какие тела называют анизотропными

Анизотропия

(от греч. ánisos — неравный и tróроs — направление)

зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления (в противоположность изотропии (См. Изотропия) — независимости свойств от направления). Примеры А.: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определённой плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между частицами слюды наименьшие); мясо легче режется вдоль волокон, хлопчатобумажная ткань легко разрывается вдоль нитки (в этих направлениях прочность ткани наименьшая).

Естественная А. — наиболее характерная особенность кристаллов. Именно потому, что скорости роста кристаллов в разных направлениях различны, кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы Кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы Алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. Анизотропны, однако, не все свойства кристаллов. Плотность и удельная теплоёмкость у всех кристаллов не зависят от направления. А. остальных физических свойств кристаллов тесно связана с их симметрией и проявляется тем сильнее, чем ниже Симметрия кристаллов.

При нагревании шара из изотропного вещества он расширяется во все стороны равномерно, т. е. остаётся шаром. Кристаллический шар при нагревании изменит свою форму, например превратится в эллипсоид (рис. 1, а). Может случиться, что при нагревании шар будет расширяться в одном направлении и сжиматься в другом (поперечном к первому, рис. 1, б). Температурные коэффициенты линейного расширения вдоль главной оси симметрии кристалла (α_//) и перпендикулярно этой оси (α_⊥) различны по величине и знаку.

Таблица 1. — Температурные коэффициенты линейного расширения некоторых кристаллов вдоль главной оси симметрии кристалла и в перпендикулярном ей направлении

Аналогично различаются удельные электрические сопротивления кристаллов вдоль главной оси симметрии ρ_// и перпендикулярно ей ρ_⊥.

Таблица 2. — Удельное электрическое сопротивление некоторых кристаллов вдоль главной оси симметрии и перпендикулярно ей (1 ом·см = 0,01 ом·м)

При распространении света в прозрачных кристаллах (кроме кристаллов с кубической решёткой) свет испытывает Двойное лучепреломление и поляризуется различно в разных направлениях (оптическая А.). В кристаллах с гексагональной, тригональной и тетрагональной решётками (например, в кристаллах Кварца, Рубина и Кальцита) двойное лучепреломление максимально в направлении, перпендикулярном к главной оси симметрии, и отсутствует вдоль этой оси. Скорость распространения света в кристалле v или показатель преломления кристалла n различны в различных направлениях. Например, у кальцита показатели преломления видимого света вдоль оси симметрии n_// и перпендикулярно ей n _⊥ равны: n_// = 1,64 и n _⊥ = 1,58; у кварца: n_// = 1,53, n _⊥ = 1,54.

Механическая А. состоит в различии механических свойств — прочности, твёрдости, вязкости, упругости — в разных направлениях. Количественно упругую А. оценивают по максимальному различию модулей упругости (См. Упругости модули). Так, для поликристаллических металлов с кубической решёткой отношение модулей упругости вдоль ребра и вдоль диагонали куба для железа равно 2,5, для свинца 3,85, для бета-латуни 8,7. Кубические монокристаллы характеризуются тремя главными значениями модулей упругости (табл. 3).

Таблица 3. — Главные значения модулей упругости некоторых кубических кристаллов

Для кристаллов более сложной структуры (более низкой симметрии) полное описание упругих свойств требует знания ещё большего числа значений (компонент) модулей упругости по разным направлениям, например для цинка или кадмия — 5, а для триглицинсульфата или винной кислоты — 13 компонент, различных по величине и знаку. Об А. магнитных свойств см. подробнее в статье Магнитная анизотропия.

Математически анизотропные свойства кристаллов характеризуются Векторами и Тензорами, в отличие от изотропных свойств (например, плотности), которые описываются скалярными величинами. Например, коэффициент пироэлектрического эффекта (см. Пироэлектричество) является вектором. Электрическое сопротивление, Диэлектрическая проницаемость, Магнитная проницаемость и Теплопроводность — тензоры второго ранга, коэффициент пьезоэлектрического эффекта (см. Пьезоэлектричество) — тензор третьего ранга, Упругость — тензор четвёртого ранга. А. графически изображают с помощью указательных поверхностей (индикатрисс): из одной точки во всех направлениях откладывают отрезки, соответствующие константе в этом направлении. Концы этих отрезков образуют указательную поверхность (рис. 2—5).

