Наиболее теплопроводный металл: Какой металл самый теплопроводный

alexxlab | 03.05.1989 | 0 | Разное

Содержание

Какой металл самый теплопроводный

Теплопроводность металлов в зависимости от температуры

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл.

Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2
Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Добавить комментарий

Отменить ответ

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Плотность, теплопроводность и удельная теплоемкость строительных и других популярных материалов.

Более 400 материалов в таблице!

Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O

Подробные таблицы значений плотности воды, ее теплопроводности и других теплофизических свойств в зависимости от температуры…

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Таблицы физических свойств воздуха: плотность воздуха, его удельная теплоемкость и вязкость в зависимости от температуры…

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна, физические свойства стали в таблицах при различной температуре…

Оргстекло: тепловые и механические характеристики

Рассмотрены тепловые, механические, оптические и электрические характеристики органического стекла…

Физические свойства технической соли

Насыпная плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и другие физические свойства технической соли…

Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)

Плотность, коэффициент теплопроводности и другие важнейшие характеристики теплоизоляционных плит Изорок различных модификаций…

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Представлены таблицы значений удельного электрического сопротивления сталей различных типов и марок при температурах от 0 до 1350°С…

Плотность азота, свойства жидкого и газообразного N2

Плотность азота N2 и его теплофизические свойства В таблице указана плотность азота и его теплофизические…

Таблица плотности веществ

Представлена таблица плотности веществ при комнатной температуре: плотность более 500 веществ и материалов (пластик, металлы, минералы, пищевые продукты…

Свойства маргарина

Свойства маргарина распространенных сортов Плотность, теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность представлены для животного, безмолочного и сливочного…

Теплопроводность, теплоемкость, вязкость, свойства масла АМТ-300

В таблице представлены теплофизические свойства масла АМТ-300 такие, как давление паров, плотность масла, теплопроводность, удельная…

Теплоизоляционные материалы: виды, свойства, теплопроводность

Представлены виды, свойства и теплопроводность теплоизоляционных материалов, их состав, и плотность. Теплопроводность теплоизоляции изменяется в…

Теплопроводность и плотность теплоизоляции. Максимальная рабочая температура

Плотность и теплопроводность теплоизоляции в виде плит и сегментов В таблице даны значения плотности и…

Плотность жидкостей

Приведена таблица плотности жидкостей при различных температурах и атмосферном давлении для наиболее распространенных жидкостей. Значения…

Теплопроводность пенобетона различной плотности

Таблицы значений коэффициента теплопроводности и плотности пенобетона и других ячеистых материалов при комнатной температуре…

Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

Таблицы удельной теплоты сгорания топлива и горючих материалов (уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ, метан, водород и т. д.)

Источник: thermalinfo.ru

Какой металл самый теплопроводный

Именно серебро лидирует в этом негласном конкурсе, имея теплопроводность в 408 Ватт на метр помноженный на Кельвин, опережая по этому показателю такие элементы с высоким коэффициентом удельной теплопроводности, как медь (384 Вт/(м*К), золото (312 Вт/(м*К) и алюминий (203 Вт/(м*К).

Будучи обладателем пальмы первенства, самый теплопроводный металл имеет наиболее широкое применение в различных сферах производства, причем, список того, где можно использовать серебро, можно продолжать до чуть ли не до бесконечности. Примечательно, что благодаря своим уникальным качествам, наиболее теплопроводный металл в мире использовался с самых давних времен, ведь согласно сохранившихся исторических очерков, еще воины древнего Египта широко использовали серебро для максимального ускорения процесса заживления ран и увечий, полученных в жестоких боях. Так, изготавливая тоненькие пластинки из чистого серебра и прикладывая их к ранам различны типов, они с удивлением отмечали целебные свойства, которыми обладал этот благородный металл.

