Термична проводимост на металите и тяхното приложение

Металите са вещества, които имат кристална структура. Когато се затоплят, те могат да се стопят, т.е. да влязат в течно състояние. Някои от тях имат ниска точка на топене: те могат да бъдат разтопени, като ги поставят в обикновена лъжица и държат свещи над пламъка. Това е олово и калай. Други могат да се разтопят само в специални фурни. високо точка на топене имат мед и желязо. За да го намалите, към метала се добавят добавки. Получените сплави (стомана, бронз, чугун, месинг) имат точка на топене, по-ниска от основния метал.

За какво зависи зависимостта на точката на топене на металите? Всички те имат определени характеристики - топлинна мощност и топлопроводимост на металите. Топлинният капацитет се отнася до способността за поглъщане на топлина при нагряване. Численият му индекс е специфичната топлина. Това означава количеството енергия, което може да абсорбира единица маса от метал, загрята до 1 ° С. От този индикатор зависи консумацията на гориво за загряване на металната преформа на желаната температура. Топлинният капацитет на повечето метали е в диапазона 300-400 J / (kg * K), металните сплави - 100-2000 J / (kg * K).

Термичната проводимост на металите е предаването на топлината от по-горещите частици към по-студените от закона на Фурие, с тяхната макроскопична неподвижност. Тя зависи от структурата на материала, неговия химически състав и вида на междуатомната връзка. В металите топлината се прехвърля от електрони, в други твърди материали от фонони. Топлинната проводимост на металите е по-висока, толкова по-добра е тяхната кристална структура. Колкото повече метал има примеси, толкова по-изкривена е кристалната решетка, толкова по-ниска е термалната проводимост. Допинг въвежда такива изкривявания в структурата на металите и понижава топлопроводимостта спрямо основния метал.

Всички метали имат добра топлопроводимост, но някои имат по-високи от други. Пример за такива метали е златото, медта, среброто. По-ниската топлопроводимост се намира в калай, алуминий и желязо. Повишената топлопроводимост на металите е добродетел или недостатък, в зависимост от обхвата на тяхното използване. Например, е необходимо метални чинии за бързо нагряване на храната. В същото време използването на метали с висока топлопроводимост, за да направят дръжките на съдовете, затруднява използването им - копчетата се загряват прекалено бързо и не могат да бъдат докосвани. Ето защо тук се използват топлоизолационни материали.

Друга характеристика на метала, която влияе върху неговите свойства, е термичното разширение. Тя изглежда като увеличение на обема на метала, когато се нагрява и намалява с охлаждане. Това явление трябва да се вземе предвид при производството на метални изделия. Например, капачките на саксиите са направени отгоре, чайките също имат пролука между капака и корпуса, така че капакът да не се залепи при загряване.

За всеки метал коефициентът термично разширение. Определя се чрез нагряване до 1 ° С на прототип с дължина 1 м. Оловото, цинкът и калайът имат най-голям коефициент. Тя е по-малка с мед и сребро. Дори по-ниско - желязо и злато.

Чрез химическите свойства металите са разделени на няколко групи. Има активни метали (например калий или натрий), способни незабавно да реагират с въздух или вода. Шестте най-активни метали, които съставляват първата група от периодичната таблица, се наричат ​​алкални. Те имат малка точка на топене и са толкова меки, че могат да бъдат нарязани с нож. Свързвайки се с вода, те образуват алкални разтвори, оттук и името им.

Втората група се състои от алкалоземни метали - калций, магнезий и др. Те са част от много минерали, по-солидни и огнеупорни. Примери за метали от следващата, третата и четвъртата група могат да бъдат олово и алуминий. Това са доста меки метали и често се използват в сплави. Преходните метали (желязо, хром, никел, мед, злато, сребро) са по-малко активни, по-коварни и често се използват в промишлеността под формата на сплави.

Позицията на всеки метал в серия от дейности характеризира способността му да реагира. Колкото по-активен е металът, толкова по-лесно е кислородът. Те са много трудни за изолиране от съединенията, докато неактивните видове метали може да се намери в неговата чиста форма. Най-активните от тях - калий и натрий - се съхраняват в керосин, извън тях те веднага се окисляват. От металите, използвани в промишлеността, медта е най-малко активна. Той прави резервоари и тръби за топла вода, както и електрически проводници.