Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Лучший проводник — тепло

Горолку с пламенем нужно все время сохранять в движении для равномерного нагрева. О степени нагрева изделия лучше всего судить по началу плавления припоя; делать заключения о степени нагрева по цвету нагреваемых деталей нужно с большой осторожностью, так как зрительное восприятие этих цветов в значительной степени зависит от условий освещения рабочего места. При нагревании разнородных металлов или сплавов пламя нужно направлять на тот из них, который является лучшим проводником тепла . [32]

Характерной особенностью металлов является особый металлический блеск, объясняемый их способностью хорошо отражать свет. Между отражательной способностью металла, его электропроводностью и теплопроводностью существует определенный параллелизм: чем сильнее металл отражает свет, тем лучшим проводником тепла и электричества он является. Так, медь, серебро и золото отличаются наибольшей отражательной способностью, и они же являются лучшими проводниками тепла и электричества. [33]

С внешней стороны металлы характеризуются прежде всего особым, как говорят, металлическим блеском. Причина этого блеска заключается в том, что поверхность металла сильно отражает лучи света. Другим характерным свойством металлов является их способность хорошо проверить тепло и электричество, причем, обычно, чем сильнее металл отражает лучи света, тем лучшим проводником тепла и электричества он является. Серебро, медь и золото наиболее сильно отражают лучи света; они в то же время обладают наибольшей теплопроводностью и электропроводностью. [34]

Теплопроводностью называется свойство металлов проводить тепло при наг ревании. Чем лучше металл проводит тепло, тем быстрее и равномернее он наг ревается. Теплопроводность металлов имеет большое практическое значение Если металл обладает низкой теплопроводностью, то для полного прогрева oi нуждается в длительном нагревании; при быстром же охлаждении в нем обра зуются трещины. Лучшими проводниками тепла являются чистые металлы — серебро, медь, алюминий. Сталь обладает значительно меньшей теплопровод ностью. [35]

Атомы металлов образуют кристаллическую решетку, в узлах которой, кроме нейтральных атомов, находятся также положительно заряженные ионы, образовавшиеся в результате потери валентных электронов частью атомов. Оторвавшиеся от атомов электроны перемещаются по всему объему металла и не принадлежат какому-либо определенному атому. Благодаря наличию легко перемещающихся электронов металлы хорошо проводят электричество и тепло. Лучшими проводниками тепла и электричества являются серебро, медь и алюминий. [36]

Теплопроводностью называется свойство металлов проводить тепло при нагревании. Чем лучше металл проводит тепло, тем быстрее и равномернее он нагревается. Теплопроводность металлов имеет большое практическое значение. Если металл обладает низкой теплопроводностью, то для полного прогрева он нуждается в длительном нагревании; при быстром же охлаждении в нем образуются трещины, что приводит к неисправимому браку изделий. Лучшими проводниками тепла являются чистые металлы — серебро, медь, алюминий. Сталь ввиду сложности химического состава обладает значительно меньшей теплопроводностью. [38]

Все металлы обладают металлическим блеском, который обусловливается способностью их сильно отражать лучи света. Большинство из них сохраняет блеск только тогда, когда они находятся в сплошной массе. В мелкораздробленном виде большинство металлов имеет черный или серый цвет, кроме магния и алюминия. Металлы хорошо проводят тепло и электричество, причем лучшие проводники тепла являются и лучшими проводниками электрического тока. Наиболее хорошо проводят тепло и электричество серебро и медь, наименее — свинец и ртуть. [39]

Читайте так же:
Тепловое реле для автоматического выключателя

При понижении температуры за точку перехода жидкий гелий внезапно начинает проводить тепло совершенно сверхъестественным для жидкости образом — сказал Ландау в одной из популярных лекций. Вы, вероятно, слыхали, что жидкости вообще очень плохо проводят тепло, в частности, плохо проводит тепло к обыкновенная вода. Не лучшей теплопроводностью обладают и другие жидкости, за исключением ртути, которая, как и все металлы, является хорошим проводником тепла. Плохо проводит тепло и гелий I, обыкновенный жидкий гелий. И вот при понижении температуры до точки перехода жидкого гелия от гелия I к гелию II, он начинает проводить тепло лучше, чем самые лучшие проводники тепла — медь и серебро, причем изменение происходит внезапно. Свойство громадной теплопередачи, конечно, сразу обратило на себя внимание и показало, что в этой непонятной жидкости скрыто еще много удивительного. [40]