Нельзя не уделить внимание той огромной роли серебра, которую оно играло для православия, ведь в большинстве русских церквей все сосуды и атрибутику старались изготавливать именно из него и ни для кого не секрет, что посеребренная вода, именуемая святой, способна сохранятся годами в закрытых емкостях, не меняя при этом свой цвет и запах. А все потому, что серебро способно выступать, как своеобразное средство для дезинфекции, применимое не только для воды. Однако, на этом полезные свойства данного металла отнюдь не заканчиваются, ведь помимо высокой теплопроводности, он обладает отличной электропроводностью, а также совершенно не подвержен процессам окисления даже при длительном контакте с влажной средой. Благодаря своим многочисленным уникальным свойствам, серебро широко используется для изготовления мелких комплектующих для различного рода электроприборов, и именно поэтому техника с деталями из этого благородного металла пользуется таким большим спросом.

Рассуждая на тему о сферах применения серебра, невозможно упустить из внимания тот вклад, который продолжает вносить этот металл в ювелирное искусство, ведь оно пользуется не меньшей популярностью, чем золото. Причем, помимо всевозможных колец, сережек и браслетов, серебро используется для изготовления изысканных столовых приборов и различного рода декоративных элементов, в том числе интерьерных. И речь идет не только о красоте, но и о функциональности. В качестве примера можно привести зеркала, которые вместо традиционного алюминия покрывают тончайшим слоем серебра, чтобы улучшить их отражающую способность. Кроме того, серебро прекрасно подходит для изготовления целого ряда вспомогательных инструментов и довольно сложно придумать лучший материал, с помощью которого можно будет выполнять чеканку монет и орденов. При этом использовать его можно не только в чистом виде, но и во всевозможных сплавах и соединениях.

Так, определенные химические соединения, в которых принимает непосредственное участие аргентум, активно используются для изготовления зарядных батарей аккумуляторов, которые славятся своей способностью при относительно малом внутреннем сопротивлении генерировать большой ток.

Источник: samogoo.net

Теплопроводность металлов

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

вида металла;
химического состава;
пористости;
размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

кухонная посуда с различными свойствами;
оборудование для пайки труб;
утюги;
подшипники качения и скольжения;
сантехническое оборудование для подогрева воды;
приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Источник: prompriem.ru

Редактировать статью Что такое теплопроводность и теплопередача. Теплопроводность металлов и других материалов.

Тепло — это одна из форм энергии, которая заключена в движении атомов в веществе. Энергию этого движения мы и измеряем термометром, хоть и не напрямую.
Как и все другие виды энергии, теплота может передаваться от тела к телу. Происходит это всегда, когда есть тела разной температуры. При этом им необязательно даже находиться в соприкосновении, так существует несколько способов передачи тепла. А именно:

Теплопроводность. Это передача тепла при непосредственном контакте двух тел. (Тело может быть и одно, если его части разной температуры.) При этом чем больше разность температур тел и чем больше площадь их контакта — тем больше тепла передаётся каждую секунду. Помимо этого, количество передаваемого тепла зависит от материала — например, большинство металлов хорошо проводят тепло, а дерево и пластик — гораздо хуже. Величину, характеризующую эту способность передавать тепло, тоже называют теплопроводностью (более корректно – коэффициент теплопроводности), что может приводить к некоторой путанице.

Если необходимо измерить теплопроводность какого-либо материала, то обычно это проводят в следующем эксперименте: изготовляется стержень из интересующего материала и один его конец поддерживается при одной температуре, а другой — при отличной, например более низкой, температуре. Пусть, например, холодный конец будет помещён в воду со льдом — таким образом будет поддерживаться постоянная температура, а измеряя скорость таяния льда можно судить о количестве полученного тепла. Деля количество тепла (а вернее — мощность) на разность температур и поперечное сечение стержня и умножая на его длину, получаем коэффициент теплопроводности, измеряющийся, как следует из вышенаписанного, в Дж*м/К*м 2 *с, то есть в Вт/К*м. Ниже вы видите таблицу теплопроводности некоторых материалов.

