Termisk ledningsevne av metaller og dens anvendelse

Metaller er stoffer som harkrystallstruktur. Når de er oppvarmet, kan de smelte, det vil si gå inn i en væskestatus. Noen av dem har lavt smeltepunkt: de kan smeltes ved å plassere dem i en vanlig skje og holde stearinlys over flammen. Det er bly og tinn. Andre kan smeltes kun i spesielle ovner. Kobber og jern har et høyt smeltepunkt. For å redusere det tilsettes tilsetningsstoffer til metallet. De resulterende legeringene (stål, bronse, støpejern, messing) har et smeltepunkt lavere enn foreldremetallet.

På hva er smeltepunktet av metaller avhengig? Alle har visse egenskaper - varmekapasitet og termisk ledningsevne av metaller. Varmekapasitet refererer til evnen til å absorbere varme ved oppvarming. Den numeriske indeksen er den spesifikke varmen. Det betyr mengden energi som kan absorbere en massemasse av metall, oppvarmet ved 1 ° C. Fra denne indikatoren avhenger drivstoffforbruket for å varme metallpreformen til ønsket temperatur. Varmekapasiteten til de fleste metaller ligger i området 300-400 J / (kg * K), metall legeringer - 100-2000 J / (kg * K).

Termisk ledningsevne av metaller er overføring av varmefra de hetere partiklene til de kaldere i henhold til Fourier-loven for deres makroskopiske immobilitet. Det avhenger av strukturen av materialet, dets kjemiske sammensetning og typen av interatomisk binding. I metaller overføres varme med elektroner, i andre faste materialer ved fononer. Den termiske ledningsevnen til metaller er jo høyere, jo mer perfekt er krystallstrukturen de har. Jo mer metall har urenheter, jo mer forvrengt krystallgitteret, og jo lavere er termisk ledningsevne. Doping introduserer slike forvrengninger i metallstrukturen og senker varmeledningsevnen i forhold til grunnmetallet.

Alle metaller har god termisk ledningsevne, mennoen høyere enn andre. Et eksempel på slike metaller er gull, kobber, sølv. Den nedre termiske ledningsevnen finnes i tinn, aluminium og jern. Økt termisk ledningsevne av metaller er en dyd eller en ulempe, avhengig av omfanget av deres bruk. For eksempel er det nødvendig for metallretter for rask oppvarming av mat. Samtidig gjør bruk av metaller med høy termisk ledningsevne for å gjøre håndtakene av retter det vanskelig å bruke - knappene varme opp for fort og kan ikke berøres. Derfor brukes varmeisolerende materialer her.

Et annet kjennetegn ved metallet som påvirker detseiendommer - termisk ekspansjon. Det ser ut som en økning i volumet av metallet når det oppvarmes og avtar med kjøling. Dette fenomenet må tas i betraktning når man produserer metallprodukter. For eksempel er dekslene på potten gjort overhead, vannkoker har også et gap mellom lokket og foringsrøret slik at lokket ikke blir sittende fast når det blir oppvarmet.

For hvert metall, koeffisiententermisk ekspansjon. Det bestemmes ved oppvarming til 1 ° C av en prototype som har en lengde på 1 m. Bly, sink og tinn har den største koeffisienten. Det er mindre med kobber og sølv. Selv lavere - jern og gull.

Ved kjemiske egenskaper er metaller delt inn iflere grupper. Det er aktive metaller (for eksempel kalium eller natrium) som er i stand til å reagere umiddelbart med luft eller vann. De seks mest aktive metaller som utgjør den første gruppen av det periodiske tabellen kalles alkalisk. De har et lite smeltepunkt og er så myke at de kan kuttes med en kniv. Koble til med vann danner de alkaliske løsninger, derav deres navn.

Den andre gruppen består av jordalkalimetaller - kalsium, magnesium, etc. De er en del av mange mineraler, mer solid og ildfast. Eksempler på metaller i neste, tredje og fjerde gruppe kan være bly og aluminium. Disse er ganske myke metaller, og de brukes ofte i legeringer. Overgangsmetaller (jern, krom, nikkel, kobber, gull, sølv) er mindre aktive, mer smiing og brukes ofte i industrien i form av legeringer.

Plasseringen av hvert metall i aktivitetsserienkarakteriserer hans evne til å reagere. Jo mer aktivt metallet er, jo lettere det tar oksygenet. De er svært vanskelig å isolere fra forbindelser, mens lavaktive metaller kan finnes i ren form. De mest aktive av dem - kalium og natrium - er lagret i petroleum, utenfor det blir de umiddelbart oksidert. Av metallene som brukes i industrien, er kobber minst aktiv. Det lager tanker og rør til varmt vann, samt elektriske ledninger.