При понижении температуры за точку перехода жидкий гелий внезапно начинает проводить тепло совершенно сверхъестественным для жидкости образом — сказал Ландау в одной из популярных лекций. Вы, вероятно, слыхали, что жидкости вообще очень плохо проводят тепло, в частности, плохо проводит тепло и обыкновенная вода. Не лучший теплопроводностью обладают и другие жидкости, за исключением ртути, которая, как и все металлы, является хорошим проводником тепла. Плохо проводит тепло и гелий I, обыкновенный жидкий гелий. И вот при понижении температуры до точки перехода жидкого гелия от гелия I к гелию II, он начи нает проводить тепло лучше, чем самые лучшие проводники тепла — медь и серебро, причем изменение происходит внезапно. Свойство громадной теплопередачи, конечно, сразу обратило на себя внимание и показало, что в этой непонятной жидкости скрыто еще много уди — вительного. [41]

Расположение металлов в различных местах периодической системы химических элементов показывает, что многие свойства у них должны сильно различаться. Наряду с этим имеются, однако, некоторые свойства, которые присущи всем металлам. Металлы, за исключением ртути — вещества твердые. Все металлы обладают характерным металлическим блеском, который обусловливается способностью их сильно отражать лучи света. Большинство из-них сохраняет блеск только тогда, когда они находятся в сплошной массе. В мелкораздробленном виде-болыпинство металлов имеет черный или серый цвет. Металлы хорошо проводят тепло и электричество, причем лучшие проводники тепла являются и лучшими проводниками электрического тока. Наиболее хорошо проводят тепло и электричество серебро и медь, наименее — свинец и ртуть. [43]

С проблемой подвода и отвода тепла инженеры встречаются на каждом шагу. Работает атомная электростанция — значит, в ядерном реакторе выделяется огромное количество тепловой энергии, которое надо как можно быстрей вывести наружу для превращения в электричество. Крутится электромотор, пыхтит двигатель внутреннего сгорания, горит радиолампа, ракета врезается в атмосферу — здесь мы уже имеем дело с вредным нагревом, когда от тепла надо побыстрее избавиться. Неудивительно, что теплотехники на протяжении многих десятилетий ломают головы, пытаясь ускорить движение медлительных тепловых потоков. Чтобы пропускать по медному стержню диаметром 2 — 3 сантиметра и длиной менее полуметра всего 10 киловатт тепловой энергии, нужен огромный термический напор. Один конец стержня пришлось бы раскалить втрое горячее поверхности Солнца, фактически превратить в пар, тогда как другой должен был бы сохранять комнатную температуру. А ведь медь считается одним из лучших проводников тепла . Что касается тепловой трубки, то при тех же размерах она пропустит такую энергию почти без сопротивления, и разность температур между ее концами практически не удастся даже измерить. Аналогичную теплопроводность могла бы иметь только медная глыба диаметром в три метра и весом 40 тонн. [44]

Читайте так же:
Комплект теплоотражательной одежды для пожарных ток

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Какие металлы лучше всего проводят электричество

Какие материалы проводят электрический ток

Проводники электрического тока представляют собой металлические материалы с подвижными электрически заряженными частицами, называемыми «электронами». Когда электрический заряд подается на металл в определенных точках, электроны будут двигаться и пропускать электричество. Материалы с высокой подвижностью электронов являются хорошими проводниками, а материалы с низкой подвижностью электронов не являются проводниками и называются «изоляторами».

Но какие же материалы являются наиболее качественными проводниками? Безусловно, это металлы, а какие именно, расскажем ниже.

Медь и серебро

Серебро – лучший проводник электричества, поскольку он содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Для того чтобы материал был хорошим проводником, электричество, прошедшее через него, должно перемещать электроны; чем больше свободных электронов в металле, тем больше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если оно не требуется для специализированного оборудования, такого как спутники или монтажные платы. Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах. Большинство проводов и проволок содержат медь, а сердечники электромагнитов обычно обмотаны медным проводом. Медь также легко припаивается и формируется в провода, поэтому ее обычно используют, когда требуется большое количество проводящего материала.