Поликристаллические материалы (Металлы, Сплавы), состоящие из множества кристаллических зёрен (кристаллитов (См. Кристаллиты)), ориентированных произвольно, в целом изотропны или почти изотропны. А. свойств поликристаллического материала проявляется, если в результате обработки (Отжига, прокатки (См. Прокатка) и т. п.) в нём создана преимущественная ориентация отдельных кристаллитов в каком-либо направлении (текстура). Так, при прокатке листовой стали зёрна металла ориентируются в направлении прокатки, в результате чего возникает А. (главным образом механических свойств), например для прокатанных сталей предел текучести, вязкость, удлинение при разрыве, вдоль и поперёк направления проката различаются на 15—20% (до 65%).

Причиной естественной А. является упорядоченное расположение частиц в кристаллах, при котором расстояние между соседними частицами, а следовательно, и силы связи между ними различны в разных направлениях (см. Кристаллы). А. может быть вызвана также асимметрией и определённой ориентацией самих молекул. Этим объясняется естественная А. некоторых жидкостей, особенно А. жидких кристаллов (См. Жидкие кристаллы). В последних наблюдается двойное лучепреломление света, хотя большинство других их свойств изотропно, как у обычных жидкостей.

Искусственная оптическая А. возникает в кристаллах и в изотропных средах под действием электрического поля (см. Электрооптический эффект в кристаллах, Керра явление (См. Керра эффект) в жидкостях), магнитного поля (см. Коттон—Мутона эффект (См. Коттона — Мутона эффект)), механического воздействия (см. Фотоупругость).

А. широко распространена также в живой природе. Оптическая А. обнаруживается в некоторых животных тканях (мышечной, костной). Так, Миофибриллы поперечно исчерченных мышечных волокон при микроскопии кажутся состоящими из светлых и тёмных участков. При исследовании в поляризованном свете эти тёмные диски, как и гладкие мышцы и некоторые структуры костной ткани, обнаруживают двойное лучепреломление, т. е. они анизотропны.

В ботанике А. называется способность разных органов одного и того же растения принимать различные положения при одинаковых воздействиях факторов внешней среды. Например, при одностороннем освещении верхушки побегов изгибаются к свету, а листовые пластинки располагаются перпендикулярно к направлению лучей.

Лит.: Бокий Г. Б., Флинт Е. Е., Шубников А. В., Основы кристаллографии, М.—Л., 1940; Най Дж., Физические свойства кристаллов. пер. с английского, 2 изд., М., 1967; Волокнистые композиционные материалы, пер. с английского, М., 1967; Дитчберн Р., Физическая оптика, пер. с английского, М., 1965.

Рис. 1. Изменение формы кристаллического шара (пунктир) при нагревании.

Рис. 2. Сечение поверхности скоростей упругих волн кристалла бромистого калия.

Рис. 3. Сечения поверхностей коэффициентов упругости кристалла сегнетовой соли.

Рис. 4. Сечения поверхности модуля кручений (а) и модуля Юнга (б) кристалла кварца; сечение поверхности пьезоэлектрического коэффициента в кварце (в).

Рис. 5. Поверхность коэффициентов разрывной прочности кристалла каменной соли.

Источник

Анизотропия

Полезное

Смотреть что такое «Анизотропия» в других словарях:

анизотропия — анизотропия … Орфографический словарь-справочник

Анизотропия — – жбк. неодинаковость свойств (механических) по разным направлениям. [СНиП 2.03.01 84] Анизотропия – неодинаковость физических свойств материала или вещества по различным направлениям. [Терминологический словарь по строительству на 12 … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

АНИЗОТРОПИЯ — (от греческого anisos неравный и tropos направление), характеристика физического тела, заключающаяся в том, что различные его свойства (например, механические, электрические, магнитные) в разных направлениях проявляются количественно неодинаково … Современная энциклопедия

Анизотропия — (от греческого anisos неравный и tropos направление), характеристика физического тела, заключающаяся в том, что различные его свойства (например, механические, электрические, магнитные) в разных направлениях проявляются количественно неодинаково … Иллюстрированный энциклопедический словарь

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление) зависимость свойств среды от направления. Анизотропия характерна, напр., для механических, оптических, магнитных, электрических и др. свойств кристаллов … Большой Энциклопедический словарь

