A fémek hővezető képessége és alkalmazása

A fémek kristályos szerkezetűek. Fűtött állapotban olvadnak, vagyis folyékony állapotba kerülnek. Néhányuk alacsony olvadásponttal rendelkezik: megolvadhatnak, ha rendszeres kanálba helyezik őket, és a láng fölött gyertyákat tartanak. Ez vezet és ón. Mások csak speciális kemencében olvadhatnak. A réz és a vas magas olvadáspontok . Ennek csökkentése érdekében adalékanyagokat adnak a fémhez. Az így kapott ötvözetek (acél, bronz, öntöttvas, sárgaréz) olvadáspontja alacsonyabb, mint a fém alapanyag.

Mitől függ a fémek olvadáspontja? Mindegyikük bizonyos tulajdonságokkal rendelkezik - a fémek hőkapacitása és hővezető képessége. A hőkapacitás azt a képességet jelenti, hogy felmelegszik a hő felszívódása. Numerikus indexe a konkrét hő. Ez azt az energiamennyiséget jelenti, amely 1 ° C-ra hevített fém tömegegységet képes felvenni. Ebből az indikátorból az üzemanyag-fogyasztás függ a fémtartály fűtésétől a kívánt hőmérsékletig. A legtöbb fém hőkapacitása 300-400 J / (kg * K), fémötvözetek - 100-2000 J / (kg * K).

A fémek hővezető képessége a forróbb részecskékről a hidegebbre való hőátadás a Fourier-törvény szerint a makroszkopikus ingerlékenységük miatt. Ez az anyag szerkezetétől, kémiai összetételétől és az interatomikus kötés típusától függ. Fémekben a hőt elektronok, más szilárd anyagok fononokkal továbbítják. A fémek hővezető képessége annál magasabb, annál tökéletesebb a kristályszerkezetük. Minél több fém szennyeződik, annál torzabb a kristályrács, és annál alacsonyabb a hővezető képesség. A dopping az ilyen torzulást a fémszerkezetbe hozza, és csökkenti a hővezető képességet az alapfémhez viszonyítva.

Minden fém jó hővezető képességgel rendelkezik, de egyesek magasabbak, mint mások. Az ilyen fémek példája az arany, réz, ezüst. Az alsó hővezetőképesség ónban, alumíniumban és vasban található. A fémek megnövekedett hővezető képessége előnyös vagy hátrányos, a felhasználás terjedelmétől függően. Például szükséges az étel gyors felmelegedésére szolgáló fém edények. Ugyanakkor a magas hővezetési képességgel rendelkező fémek használata az edények fogantyúinak megnehezítése miatt nehezíti a használatot - a gombok túl gyorsan felmelegszenek és nem érinthetők meg. Ezért hőszigetelő anyagokat használnak itt.

A fém egyik jellemzője, amely hatással van a tulajdonságaira, a hőtágulás. Úgy tűnik, hogy a fém térfogatának növekedése fűtött, és hűtés közben csökken. Ezt a jelenséget figyelembe kell venni a fémtermékek gyártásakor. Például a fazekak fedelei felett vannak, a vízforralóknak pedig van egy résük a fedél és a burkolat között, úgyhogy a fedél nem melegszik fel hevítés közben.

Minden fém esetében kiszámítják a hőtágulási együtthatót . Ezt úgy határozzák meg, hogy 1 m hosszúságú prototípus 1 ° C-ra melegszik. Az ólom, a cink és az ón legnagyobb koefficienssel rendelkezik. Rézzel és ezüsttel kisebb. Még alacsonyabb - vas és arany.

A fém kémiai tulajdonságairól több csoportra oszlanak. Aktív fémek (például kálium vagy nátrium) képesek reagálni levegővel vagy vízzel azonnal. Az időszakos tábla első csoportját alkotó hat legaktívabb fém lúgos. Kis olvadáspontjuk van, és olyan puha, hogy késsel vághatók le. A vízzel történő összekapcsolás alkáli oldatokat képez, így a nevük.

A második csoport alkáliföldfémeket - kalciumot, magnéziumot stb. Tartalmaz. Ezek sok ásványi anyag részei, szilárdabbak és tűzállóak. A következő, harmadik és negyedik csoportba tartozó fémek lehetnek ólom és alumínium. Ezek meglehetősen lágy fémek, és ezeket gyakran használják ötvözetekben. Az átmenetifémek (vas, króm, nikkel, réz, arany, ezüst) kevésbé aktívak, több kovácsolt és gyakran használatosak az iparban ötvözetek formájában.

Az egyes fémek pozíciója számos tevékenységben jellemzi a reakcióképességét. Minél aktívabb a fém, annál könnyebb lesz az oxigén. Nagyon nehéz elkülöníteni a vegyületektől, míg az alacsony aktivitású fémek tiszta formában találhatók. A legaktívabbak - a kálium és a nátrium - kerozinban tárolódnak, kívülről azonnal oxidálódnak. Az iparban használt fémek közül a réz a legkevésbé aktív. Tartályok és csövek forró vízhez, valamint elektromos vezetékekhez.