Цеплаправоднасць металаў і яе прымяненне

Металы - гэта рэчывы, якія маюць крышталічную структуру. Пры награванні яны здольныя плавіцца, то ёсць пераходзіць у цякучай стан. Адны з іх маюць невысокую тэмпературу плаўлення: іх можна расплавіць, змясціўшы ў звычайную лыжку і трымаючы над полымем свечкі. Гэта свінец і волава. Іншыя магчыма расплавіць толькі ў спецыяльных печах. Высокай тэмпературай плаўлення валодаюць медзь і жалеза. Для яе паніжэння ў метал ўводзяць дадаткі. Атрыманыя сплавы (сталь, бронза, чыгун, латунь) маюць тэмпературу плаўлення ніжэй, чым зыходны метал.

Ад чаго ж залежыць тэмпература плаўлення металаў? Усе яны маюць пэўныя характарыстыкі - цеплаёмістасць і цеплаправоднасць металаў. Цеплаёмістасцю называюць здольнасць пры награванні паглынаць цеплыню. Яе колькасны паказчык - удзельная цеплаёмістасць. Пад ёй маецца на ўвазе колькасць энергіі, якое здольная паглынуць адзінка масы металу, нагреваемая на 1 ° С. Ад гэтага паказчыку залежыць расход паліва на награванне металічнай нарыхтоўкі да патрэбнай тэмпературы. Цеплаёмістасць большасці металаў знаходзіцца ў межах 300-400 Дж / (кг * Да), металічных сплаваў - 100-2000 Дж / (кг * Да).

Цеплаправоднасць металаў - гэта перанос цяпла ад больш гарачых часціц да больш халодным па законе Фур'е пры іх макраскапічнай нерухомасці. Яна залежыць ад структуры матэрыялу, яго хімічнага складу і тыпу межатомные сувязі. У металах перадача цяпла вырабляецца электронамі, у іншых цвёрдых матэрыялах - фононов. Цеплаправоднасць металаў тым вышэй, чым больш дасканалую крышталічную структуру яны маюць. Чым больш метал мае прымешак, тым больш скажоная крышталічная рашотка, і тым ніжэй цеплаправоднасць. Легіраванне ўносіць такія скажэнні ў структуру металаў і паніжае цеплаправоднасць адносна асноўнага металу.

Ва ўсіх металаў добрая цеплаправоднасць, але ў адных вышэй, чым у іншых. Прыклад такіх металаў - золата, медзь, срэбра. Больш нізкая цеплаправоднасць - у волава, алюмінія, жалеза. Падвышаная цеплаправоднасць металаў з'яўляецца годнасцю альбо недахопам, у залежнасці ад сферы іх выкарыстання. Напрыклад, яна неабходная металічнай посудзе для хуткага нагрэву ежы. У той жа час прымяненне металаў з высокай цеплаправоднасцю для вырабу ручак посуду абцяжарвае яе выкарыстанне - ручкі занадта хутка награваюцца, і да іх немагчыма дакрануцца. Таму тут выкарыстоўваюць цеплаізаляцыйныя матэрыялы.

Яшчэ адна характарыстыка металу, якая ўплывае на яго ўласцівасці - цеплавое пашырэнне. Яно выглядае як павелічэнне ў аб'ёме металу пры яго награванні і памяншэнне - пры астуджэнні. Гэта з'ява абавязкова неабходна ўлічваць пры вырабе металічных вырабаў. Так, напрыклад, вечка рондаляў робяць накладнымі, у чайнікаў таксама прадугледжаны зазор паміж вечкам і корпусам, каб пры награванні крышку ня заклінавала.

Для кожнага металу вылічаны каэфіцыент цеплавога пашырэння. Яго вызначаюць награваннем на 1 ° С дасведчанага ўзору, які мае даўжыню 1 м. Самы вялікі каэфіцыент маюць свінец, цынк, волава. Паменш ён у медзі і срэбра. Яшчэ ніжэй - жалеза і золата.

Па хімічных уласцівасцях металы дзеляцца на некалькі груп. Існуюць актыўныя металы (напрыклад, калій або натрый), здольныя імгненна ўступаць у рэакцыю з паветрам або вадой. Шэсць самых актыўных металаў, які складае першую групу перыядычным табліцы, называюць шчолачнымі. Яны маюць маленькую тэмпературу плаўлення і такія мяккія, што могуць быць разрэзаныя нажом. Злучаючыся з вадой, яны ўтвараюць шчолачныя растворы, адсюль і іх назва.

Другую групу складаюць шчолачназямельныя металы - кальцый, магній і інш. Яны ўваходзяць у склад шматлікіх мінералаў, больш цвёрдыя і тугаплаўкія. Прыкладамі металаў наступных, трэцяй і чацвёртай груп, могуць служыць свінец і алюміній. Гэта даволі мяккія металы і яны часта выкарыстоўваюцца ў сплавах. Пераходныя металы (жалеза, хром, нікель, медзь, золата, срэбра) менш актыўныя, больш кавання і часта ўжываюцца ў прамысловасці ў выглядзе сплаваў.

Становішча кожнага металу ў шэрагу актыўнасці характарызуе яго здольнасць уступаць у рэакцыю. Чым больш актыўна метал, тым лягчэй ён забірае кісларод. Іх вельмі цяжка вылучыць з злучэнняў, у той час, як малаактыўныя віды металаў можна сустрэць у чыстым выглядзе. Самыя актыўныя з іх - калій і натрый - захоўваюць у газе, па-за ім яны адразу ж акісляюцца. З металаў, якія выкарыстоўваюцца ў прамысловасці, найменш актыўным з'яўляецца медзь. З яе робяць рэзервуары і трубы для гарачай вады, а таксама электрычных дратоў.