Оглавление:
Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов
- Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов Теплоемкость-это способность вещества поглощать тепло при нагревании. Его особенностью является удельная теплоемкость—количество энергии, поглощаемой единицей массы при определенной степени нагрева. Возможность появления трещин в металле зависит от величины теплопроводности. Если теплопроводность низкая, то риск растрескивания высок. Таким образом, легированная сталь обладает в пять раз меньшей теплопроводностью, чем теплопроводность меди и алюминия. Величина теплоемкости влияет на уровень топлива, расходуемого на нагрев заготовки до определенной температуры. В металлических сплавах удельная теплоемкость колеблется от 100 до 2000 Дж / (кг-к).
Большинство металлов имеют теплоемкость 300-400дж/(кг * к). Теплоемкость металлического материала увеличивается с повышением температуры. Полимерные материалы обычно имеют удельную теплоемкость не менее 1000 Дж / (кг*к·. Электрические свойства материала характеризуются наличием носителей заряда электронов или ионов и свободой их движения под действием электрического поля. Высокие ковалентные и ионные энергии связи информируют материал о диэлектрических свойствах этих типов связей. Их слабая проводимость обусловлена влиянием примесей, а под воздействием влаги, при образовании
проводящего раствора, содержащего примеси, проводимость таких материалов возрастает. Людмила Фирмаль
Материалы с разными типами связей имеют разные температурные коэффициенты электрического сопротивления: металлы имеют положительный, а материалы с ковалентным и ионным типом связи имеют отрицательный, при нагревании металла концентрация носителей заряда (электронов)не увеличивается, а сопротивление их движению увеличивается за счет увеличения амплитуды атомов. В материалах с ковалентными или ионными связями при нагревании концентрация носителя заряда очень сильно возрастает, нейтрализуя эффект интерференции вследствие повышенной вибрации атома.
Теплопроводность — это передача тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах в макроскопически неподвижном состоянии частиц. Передача тепла происходит от более горячих частиц к более холодным и следует закону Фурье. Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Тепло в твердых телах переносится электронами и фононами. Механизм теплопередачи во многом определяется типом связи: в металлах тепло передается электронами. Это самый теплопроводный Алмаз. В полупроводниках с очень низкой концентрацией носителей заряда, теплопроводность, 17Б, в основном, осуществляется фононами.
- Чем полнее кристалл, тем выше его теплопроводность. Поскольку границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают их электрическое сопротивление, монокристаллы проявляют лучшую теплопроводность, чем поликристаллы. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором перенос тепла электронами или фононами облегчается по сравнению с аморфным состоянием. Чем больше примесей содержит металл, тем мельче кристаллические зерна, тем меньше искажается теплопроводность кристаллической решетки. Чем больше размер частиц, тем выше теплопроводность. Легирование искажает кристаллическую решетку твердого раствора и снижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом, который является основой сплава.
Структурный компонент, представляющий собой дисперсную смесь нескольких фаз (эвтектической, эвтектоидной), снижает электропроводность. Структура с равномерным распределением частиц фазы имеет более низкую теплопроводность, чем основа сплава. Основным типом таких структур являются пористые материалы. По сравнению с твердым телом, газ является теплоизолятором. Графит обладает высокой теплопроводностью. Если тепло передается параллельно углеродно-атомному слою базовой плоскости, то теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза. Разветвленные графитовые пластины в сером чугуне имеют монокристаллическую структуру и, соответственно, высокую теплопроводность.
Высокопрочный чугун со сфероидальным графитом при одинаковой объемной доле графита имеет коэффициент теплопроводности 25… 40 Вт / м * к-это почти половина серого чугуна. Людмила Фирмаль
При нагреве теплопроводность сталей разных классов сходится. Стекло обладает низкой теплопроводностью. Полимерный материал не проводит тепло хорошо, и теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(МОК). Проводимость может изменяться как проводимость, если электронная проводимость металла равна l e. впоследствии изменения, которые происходят в химическом и фазовом составе и структуре сплава, являются、 Когда состав сплава удаляется из чистого компонента, теплопроводность уменьшается. Исключение составляют медно-никелевые сплавы, в которых, например, происходит обратное явление.
Смотрите также:
Методические указания по материаловедению
