εθανιμγυιεκδ θυνηζζδ έπεζ αολδεεί εθάπζζηα. ημ ζδιείμ αοηυ, πμο ακηζζημζπεί ζε θυνηζζδ ίζδ ιε ημ φξην δηαξξνήο, ΟΓ, δ παναιυνθςζδ ανπίγεζ κα βίκεηαζ ιυκζιδ. Παναπένα αφλδζδ ηδξ θυνηζζδξ (ιέπνζ ημ ζδιείμ Α) πνμηαθεί αφλδζδ ηδξ πθαζηζηήξ πθέμκ παναιυνθςζδξ. Απυ ημ ζδιείμ Α υιςξ ηαζ ιέπνζ ημ ζδιείμ Θ. υπμο επένπεηαζ εναφζδ ημο οθζημφ, παναηδνείηαζ ιία ακςιαθία. Φαίκεηαζ ζημ δζάβναιια (π. 3.5β ηαζ δ) υηζ δ παναπένα παναιυνθςζδ ημο δμηζιίμο επζηοβπάκεηαζ ιε ηδκ εθανιμβή ιζηνμηένςκ θμνηίζεςκ. Αοηυ υιςξ δεκ ακηαπμηνίκεηαζ ζηδκ πναβιαηζηυηδηα, δζυηζ ζηδκ πενζμπή ηςκ πθαζηζηχκ παναιμνθχζεςκ (απυ ημ ζδιείμ Α ηαζ ιεηά) δδιζμονβείηαζ ζηέκςζδ ζημ δμηίιζμ (π. 3.3 α) ηαζ, ζοκεπχξ, δ δζαημιή ημο εθαηηχκεηαζ. Δπεζδή ηαευθδ ηδ δζάνηεζα ηδξ δμηζιαζίαξ ε θόξηηζε ππνινγίδεηαη ζε ζρέζε κε ην αξρηθό εκβαδόλ ηεο δηαηνκήο ηνπ δνθηκίνπ, δ μκμιαζηζηή ηδξ ηζιή (ιεηά ηδ δδιζμονβία ζηέκςζδξ) ιεζχκεηαζ εκχ δ πναβιαηζηή ηδξ αολάκεζ (π. 3.6). Η μκμιαζηζηή αοηή ηζιή. πμο οπμθμβίγεηαζ υπςξ ακαθένεδηε παναπάκς μκμιάγεηαζ κεραληθή θφξηηζε. 38 πήια 3.6. Καιπφθεξ πναβιαηζηήξ/ιδπακζηήξ θυνηζζδξ-παναιυνθςζδξ

Η κεγίζηε ηάζε πνπ αλαπηύζζεη έλα πιηθό θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δνθηκαζίαο (ε νπνία αξηζκεηηθά ηζνύηαη κε ηε θόξηηζε ΟΑ) νλνκάδεηαη φξην αληνρήο ή ηειηθή αληνρή ζηνλ εθειθπζκφ. Επίζεο, ε ηάζε πνπ αλαπηύζζεηαη όηαλ ζξαύεηαη ην πιηθό (ίζε κε ΣΘ) νλνκάδεηαη ηάζε ζξαχζεο. Επεηδή θαη ηα δύν απηά κεγέζε ππνινγίδνληαη από ηα δηαγξάκκαηα εθειθπζκνύ, ζηα νπνία αληη ησλ πναβιαηζηχκ πνδζζιμπμζμφκηαζ μζ ιδπακζηέξ θμνηίζεζξ, δ ηάζδ εναφζδξ έπεζ ιζηνυηενδ ηζιή απυ ηδκ ηεθζηή ακημπή ζημκ εθεθηοζιυ, ακηίεεηα αέααζα απ' όηη ζπκβαίλεη ζηελ πξαγκαηηθόηεηα. οπκά ηα δζαβνάιιαηα εθεθηοζιμφ μνζζιέκςκ οθζηχκ έπμοκ ηέημζα ιμνθή. χζηε κα ιδκ είκαζ εοηνζκέξ ημ ζδιείμ δζαννμήξ. ' αοηέξ ηζξ πενζπηχζεζξ μνίγεηαζ ζοιααηζηά ιία ακεηηή θυνηζζδ, βκςζηή ςξ ηάζε αζθάιεηαο, δ μπμία πνμηαθεί ιζηνή πθαζηζηή παναιυνθςζδ (ζοκήεςξ 0.2%, ακ ηαζ ηαιζά θμνά ιπμνεί κα αολδεεί ιέπνζ 5%). Μέ αάζδ ηδκ παναιυνθςζδ αοηή οπμθμβίγεηαζ ημ ζδιείμ δζαννμήξ, υπςξ δείπκεζ ημ π. 3.5 α ηαζ δ. Απυ υζα ακαθένεδηακ ζηα πνμδβμφιεκα, θαίκεηαζ ηαεανά πςξ δ ιμνθή ημο δζά βνάιιαημξ εθεθηοζιμφ ελανηάηαζ απυ ηδκ πθαζηζηυηδηα (μθηζιυηδηα ζηδ ζοβηεηνζιέκδ πενίπηςζδ) ημο οθζημφ. Χξ ιέηνμ ηδξ μθηζιυηδηαξ εκυξ ζχιαημξ εεςνείηαζ δ εηδηθή επηκήθπλζε ζξαχζεο, δδθαδή δ ιυκζιδ εζδζηή επζιήηοκζδ ιέπνζ ηδ εναφζδ. Σμ ιέβεεμξ αοηυ οπμθμβίγεηαζ απυ ημ δζάβναιια εθεθηοζιμφ, εάκ απυ ημ ζδιείμ εναφζδξ Θ θένμοιε πανάθθδθδ πνμξ ημ εοεφβναιιμ ηιήια ηδξ ηαιπφθδξ, υπςξ δείπκεζ ημ πήια 3.5β. Χζηυζμ, ζηδκ πνάλδ κα οπμθμβίγεηαζ ζοκήεςξ ιε απ' εοεείαξ ιέηνδζδ ημο δμηζιίμο (π. 3.3α). Δπίζδξ, ςξ ιέηνμ ηδξ μθηζιυηδηαξ ιπμνεί κα θδθεεί ηαζ δ εηδηθή εθιέπηπλζε ζξαχζεο, δδθαδή δ επί ημζξ % εθάηηςζδ ηδξ δζαημιήξ ημο δμηζιίμο ζημ ζδιείμ ηδξ εναφζδξ ημο οθζημφ: 39 εζδζηή εηθέπηοκζδ εναφζδξ = υπμο Αμ ηαζ Α δ ανπζηή ηαζ ηεθζηή δζαημιή ημο δμηζιίμο Ερεη παξαηεξεζεί όηη ελώ νξηζκέλα πιηθά παξνπζηάδνπλ κηθξή αληνρή ζε εθειθπζκό. ε νπνία κάιηζηα κπνξεί λα δηαθέξεη από δείγκα ζε δείγκα, ηα ίδηα