Metallien lämpöjohtavuus ja sen käyttö
Metallit ovat aineita, joilla onkristallirakenne. Kuumennettaessa ne voivat sulaa, eli mennä nesteen tilaan. Joillakin niistä on alhainen sulamispiste: ne voidaan sulattaa asettamalla ne säännölliseen lusikkain ja pitämällä kynttilöitä liekin yläpuolella. Se on lyijyä ja tinaa. Toiset voidaan sulattaa vain erityisissä uuneissa. Kuparilla ja raudalla on korkea sulamispiste. Tämän vähentämiseksi lisäaineita lisätään metalliin. Tuloksena olevista seoksista (teräs, pronssi, valurauta, messinki) sulamispiste on alhaisempi kuin perusmetalli.
Mitä riippuu metallien sulamispisteestä? Kaikilla niillä on tiettyjä ominaisuuksia - lämmönkestävyys ja metallien lämmönjohtavuus. Lämpökapasiteetilla tarkoitetaan kykyä absorboida lämpö kuumennettaessa. Sen numeerinen indeksi on spesifinen lämpö. Se tarkoittaa sellaisen energian määrää, joka voi absorboida metalliyksikköä, jota lämmitetään 1 ° C: n lämpötilassa. Tästä ilmaisimesta riippuu polttoaineen kulutus metallin esimuodon lämmittämiseksi haluttuun lämpötilaan. Useimpien metallien lämpökapasiteetti on 300-400 J / (kg * K), metalliseokset - 100-2000 J / (kg * K).
Metallien lämpöjohtavuus on lämmön siirtolämpimimmistä hiukkasista kylmempiin Fourier-lain mukaan niiden makroskooppiseen liikkumattomuuteen. Se riippuu materiaalin rakenteesta, sen kemiallisesta koostumuksesta ja interatomisen sidoksen tyypistä. Metalleissa lämpö siirretään elektronien kautta, muilla kiinteillä aineilla fononeilla. Metallien lämmönjohtavuus on korkeampi, sitä paremmin niiden kristallirakenne on. Mitä enemmän metallilla on epäpuhtauksia, sitä enemmän vääristetään kidehilaa ja mitä alhaisempi on lämmönjohtavuus. Doping tuo tällaisia vääristymiä metallien rakenteeseen ja laskee lämmönjohtavuutta suhteessa perusmetalliin.
Kaikilla metalleilla on hyvä lämmönjohtavuus, muttajotkut korkeammat kuin toiset. Esimerkki tällaisista metalleista on kulta, kupari, hopea. Alempi lämmönjohtavuus on tina, alumiini ja rauta. Metallien lisääntynyt lämmönjohtavuus on hyve tai haitta, riippuen niiden käytön laajuudesta. Esimerkiksi on välttämätöntä, että metalliset astiat nopeuttavat ruokaa. Samanaikaisesti metallien, joilla on korkea lämmönjohtavuus, jotta ruokien kahvat vaikeuttavat käyttöä - nuppit lämpenevät liian nopeasti eikä niitä voi koskettaa. Siksi tässä käytetään lämpöeristysmateriaaleja.
Toinen metallin ominaisuus, joka vaikuttaa siihenominaisuudet - lämpölaajeneminen. Näyttää siltä, että metallin tilavuus kasvaa, kun sitä kuumennetaan ja pienenee jäähdyttämällä. Tämä ilmiö on otettava huomioon metallituotteiden valmistuksessa. Esimerkiksi kannen kannet on tehty yläpuolelta, keittimillä on myös aukko kannen ja kotelon välillä niin, että kansi ei jumissa kuumennettaessa.
Kunkin metallin osalta kerroinlämpölaajeneminen. Se määritetään kuumentamalla 1 ° C: ssa näytteen, jonka pituus on 1 m. Suurimman kertoimen ovat lyijy, sinkki, tina. Se on pienempi kuparin ja hopean kanssa. Alempi - rauta ja kulta.
Kemiallisilla ominaisuuksilla metallit jaetaanuseita ryhmiä. Aktiivisia metalleja (esimerkiksi kaliumia tai natriumia), jotka pystyvät välittömästi reagoimaan ilman tai veden kanssa. Kuusi kaikkein aktiivisinta metallia, jotka muodostavat jaksollisen taulukon ensimmäisen ryhmän, kutsutaan alkaliseksi. Niillä on pieni sulamispiste ja ne ovat niin pehmeitä, että ne voidaan leikata veitsellä. Liittämällä veteen ne muodostavat emäksisiä liuoksia, joten niiden nimiä.
Toinen ryhmä koostuu maa-alkalimetalleista - kalsium, magnesium jne. Ne ovat osa monta mineraalia, kiinteämpää ja tulenkestävää. Esimerkkejä seuraavan, kolmannen ja neljännen ryhmän metalleista voivat olla lyijyä ja alumiinia. Nämä ovat melko pehmeitä metalleja, ja niitä käytetään usein seoksissa. Siirtymämetallit (rauta, kromi, nikkeli, kupari, kulta, hopea) ovat vähemmän aktiivisia, enemmän taonta ja niitä käytetään usein teollisuudessa seosten muodossa.
Kunkin metallin sijainti toimintasarjassaluonnehtii hänen kykynsä reagoida. Mitä aktiivisempi on metalli, sitä helpompi se ottaa happea. Niitä on hyvin vaikea eristää yhdisteistä, kun taas alhaisen aktiivisuuden omaavat metallityypit ovat puhtaassa muodossa. Aktiivisimmat niistä - kalium ja natrium - varastoidaan kerosiinilla, sen ulkopuolella ne hapettuvat välittömästi. Teollisuudessa käytetyistä metalleista kupari on vähiten aktiivinen. Se tekee säiliöitä ja putkia kuumalle vedelle sekä sähköjohtoja.
