Toplinska vodljivost metala i njegova primjena

Metali su tvari koje imaju kristalnu strukturu. Kada se zagrije, oni se mogu rastopiti, to jest, ići u tekućinu. Neki od njih imaju nisku točku topljenja: oni se mogu rastopiti postavljanjem u redovitu žlicu i držeći svijeće iznad plamena. To je vodstvo i kositra. Drugi se mogu rastopiti samo u posebnim pećnicama. Bakar i željezo su visoke točke taljenja . Kako bi se smanjili, aditivi se dodaju u metal. Dobivene legure (čelik, bronca, lijevano željezo, mjed) imaju točku tališta niže od osnovnog metala.

Na što ovisi točka topljenja metala? Svi oni imaju određene karakteristike - toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost metala. Kapacitet topline odnosi se na sposobnost apsorbiranja topline kada se zagrije. Njegov numerički indeks je specifična toplina. To znači količinu energije koja može apsorbirati jedinicu mase metala, grijana za 1 ° C. Iz ovog pokazatelja ovisi potrošnja goriva za zagrijavanje metalne ploče do željene temperature. Toplinska snaga većine metala je u rasponu od 300-400 J / (kg * K), metalnih legura - 100-2000 J / (kg * K).

Toplinska vodljivost metala je prijenos topline od toplijih čestica na hladnije one prema Fourierovom zakonu za njihovu makroskopsku nepokretnost. Ovisi o strukturi materijala, njegovom kemijskom sastavu i vrsti interatomske veze. U metalima se toplina prenosi elektronima, u drugim krutim materijalima fononima. Toplinska vodljivost metala je veća, to je savršenija kristalna struktura koju imaju. Što metal ima više nečistoća, to je kristalna rešetka iskrivljena, a niža toplinska vodljivost. Doping uvodi takve izobličenja u strukturu metala i smanjuje toplinsku vodljivost u odnosu na osnovni metal.

Svi metali imaju dobru toplinsku provodljivost, ali neki imaju veću od drugih. Primjer takvih metala je zlato, bakar, srebro. Niža toplinska vodljivost nalazi se u kositru, aluminiju i željezo. Povećana toplinska vodljivost metala je vrlina ili nedostatak, ovisno o opsegu njihove upotrebe. Na primjer, potrebno je za metalna posuđa za brzo zagrijavanje hrane. Istodobno, uporaba metala s visokom toplinskom vodljivošću da bi se ručke posuda otežavala koristiti - gumbi se prenose prebrzo i ne mogu se dotaknuti. Stoga se ovdje rabe izolacijski materijali.

Druga karakteristika metala koja utječe na njena svojstva je toplinska ekspanzija. Izgleda kao povećanje volumena metala kada se zagrijava i smanjuje uz hlađenje. Ovaj fenomen mora se uzeti u obzir pri proizvodnji metalnih proizvoda. Na primjer, poklopci lonaca su izrađeni iznad glave, kotlići također imaju razmak između poklopca i kućišta tako da se poklopac ne zaglavi kada se zagrije.

Za svaki metal izračunava se koeficijent toplinske ekspanzije. Određuje se zagrijavanjem na 1 ° C prototipa duljine 1 m. Najveći koeficijent ima olovo, cink i kositar. Manji je s bakrom i srebrom. Čak niži - željezo i zlato.

Na kemijskim svojstvima metala podijeljeni su u nekoliko skupina. Postoje aktivni metali (na primjer, kalij ili natrij) koji mogu odmah reagirati s zrakom ili vodom. Šest najaktivnijih metala koji čine prvu skupinu periodičnog stola nazivaju se alkalnom. Oni imaju malu točku topljenja i toliko su mekani da se mogu rezati nožem. Povezujući se s vodom, stvaraju alkalne otopine, stoga i njihovo ime.

Druga skupina sastoji se od zemnoalkalnih metala - kalcija, magnezija, itd. Oni su dio mnogih minerala, čvršćih i vatrostalnih. Primjeri metala sljedeće, treće i četvrte skupine mogu biti olovo i aluminij. To su prilično mekani metali i često se koriste u legurama. Prijelazni metali (željezo, krom, nikal, bakar, zlato, srebro) manje su aktivni, više kovanja i često se koriste u industriji u obliku legura.

Položaj svakog metala u nizu aktivnosti karakterizira njegovu sposobnost reagiranja. Što je metal aktivniji, lakše je potrebno kisik. Vrlo je teško izolirati od spojeva, a nisko aktivne vrste metala mogu se naći u čistom obliku. Najaktivniji od njih - kalij i natrij - pohranjuju se u kerozinu, izvan njega odmah se oksidiraju. Od metala koji se koriste u industriji, bakar je najmanje aktivan. To čini spremnike i cijevi za toplu vodu, kao i električne žice.