Алюминий

Алюминий при сравнении по удельному весу на самом деле более проводящий, чем медь, и стоит дешевле. Алюминиевый материал используется в бытовых изделиях или в проводке, но это не всегда так, поскольку он имеет несколько структурных недостатков. Например, алюминий имеет тенденцию образовывать электрически стойкую поверхность оксида в электрических соединениях, что может привести к перегреву соединения. Все же алюминий используется алюминий для высоковольтных линий электропередач (например, телефонных кабелей), которые могут быть обрамлены в сталь для дополнительной защиты.

Читайте так же:
Применение теплового действия тока в производстве

Золото

Золото является хорошим электрическим проводником, и оно не окисляется, как другие металлы при воздействии воздуха. Например, сталь или медь могут окисляться (корродировать) при длительном воздействии кислорода. Золото является одним из самых дорогих металлов и используется только для определенных материалов, таких как компоненты печатных плат или небольшие электрические разъемы. Некоторые материалы могут иметь золотое покрытие в качестве проводника.

Сталь и латунь

Сталь представляет собой сплав железа, который также является проводником, и является негибким металлом, который сильно корродирует при воздействии воздуха. Его трудно отливать, поэтому сталь редко используется в небольших устройствах или механизмах; вместо этого сталь применяется для герметизации других проводников или для создания большой конструкции. Латунь, которая также является сплавом, представляет собой растягивающийся металл, который позволяет легко изгибать созданные структуры. Он менее коррозионный, чем сталь, он проводящий, но не очень эффективный проводник, и он дешевле.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Самые лучшие проводники электричества — металлы. Хорошей электропроводностью металлы опять-таки обя­заны свободным электронам.

Когда мы присоединяем лампочку, плитку или какой — нибудь другой электрический прибор к источнику тока, в проводах, в нити лампочки, в спирали плитки мгно­венно возникают большие изменения: электроны теряют прежнюю полную свободу движения и устремляются к положительному полюсу источника тока. Такой на­правленный поток электронов и есть электрический ток в металлах.

Поток электронов движется по металлу не беспрепят­ственно — он встречает на своём пути ионы. Движение от­дельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость ко­лебательного движения ионов увеличивается. Это приво­дит к тому, что проводник нагревается.

Ионы разных металлов оказывают движению электро­нов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопроти­вление велико, металл может раскалиться. Медные про­вода, подводящие ток к электрической плитке, почти не нагреваются, так как электрическое сопротивление меди ничтожно. А нихромовая спираль плитки раскаляется до­красна. Ещё сильнее нагревается вольфрамовая нить элек­трической лампочки.

Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3.

Серебро — металл дорогой и в электротехнике исполь­зуется мало, но медь применяется для изготовления прово­дов, кабелей, шин и других электротехнических изделий в громадных количествах. Электропроводность алюминия в 1,7 раза меньше, чем у меди, и поэтому алюминий приме­няется в электротехнике реже, чем медь.

Серебро, медь, золото, хром, алюминий, . свинец, ртуть. Мы видели, что в таком же приблизительно по­рядке стоят металлы и в ряду с постепенно убывающей теплопроводностью (см. стр. 33).

Читайте так же:
Выключатель термостат теплого пола

Наилучшие проводники электрического тока, как пра­вило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью ме­таллов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность.

Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим обра­зом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклини­ваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока.

Если в меди присутствуют ничтожные количества при­месей — десятые и даже сотые доли процента — электро­проводность её уже сильно понижается. Поэтому в элек­тротехнике используют преимущественно очень чистую медь, содержащую только 0,05% примесей. И наоборот, в тех случаях, когда необходим материал с высоким со­противлением— для реостатов[49]), для различных нагре­вательных приборов, применяются сплавы — нихром, ни­келин, константан и другие.

Электропроводность металла зависит также и от харак­тера его обработки. После прокатки, волочения и обработ­ки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тор­мозят движение свободных электронов.

Очень интересна зависимость электропроводности ме­таллов от температуры. Мы уже знаем, что при нагре­вании размах и скорость колебаний ионов в кристалли­ческой решётке металла увеличиваются. В связи с этим должно возрастать и сопротивление ионов электронному потоку. И действительно, чем выше температура, тем выше сопротивление проводника току. При температурах плавления сопротивление большинства металлов увеличи­вается в полтора-два раза.

При охлаждении происходит-обратное явление: бес­порядочное колебательное движение ионов в узлах ре­шётки уменьшается, сопротивление потоку электронов по­нижается и электропроводность увеличивается.

