Tepelná vodivost kovů a jejich aplikace

Kovy jsou látky, které mají krystalickou strukturu. Při zahřátí se mohou roztavit, tj. Do tekutého stavu. Některé z nich mají nízkou teplotu tání: mohou být roztaveny tím, že je umístí do pravidelné lžičky a drží svíčky nad plamenem. Je to olovo a plechovka. Jiné mohou být roztaveny pouze ve speciálních troubách. Měď a železa mají vysoké teploty tání . K jejich snížení se přidávají přísady do kovu. Výsledné slitiny (ocel, bronz, litina, mosaz) mají teplotu tání nižší než základní kov.

Na co závisí teplota tání kovů? Všechny mají určité vlastnosti - tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost kovů. Tepelná kapacita znamená schopnost po zahřátí absorbovat teplo. Jeho číselný index je specifické teplo. To znamená množství energie, které může absorbovat jednotku hmotnosti kovu, zahřáté o 1 ° C. Z tohoto indikátoru závisí spotřeba paliva pro ohřev kovového polotovaru na požadovanou teplotu. Tepelná kapacita většiny kovů je v rozsahu 300-400 J / (kg * K), kovové slitiny - 100-2000 J / (kg * K).

Tepelná vodivost kovů je přenos tepla z teplejších částic do chladnějších v souladu s Fourierovým zákonem pro jejich makroskopickou nehybnost. Závisí na struktuře materiálu, jeho chemickém složení a typu interatomické vazby. V kovu se teplo přenáší elektrony, v jiných pevných materiálech fonony. Tepelná vodivost kovů je vyšší, tím je dokonalejší krystalová struktura, kterou mají. Čím více má kov nečistoty, tím více je zkreslená krystalová mřížka a tím nižší tepelná vodivost. Doping zavádí takové zkreslení do struktury kovů a snižuje tepelnou vodivost vzhledem k základnímu kovu.

Všechny kovy mají dobrou tepelnou vodivost, ale některé mají vyšší než ostatní. Příkladem těchto kovů je zlato, měď, stříbro. Nižší tepelná vodivost se vyskytuje v plechu, hliníku a železa. Zvýšená tepelná vodivost kovů je cností nebo nevýhoda v závislosti na rozsahu jejich použití. Například je nutné, aby kovové nádobí pro rychlé zahřívání potravin. Současně je použití kovů s vysokou tepelnou vodivostí pro výrobu rukojetí nádobí obtížné - knoflíky se zahřívají příliš rychle a nelze je dotýkat. Proto se zde používají tepelně izolační materiály.

Další vlastností kovu, která ovlivňuje jeho vlastnosti, je tepelná roztažnost. Vypadá to jako zvýšení objemu kovu při jeho zahřátí a při chlazení klesá. Tento jev musí být zohledněn při výrobě kovových výrobků. Například víčka hrnců jsou vyrobena nad hlavou, kanály mají také mezeru mezi víkem a pláštěm tak, aby víko při zahřátí nezůstávalo.

Pro každý kov se vypočítá koeficient tepelné roztažnosti. Stanoví se zahříváním prototypu o délce 1 m na 1 ° C. Olovo, zinek a cín mají největší koeficient. Je menší s mědí a stříbrem. Ještě nižší - železo a zlato.

Na chemické vlastnosti kovů jsou rozděleny do několika skupin. Existují aktivní kovy (například draslík nebo sodík) schopné okamžitě reagovat se vzduchem nebo vodou. Šest nejaktivnějších kovů tvořících první skupinu periodické tabulky se nazývá alkalické. Mají malý bod tání a jsou tak měkké, že je lze řezat nožem. Spojením s vodou vytvářejí alkalická řešení, tudíž jejich jméno.

Druhá skupina se skládá z kovů alkalických zemin - vápníku, hořčíku atd. Jsou součástí mnoha minerálů, pevnější a odolnější. Příklady kovů příští, třetí a čtvrté skupiny mohou být olovo a hliník. Jedná se o poměrně měkké kovy a často se používají ve slitinách. Přechodné kovy (železo, chrom, nikl, měď, zlato, stříbro) jsou méně aktivní, více kování a jsou často používány v průmyslu ve formě slitin.

Poloha každého kovu v sérii aktivit charakterizuje jeho schopnost reagovat. Čím aktivnější je kov, tím jednodušší je kyslík. Jsou velmi obtížně izolovatelné od sloučenin, zatímco nízko aktivní druhy kovů se nacházejí v čisté formě. Nejaktivnější z nich - draslík a sodík - jsou uloženy v kerosenu, mimo něj jsou okamžitě oxidovány. Z kovů používaných v průmyslu je měď nejméně aktivní. To dělá nádrže a trubky pro horkou vodu, stejně jako elektrické dráty.