Анизотропия — разл. значение физ. свойств г. п. и м лов по разным направлениям; характерна для слоистых г. п., а также для п. с неравномерной структурой, при условии, что чередующиеся слои или зерна м лов имеют разл. физ. свойства. А. м лов обусловливается… … Геологическая энциклопедия

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление), зависимость физ. св в (механич., оптич., магн., электрич. и т. д.) в ва от направления. Естеств. А. характерная особенность кристаллов; напр.. пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки… … Физическая энциклопедия

анизотропия — Неодинаковость физических свойств материала или вещества по различным направлениям [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] анизотропия Неравномерность плотности материала мембраны в её поверхностном… … Справочник технического переводчика

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление) в ботанике, способность разных органов одного и того же растения принимать разл. положения при одинаковом воздействии факторов внеш. среды. Напр,, при одностороннем освещении растений, верхушки… … Биологический энциклопедический словарь

анизотропия — сущ., кол во синонимов: 3 • анизотропность (1) • макроанизотропия (1) • неод … Словарь синонимов

Анизотропия — Анизотропия: неодинаковость свойств среды по различным направлениям внутри этой среды. Источник: СП 43.13330.2012. Свод правил. Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03 85 (утв. Приказом Минрегиона России от… … Официальная терминология

Источник

Анизотропное тело

Анизотропное тело

Для кристаллов, вы можете наблюдать различные изображения. Благодаря внутренней структуре вещества существуют особые направления, а потому Теплопроводность в общем случае имеет другое значение для этих специальных направлений. Однако любое выбранное промежуточное направление имеет свое собственное промежуточное направление Значение термического conductivity. As в результате теплопроводность анизотропного тела оказывается такой физической величиной, которая определяется заданием Значение, связанное с каждым направлением. Такое значение называется тензором.

Он указал, что малое количество пузырьков может лишь слабо влиять на теплообмен и коэффициент теплообмена в основном следует определять свободной конвекцией, возникающей в жидкости из-за температурных перепадов. Людмила Фирмаль

Тензор-это не количество направления, как скаляр, но он не представляет его в то же время Значение, которое, как и вектор, просто связано с direction. An примером тензора, знакомого всем инженерам, является напряженное состояние деформированного упругого тела (эллипсоида Напряжение.) b. различные анизотропные тела. Из всех анизотропных тел наиболее важным для технологии является дерево. Волокнистая природа и годичные кольца (цилиндрическая форма Каждой точке ствола имеет 3 отдельных направлений (рис. 67): оси (/), радиальных ( / / ) И касательной (ИГ).

В большинстве случаев они примерно разные Только направление волокна*-/и направление, перпендикулярное волокну * — II и///).Величину теплопроводности в этих направлениях, конечно, можно только определить. Экспериментальный. Помимо различных видов древесины, ее полезно рассматривать как анизотропный твердый материал, например тело, собранное из отдельных компонентов, расположенных в определенном порядке. В этом случае размеры отдельных частей должны быть небольшими по сравнению с размерами всего корпуса.

Создайте распределение температуры в теле так, чтобы плоскость пластины была изотермической Surface. In в этом случае в состоянии покоя одинаковое количество тепла Q проходит через каждую пластину для каждой единичной площади и единицы измерения time. It есть Количество тепла задается формулой Откуда В итоге、 。 Теперь представим, что каждый слой заменен одной пластиной * толщиной A. пусть эта пластина имеет такую теплопроводность X относительно той же разности температур b0. Такое же количество тепла Qa идет through. In в данном случае речь идет о рассматриваемых (фиктивных) эквивалентных пластинах、 。 2.Теплопроводность Xp в направлении, параллельном слою.

В одном из них тепловой поток 7 на греющей поверхности разделен на разность Л1 между температурой поверхности и температурой насыщения, относящейся к давлению жидкости. Людмила Фирмаль

Теперь мы установили распределение такой темперы в организме Важно, чтобы изотермическая поверхность совпадала с плоскостью, пересекающей пластину под прямым углом. Рисунок 1 68 пунктирная линия показывает 2 плоскости соответствующие значению Тоже фигура. 68.Кузов с подкладкой. Пусть температура и расстояние между ними равны I. Тогда будем считать, что размер пакета пластины в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, равен 1.In этот случай, вместе Следующее количество тепла будет проходить через отдельные пластины.

Опять же, если слой заменен единичной пластиной с коэффициентом теплопроводности Xy, так что то же самое происходит с некоторой разницей температур (&0-b)/ 1 Количество тепла, если такая плита 。 Из сравнения формул (III) и (IV)、 。 3.Уравнение (56a) и сравнение отношений(566)£+ 4〜)^) (8L + Va | Если теплопроводность одной пластины очень велика, то соответствующий член первого кронштейна исчезает и выпадает. 2-й кронштейн Отношение\ p / \и его середина очень важны, потому что подобные термины становятся очень большими. Если же, наоборот, 1 теплопроводность пластины очень мала, то соответствующий член 2-го кронштейна выпадет. Соответствующие термины в первых скобках будут очень большими.

В этом отношении отношение также будет очень большим. В случае возможного распределения теплопроводности рассматриваемое отношение всегда будет больше, чем 1.It достигает минимального значения, равного единице. Если все K равны друг другу, т. е. однородный и изотропный слой Ch Замечание. Из приведенных примеров анизотропных объектов, если необходимо понимать коэффициент теплопроводности как тензор при решении технических задач, то такие случаи вполне возможны 2). Однако теплопроводность часто можно считать скалярной. Это допустимо во всех случаях, когда температурное поле зависит только от 1 координаты、 Направление этой координаты совпадает с главной осью тензора.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Какие тела называют анизотропными

Рассмотренные выше свойства упругости и пластичности устанавливаются в результате опытов, произведенных над образцами. Для некоторых материалов, как, например, сталь, медь и другие металлы, прессованные пластики, бетон, эти свойства будут одинаковыми для образцов, вырезанных из тела в различных направлениях. Такие тела называются изотропными. Но древесина, например, обладает в силу своей структуры разными свойствами в разных направлениях; образец, вырезанный вдоль волокна, покажет при испытании на растяжение или сжатие совершенно иные свойства, чем образец, вырезанный в поперечном направлении. Такие материалы, которые обнаруживают разные свойства в разных направлениях, называются анизотропными.

Единичные кристаллы металлов всегда анизотропны, потому что атомы образуют в них кристаллическую решетку правильного строения и степень густоты расположения атомов для различных направлений различна. Изотропия поликристаллического металла объясняется тем, что кристаллические зерна чрезвычайно малы по сравнению с образцом и расположены в беспорядке; таким образом, все ориентации зерен равновероятны и в среднем для всех направлений свойства оказываются одинаковыми. Обработка давлением — ковка, штамповка, протяжка, волочение — создает определенную ориентацию зерен, поэтому, иапример, свойства проката в продольном и поперечном направлениях будут различными. Такая анизотропия в меньшей мере относится к упругим свойствам, чем к пластичности и прочности. Модуль упругости для продольных и поперечных по отношению к направлению проката образцов почти одинаков, тогда как характеристики прочности, например сопротивление разрыву, различны.

Иногда материал искусственно создается анизотропным. Так, например, стеклопластики представляют собою ткань из стеклянного волокна или просто слои стеклянного волокна, пропитанные полимерный материалом.

Стеклянное волокно обладает высокой прочностью, полимер связывает его в сплошную массу. Очевидно, что такая масса хорошо сопротивляется растяжению в направлении волокон, если же вырезать из нее образец наискось, перерезав волокна, то растягивающая нагрузка будет восприниматься не высокопрочными волокнами, а относительно слабым связывающим материалом и прочность окажется небольшой.

При изучении поведения плит или стержней из армированного бетона, пластинок, подкрепленных ребрами, и тому подобных конструкций часто бывает возможно учитывать работу арматуры и ребер при помощи осредненных характеристик, заменяя, например, бетонную плиту, армированную в одном направлении, сплошной плитой из воображаемого материала, обладающего разными свойствами для разных направлений, то есть анизотропного. Такая анизотропия называется конструктивной.

Источник

Анизотропия

Анизотропи́я (от др.-греч. ἄνισος — неравный и τρόπος — направление) — неодинаковость свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) по различным направлениям внутри этой среды; в противоположность изотропии.

В отношении одних свойств среда может быть изотропна, а в отношении других — анизотропна; степень анизотропии также может различаться.

Частный случай анизотропии — ортотропия (от др.-греч. ὀρθός — прямой и τρόπος — направление) — неодинаковость свойств среды по взаимно перпендикулярным направлениям.