Исследуя свойства металлов при глубоком (очень сильном) охлаждении, учёные обнаружили замечательное явление: вблизи абсолютного нуля, то-есть при темпера­турах около минус 273,16°, металлы полностью утрачи­вают электрическое сопротивление. Они становятся «иде­альными проводниками»: в замкнутом металлическом кольце ток не ослабевает долгое время, хотя кольцо уже не соединено с источником тока! Это явление названо сверхпроводимостью. Оно наблюдается у алю­миния, цинка, олова, свинца и некоторых других метал­лов. Эти металлы становятся сверхпроводниками при тем­пературах ниже минус 263°.

Как объяснить сверхпроводимость? Почему одни ме­таллы достигают состояния идеальной проводимости, а другие нет? На эти вопросы пока ещё нет ответа. Явле­ние сверхпроводимости имеет громадное значение для тео­рии строения металлов, и в настоящее время его изучают советские учёные. Работы академика Л. Д. Ландау и члена-корреспондента Академии наук СССР А. И. Шаль — никова в этой области удостоены Сталинских премий.

Золото проводит ток или тепло

Физические свойства металлов

Металл является одним из важнейших веществ, которые используются человеком в строительстве, промышленности и других видах жизнедеятельности. Однако для того чтобы правильно использовать металлы, необходимо хорошо разбираться в их свойствах.
Специалисты фирмы «МЕРКАБИ» помогут вам в выборе того типа металла, который наилучшим образом подойдет под ваши нужды и под производство того типа металлопроката, который вам требуется.
Выделяются физические, химические и технологические свойства металлов. Физические свойства – это плотность, температура плавления, теплопроводность, а также тепловое расширение.
Любой металл, за немногими исключениями, характеризует особый металлический блеск, твердость, ковкость, пластичность, а также высокая способность проводить тепло и электричество.
Наиболее высокой электро- и теплопроводностью отличаются золото, серебро и медь. Наименее всего тепло и электричество проводят железо и ртуть.
Выделяют две основные группы металлов: это черные и цветные.
Первую группу характеризует темно-серая или темная окраска, высокий уровень твердости, а также высокая температура, при которой происходит плавление. Цветные металлы могут иметь различную окраску: белую, желтую, красную. Они обладают меньшей твердостью, по сравнению с черными металлами, более пластичны и плавятся при относительно низкой температуре. Типичным представителем черных металлов является железо, цветных — медь.
Также металлы подразделяются на легкие, плотность которых не превышает 5 г/см3, и тяжелые с плотностью более 5 г/см3. Самым легким металлом является литий, его плотность составляет 0,534 г/см3, самым тяжелым осмий, его плотность равна 22,5 г/см3.
Еще одной характеристикой металлов является твердость. Сели мягкие металлы можно легко разрезать ножом, то твердые металлы сравнимы с алмазом, твердость которого равна десяти. Наиболее мягкими металлами являются натрий, калий и индий. Самый твердый металл – хром, который способен даже резать стекло. Многие металлы можно легко царапать ногтем, к ним относятся рубидий, натрий, барий, таллий, олово, свинец, кальций. Металлы большей твердости можно поцарапать только предметом, изготовленным из другого металла. К примеру, алюминиевой ложкой можно поцарапать кадмий и висмут. На поверхности магния и цинка можно оставить следы только, используя медную проволоку, для воздействия на серебро и золото необходима медная монета, на медь, сурьму и платину – кухонный нож, железо, никель и палладий – нож, изготовленный из нержавеющей стали. Нанести царапины на кобальт и цирконий можно только при помощи стекла или стального гвоздя, на бериллий, молибден и гафний – при помощи напильника и полевого шпата. Более твердые металлы способны сами оставлять следы на других материалах: так, титан, марганец, германий и некоторые другие способны царапать стекло, воздействовать на их поверхность также можно стеклом или напильником. Ванадий, рений и осмий оставят следы на любом виде сталей, и царапаются топазом. Поцарапать хром возможно только рубином, а сам он легко царапает стекло и все остальные металлы.
Температуры плавления металлов различны: ртуть плавится уже при -39 градусах, вольфрам при 3410. Большая часть металлов, не считая щелочных, довольно высока, однако олово и свинец можно легко расплавить на обычной плите – газовой или электрической.
Любой металл, независимо от остальных его свойств, очень хорошо проводит электрический ток, так как в их кристаллических решетках располагаются подвижные электроны, легко меняющие свое положение при воздействии на них электрического поля.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Как обозначается количество теплоты выделяемое током
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector