Conductibilitatea termică a metalelor și aplicarea acestora

Metalele sunt substanțe care au o structură cristalină. Când sunt încălzite, pot să se topească, adică să intre într-o stare fluidă. Unele dintre ele au un punct de topire scăzut: ele pot fi topite prin plasarea lor într-o lingură obișnuită și ținând lumânări deasupra flăcării. Este plumb și staniu. Altele pot fi topite numai în cuptoare speciale. mare punctul de topire au cupru și fier. Pentru ao reduce, aditivii sunt adăugați la metal. Aliajele rezultate (oțel, bronz, fontă, alamă) au un punct de topire mai mic decât metalul principal.

Pe ce depinde punctul de topire al metalelor? Toate acestea au anumite caracteristici - capacitatea de căldură și conductivitatea termică a metalelor. Capacitatea de căldură se referă la abilitatea de a absorbi căldura atunci când este încălzită. Indicele său numeric este căldura specifică. Aceasta înseamnă cantitatea de energie care poate absorbi o unitate de masă de metal, încălzită cu 1 ° C. Din acest indicator depinde consumul de combustibil pentru încălzirea preformei metalice la temperatura dorită. Capacitatea de căldură a majorității metalelor este în intervalul 300-400 J / (kg * K), aliajele metalice - 100-2000 J / (kg * K).

Conductibilitatea termică a metalelor este transferul căldurii de la particulele mai calde la cele mai reci din legea Fourier, cu imobilitatea lor macroscopică. Aceasta depinde de structura materialului, de compoziția sa chimică și de tipul de legătură interatomică. În metale, căldura este transferată de electroni, în alte materiale solide de către fononi. Conductibilitatea termica a metalelor este cea mai mare, cu atat mai perfecta este structura cristalica pe care o au. Cu cât mai multe metale au impurități, cu atât mai mult distorsionează rețeaua cristalină și conductivitatea termică este mai mică. Dopajul introduce astfel de distorsiuni în structura metalelor și scade conductivitatea termică relativă la metalul de bază.

Toate metalele au o conductivitate termică bună, dar unele au mai mult decât altele. Un exemplu de astfel de metale este aurul, cuprul, argintul. Conductivitatea termică inferioară se găsește în tablă, aluminiu și fier. Conductibilitatea termică ridicată a metalelor este o virtute sau un dezavantaj, în funcție de domeniul de utilizare al acestora. De exemplu, este necesar ca vasele metalice să se încălzească rapid cu alimente. În același timp, folosirea metalelor cu conductivitate termică ridicată pentru a face mânerele de mâncare face dificilă utilizarea - butoanele se încălzesc prea repede și nu pot fi atinse. Prin urmare, materialele termoizolante sunt utilizate aici.

O altă caracteristică a metalului care afectează proprietățile sale este expansiunea termică. Se pare ca o crestere a volumului de metal atunci cand este incalzita si scade odata cu racirea. Acest fenomen trebuie luat în considerare la fabricarea produselor din metal. De exemplu, capacele vasei sunt realizate deasupra capului, cazanele au, de asemenea, un spațiu între capac și carcasă, astfel încât capacul să nu se blocheze atunci când este încălzit.

Pentru fiecare metal, coeficientul expansiune termică. Se determină prin încălzirea la 1 ° C a unui prototip având o lungime de 1 m. Plumbul, zincul și staniu au cel mai mare coeficient. Este mai mic cu cupru și argint. Chiar și inferior - fier și aur.

Prin proprietățile chimice, metalele sunt împărțite în mai multe grupuri. Există metale active (de exemplu potasiu sau sodiu) capabile să reacționeze instantaneu cu aerul sau apa. Cele șase metale cele mai active care alcătuiesc primul grup al mesei periodice sunt numite alcaline. Au un punct de topire mic și sunt atât de moi încât pot fi tăiate cu un cuțit. Conectând cu apă, ele formează soluții alcaline, de unde și numele lor.

Al doilea grup constă din metale alcalino-pământoase - calciu, magneziu etc. Acestea fac parte din multe minerale, mai solide și refractare. Exemple de metale ale grupurilor următoare, a treia și a patra pot fi plumbul și aluminiul. Acestea sunt metale destul de moi și sunt adesea folosite în aliaje. Metalele de tranziție (fier, crom, nichel, cupru, aur, argint) sunt mai puțin active, forjate și sunt adesea folosite în industrie sub formă de aliaje.

Poziția fiecărui metal într-o serie de activități își caracterizează capacitatea de a reacționa. Cu cât metalul este mai activ, cu atât oxigenul este mai ușor. Ele sunt foarte greu de izolat de compuși, în timp ce sunt inactivi tipuri de metale poate fi găsită în forma sa pură. Cele mai active dintre ele - potasiu și sodiu - sunt depozitate în kerosen, în afara ei sunt imediat oxidate. Din metalele utilizate în industrie, cuprul este cel mai puțin activ. Face rezervoare și conducte pentru apă caldă, precum și fire electrice.