Содержание

Примеры

Анизотропия является характерным свойством кристаллических тел (точнее — лишь тех, кристаллическая решетка которых не обладает высшей — кубической симметрией). При этом свойство анизотропии в простейшем виде проявляется только у монокристаллов. У поликристаллов анизотропия тела в целом (макроскопически) может не проявляться вследствие беспорядочной ориентировки микрокристаллов, или даже не проявляется, за исключением случаев специальных условий кристаллизации, специальной обработки и т. п.

Причиной анизотропности кристаллов является то, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния (а также некоторые не связанные с ними прямо величины, например, поляризуемость или электропроводность) оказываются неодинаковыми по различным направлениям. Причиной анизотропии молекулярного кристалла может быть также асимметрия его молекул. Макроскопически эта неодинаковость проявляется, как правило, лишь если кристаллическая структура не слишком симметрична.

Помимо кристаллов, естественная анизотропия — характерная особенность многих материалов биологического происхождения, например, деревянных брусков.

Анизотропия свойственна жидким кристаллам, движущимся жидкостям (неньютоновским — особенно).

Анизотропией особого рода в масштабах всего кристалла или его областей обладают ферромагнетики и сегнетоэлектрики.

Во многих случаях анизотропия может быть следствием внешнего воздействия (например, механической деформации, воздействия электрического или магнитного поля и т.д.). В ряде случаев анизотропия среды может в какой-то степени (а в некоторой слабой степени — часто) сохраняться после исчезновения вызвавшего ее внешнего воздействия.

Обменная анизотропия

Обменная анизотропия — особенность петель гистерезиса перемагничивания магнитных материалов, проявляющаяся в несимметричном расположении петли относительно оси ординат.

Анизотропия времени

Примечания

См. также

Ссылки

1. Физическая энциклопедия, под ред. Прохорова А.М., 1988, Москва,»Советская энциклопедия», том 1, стр 83

Полезное

Смотреть что такое «Анизотропия» в других словарях:

анизотропия — анизотропия … Орфографический словарь-справочник

Анизотропия — – жбк. неодинаковость свойств (механических) по разным направлениям. [СНиП 2.03.01 84] Анизотропия – неодинаковость физических свойств материала или вещества по различным направлениям. [Терминологический словарь по строительству на 12 … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

АНИЗОТРОПИЯ — (от греческого anisos неравный и tropos направление), характеристика физического тела, заключающаяся в том, что различные его свойства (например, механические, электрические, магнитные) в разных направлениях проявляются количественно неодинаково … Современная энциклопедия

Анизотропия — (от греческого anisos неравный и tropos направление), характеристика физического тела, заключающаяся в том, что различные его свойства (например, механические, электрические, магнитные) в разных направлениях проявляются количественно неодинаково … Иллюстрированный энциклопедический словарь

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление) зависимость свойств среды от направления. Анизотропия характерна, напр., для механических, оптических, магнитных, электрических и др. свойств кристаллов … Большой Энциклопедический словарь

Анизотропия — разл. значение физ. свойств г. п. и м лов по разным направлениям; характерна для слоистых г. п., а также для п. с неравномерной структурой, при условии, что чередующиеся слои или зерна м лов имеют разл. физ. свойства. А. м лов обусловливается… … Геологическая энциклопедия

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление), зависимость физ. св в (механич., оптич., магн., электрич. и т. д.) в ва от направления. Естеств. А. характерная особенность кристаллов; напр.. пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки… … Физическая энциклопедия

анизотропия — Неодинаковость физических свойств материала или вещества по различным направлениям [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] анизотропия Неравномерность плотности материала мембраны в её поверхностном… … Справочник технического переводчика

АНИЗОТРОПИЯ — (от греч. anisos неравный и tropos направление) в ботанике, способность разных органов одного и того же растения принимать разл. положения при одинаковом воздействии факторов внеш. среды. Напр,, при одностороннем освещении растений, верхушки… … Биологический энциклопедический словарь

анизотропия — сущ., кол во синонимов: 3 • анизотропность (1) • макроанизотропия (1) • неод … Словарь синонимов

Анизотропия — Анизотропия: неодинаковость свойств среды по различным направлениям внутри этой среды. Источник: СП 43.13330.2012. Свод правил. Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03 85 (утв. Приказом Минрегиона России от… … Официальная терминология

Источник