Материал

Теплопроводность, Вт/(м·K)
Алмаз	1001—2600
Серебро	430
Медь	401
Оксид бериллия	370
Золото	320
Алюминий	202—236
Кремний	150
Латунь	97—111
Хром	107
Железо	92
Платина	70
Олово	67
Оксид цинка	54
Сталь	47
Оксид алюминия	40
Кварц	8
Гранит	2,4
Бетон сплошной	1,75
Базальт	1,3
Стекло	1-1,15
Термопаста КПТ-8	0,7
Вода при нормальных условиях	0,6
Кирпич строительный	0,2—0,7
Древесина	0,15
Нефтяные масла	0,12
Свежий снег	0,10—0,15
Стекловата	0,032-0,041
Каменная вата	0,034-0,039
Воздух (300 K, 100 кПа)	0,022

Как видно, теплопроводность различается на много порядков. Удивительно хорошо проводят тепло алмаз и оксиды некоторых металлов (по сравнению с другими диэлектриками), плохо проводят тепло воздух, снег и термопаста КПТ-8.

Но мы привыкли считать, что воздух хорошо проводит тепло, а вата — нет, хотя она может на 99% состоять из воздуха. Дело в конвекции. Горячий воздух легче холодного, и «всплывает» наверх, порождая постоянную циркуляцию воздуха вокруг нагретого или сильно охлаждённого тела. Конвекция на порядок улучшает теплопередачу: при её отсутствии было бы очень затруднительно вскипятить кастрюлю воды, не перемешивая её постоянно. А в диапазоне от 0°С до 4°С вода при нагревании сжимается, что приводит к конвекции в противоположном от привычного направлении. Это приводит к тому, что независимо от температуры воздуха, на дне глубоких озёр температура всегда устанавливается равной 4°C

Для уменьшения теплоотдачи из пространства между стенками термосов откачивают воздух. Но надо отметить, что теплопроводность воздуха мало зависит от давления вплоть до 0,01мм рт.ст, то есть границы глубокого вакуума. Этот феномен объясняется теорией газов.

Ещё один способ теплопередачи — это излучение. Все тела излучают энергию в виде электромагнитных волн, но только достаточно сильно нагретые (

600°С) излучают в видимом нами диапазоне. Мощность излучения даже при комнатной температуре достаточно большая — порядка 40мВт с 1см 2 . В пересчёте на площадь поверхности человеческого тела (

1м 2 ) это составит 400Вт. Спасает лишь то, что в привычном нам окружении все тела вокруг также излучают с примерно той же мощностью. Мощность излучения, кстати, сильно зависит от температуры (как T 4 ) , согласно закону Стефана-Больцмана. Расчёты показывают, что, например, при 0°С мощность теплового излучения примерно в полтора раза слабее, чем при 27°С.

В отличие от теплопроводности, излучение может распространяться в полном вакууме — именно благодаря нему живые организмы на Земле получают энергию Солнца. Если теплопередача излучением нежелательна, то её минимизируют, ставя непрозрачные перегородки между холодным и горячим объектами, либо уменьшают поглощение излучения (и испускание, кстати, в ровно той же степени), покрывая поверхность тонким зеркальным слоем металла, например, серебра.

Данные по теплопроводности взяты из Wikipedia, а туда они попали из справочников, таких, как:

«Физические величины» под ред. И. С. Григорьева
CRC Handbook of Chemistry and Physics

Более строгое описание теплопроводности можно найти в учебнике по физике, например в «Общей физике» Д.В.Сивухина (Том 2). В 4 томе есть глава, посвящённая тепловому излучению (в т.ч. закону Стефана-Больцмана)

Источник: chemiday.com

Теплопроводность металлов и сплавов

Теплопроводность изменяется в диапазоне: . Самая большая теплопроводность у серебра, а наименьшая у висмута. С увеличение температуры теплопроводность металлов и сплавов уменьшается.

Общая зависимость значений коэффициентов теплопроводности веществ, приведена на Рис. 9.2.

Рис. 9.2 Значения коэффициентов теплопроводности веществ

Уравнение Фурье-Кирхгофа устанавливает связь между временными и пространственными изменениями температуры в любой точке тела. Схема площади поверхности тела, воспринимаемая тепловой поток и принятая система координат приведены на Рис. 9.3.

Рис. 9.3 Тело и принятая система координат

При постоянной теплопроводности уравнение упрощается:

где — коэффициент температуропроводности, м2/с.

Физический смысл этого коэффициента означает что тела, имеющие большую температуропроводность, нагреваются (охлаждаются) более быстрее по сравнению с телами, имеющими меньшую температуропроводность.

Дифференциальное уравнение описывает множество явлений теплопроводности. Чтобы из бесчисленного количества этих явлений выделить одно и дать его полное математическое описание, к дифференциальному уравнению теплопроводности необходимо добавить условия однозначности, которые содержат геометрические, физические, временные и граничные условия.

Геометрические условия определяют форму и размеры тела, в котором протекает изучаемый процесс.

Физические условия задаются теплофизическим параметрами λ, сv, и распределением внутренних источников теплоты.

Временные (начальные) условия содержат распределение температуры тела и его параметров в начальный момент времени.

Граничные условия определяют особенности протекания процесса на поверхности тела. Граничные условия могут быть заданы несколькими способами.

Граничные условия I рода.В этом случае задается распределение температуры на поверхности тела для каждого момента времени: .

— температура поверхности тела; координаты поверхности тела; — время.

Граничные условия II рода. В этом случае заданной является величина плотности теплового потока для каждой точки поверхности тела в любой момент времени: .

Граничные условия III рода. В этом случае задается температура среды и условия теплообмена этой среды с поверхностью тела.

Для описания интенсивности теплообмена между поверхностью тела и средой используется гипотеза Ньютона — Рихмана, согласно которой:

. Здесь — коэффициент теплоотдачи Вт/(м 2 К).

Количественно коэффициент теплоотдачи — количество теплоты, отдаваемая (или воспринимаемая) единицей поверхности при разности температур между поверхностью тела и окружающей средой в один градус.

С учетом этого Граничные условия III рода запишется в виде:

Граничные условия IV рода формируются на основании равенства тепловых потоков, проходящих через поверхность соприкосновения тел:

При совершенном тепловом контакте оба тела на поверхности соприкосновения имеют одинаковую температуру.

Дифференциальное уравнение теплопроводности совместно с условиями однозначности дает полную математическую формулировку конкретной задачи теплопроводности, решение которой, может быть выполнено аналитически, численным или экспериментальным (подобий и аналогий) методами.

Стационарная теплопроводность через однослойную плоскую стенку при граничных условиях I рода

При стационарном режиме температурное поле не зависит от времени, соответственно дифференциальное уравнение теплопроводности примет вид:

Рис.9.4 Схема однослойной плоской стенки (теплопроводность)

Для случая неограниченной плоской стенки Рис.9.4, при граничных условиях 1-го рода, дифференциальное уравнение теплопроводности запишется в виде: . Считая, что внутренний источник теплоты , для конечных размеров стенки уравнение примет вид:

где q – плотность теплового потока, [Вт/м 2 ];

l — коэффициент теплопроводности вещества ; l/d — тепловая проводимость. d/l =R – термическое сопротивление (м·К)/Вт.

Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку.

1). Однородная цилиндрическая стенка.

Рассмотрим однородный однослойный цилиндр длиной l, внутренним диаметром d1и внешним диаметром d2 Рис.9.5.

Рис.9.5 Схема однослойной цилиндрической стенки

Температуры поверхностей стенки –tст1 и tст2.

Уравнение теплопроводности по закону Фурье в цилиндрических координатах: Q = — λ·2·π·r ·l· ∂t / ∂r или Q = 2·π·λ·l·Δt/ln(d2/d1), где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; λ – κоэффициент теплопроводности стенки.

Для цилиндрических поверхностей вводят понятия тепловой поток единицы длины l цилиндрической поверхности (линейная плотность теплового потока), для которой расчетные формулы будут: ql = Q/l =2·π·λ·Δt /ln(d2/d1), [Вт/м].

Температура тела внутри стенки с координатой dх:

tx = tст1 – (tст1 – tст2) ln(dx/d1) / ln(d2/d1).

Допустим, цилиндрическая стенка состоит из трех плотно прилегающих слоев Рис.9.6 —многослойная цилиндрическая стенка.

Рис.9.6 Схема многослойной цилиндрической стенки

Температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициенты теплопроводности слоев -λ1, λ2, λ3, диаметры слоев d1, d2, d3, d4. Тепловые потоки для слоев будут:

1-й слой Q = 2·π· λ1·l·(tст1 – tсл1)/ ln(d2/d1),

2-й слой Q = 2·π·λ2·l·(tсл1 – tсл2)/ ln(d3/d2),

3-й слой Q = 2·π·λ3·l·(tсл2 – tст2)/ ln(d4/d3),

Решая полученные уравнения, получаем для теплового потока через многослойную стенку:

Q = 2·π·l·(tст1 – tст2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].

Для линейной плотности теплового потока имеем:

ql = Q/l = 2·π· (t1 – t2) / [ln(d2/d1)/λ1 + ln(d3/d2)/λ2 + ln(d4/d3)/λ3].

Температуру между слоями находим из следующих уравнений:

tсл1 = tст1 – ql·ln(d2/d1) / 2·π·λ1. tсл2 = tсл1 – ql·ln(d3/d2) / 2·π·λ2.

Однородный полый шар Рис.9.7.

Рис.9.7 Однородная шаровая стенки

Внутренний диаметр d1, внешний диаметр d2, температура внутренней поверхности стенки – tст1, температура наружной поверхности стенки –tст2, коэффициент теплопроводности стенки -λ. Уравнение теплопроводности по закону Фурье в сферических координатах: Q = — λ·4·π·r 2 ∂t / ∂r или

Q =4·π·λ·Δt/(1/r2 — 1/r1) =2·π·λ·Δt/(1/d1 — 1/d2) =

= 2·π·λ·d1·d2·Δt /(d2 — d1) = π·λ·d1·d2·Δt / δ,

где: Δt = tст1 – tст2 – температурный напор; δ –толщина стенки.

Нестационарная теплопроводность характеризуется изменением температурного поля во времени и связана с изменением энтальпии тела при его нагреве или охлаждении. Безразмерная температура тела Θ определяется с помощью числа Био и Фурье и безразмерной координаты, обозначаемой для пластины , а для цилиндра .

Для дальнейшего рассмотрения вопроса примем, что охлаждение (нагревание) тел происходит в среде с постоянной температурой , при постоянном коэффициенте теплоотдачи . — теплопроводность и температуропроводность материала тела, — характерный размер тела, для пластины , для цилиндра , — соответственно текущие координаты.Рассмотрим тела с одномерным температурным полем на примере пластины толщиной 2δ. Безразмерная температура пластины:

Здесь T – температура в пластине для момента времени t в точке с координатой x; T0 – температура пластины в начальный момент времени.

Если , то температура на поверхности пластины (X=1):

температура в середине толщины пластины (X=0):

температура внутри пластины на расстоянии х от ее средней плоскости:

Соответствующие значения P, N, μ1 μ12 – определяются как f(Bi) по справочным таблицам и графикам. Аналогичные операции выполняются и для цилиндра. Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров Рис. 9.8.

Рис.9.8 Схема нестационарной теплопроводности тел конечных размеров

Температура в телах конечных размеров определяется на основе теоремы о перемножении решений: безразмерная температура тела конечных размеров при нагревании (охлаждении) равна произведению безразмерных температур тел с бесконечным размером, при пересечении которых образовано данное конечное тело. Соответственно для параллелепипеда, образованного пересечением плоских пластин безразмерная температура определится как: .

Значения средних температур входящих в выражения определяются по вышеизложенной методике для каждой стороны, образованной бесконечной пластины с учетом места расположения интересующей нас точки в параллелепипеде.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9746 — | 7647 — или читать все.

188.64.173.93 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Источник: studopedia.ru

Самый теплопроводный металл: общие характеристики • Люди

Самый теплопроводный металл: общие характеристики

Последние опубликованные

Самая большая свинья в мире: где она живет? Рейтинг детских смесей: самые популярные производители

Самый теплопроводный металл в мире

Звание алмаза, как материала с самыми лучшими теплопроводными свойствами, неожиданно для ученых теперь переходит к арсениду бора. Необычные свойства этого вещества были случайно обнаружены при использовании нового подхода к расчету теплопроводности веществ.

Ранее самым теплопроводным вещество считался алмаз. Его показатели теплопроводности равны более 2000 Ватт на метр на Кельвин (Вт/(м*К)), что в 5 раз выше, чем у распространенной меди. Сейчас эти камни используются для охлаждения компьютерных чипов, но они довольно редки и дороги для использования в массовой электронике, а искусственные алмазы получать очень сложно. Именно редкость и дорогизна материала подтолкнула ученых к поискам новых более доступных материалов с похожими свойствами.

Раньше арсенид бора считался плохим веществом в плане теплопроводности. Такой показатель получили в результате использования стандартных методов оценки теплопроводности. Но после того, как ученые применили к расчету иной метод, который до этого протестировали на множестве разных материалов, теплопроводность арсенида бора оказалась сравнима с теплопроводностью алмаза – те же 2000 Вт/(м*К).

Если подтверждения светил науки окажутся верными на практике, это значительно удешевит и ускорит создание новых устройств.

17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Теплоемкость – это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость – количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле. Если теплопроводность низкая, то риск возникновения трещин увеличивается. Так, легированные стали имеют теплопроводность, которая в пять раз меньше, чем теплопроводность меди и алюминия. Размер теплоемкости влияет на уровень расходуемого топлива на нагрев заготовки до определенной температуры.

У металлических сплавов удельная теплоемкость находится в пределах 100-2000 Дж/(кг*К). У большинства металлов теплоемкость составляет 300–400 Дж/(кг*К). Теплоемкость метал

Электрические свойства материалов характеризуются наличием носителей зарядов электронов или ионов и свободой их передвижения под действием электрического поля.

Высокие энергии ковалентной и ионной связи сообщают материалам с этими типами связи свойства диэлектрика. Их слабая электрическая проводимость обусловлена влиянием примесей, причем под влиянием влаги, образующей с примесями проводящие растворы, электропроводность таких материалов возрастает.

Материалы с разными типами связи имеют различные температурные коэффициенты электросопротивления: у металлов он положителен, у материалов с ковалентным и ионным типом связи – отрицателен. При нагреве металлов концентрация носителей зарядов – электронов не увеличивается, а сопротивление их движению возрастает из-за увеличения амплитуд колебаний атомов. В материалах с ковалентной или ионной связью при нагреве концентрация носителей зарядов повышается настолько, что нейтрализуется влияние помех от увеличения колебаний атомов.

Теплопроводностью называется перенос тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах при макроскопической неподвижности частиц. Перенос теплоты происходит от более горячих частиц к холодным и подчиняется закону Фурье.

Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Теплота в твердых телах переносится электронами и фононами.

Механизм передачи теплоты, в первую очередь, определяется типом связи: в металлах теплоту переносят электроны; в материалах с ковалентным или ионным типом связи – фононы. Самым теплопроводным является алмаз. В полупроводниках при весьма незначительной концентрации носителей заряда теплопроводность 17б осуществляется в основном фононами. Чем совершеннее кристаллы, тем выше их теплопроводность. Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают электросопротивление. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором передача теплоты электронами или фононами облегчена по сравнению с аморфным состоянием.

Чем больше примесей содержит металл, мельче зерна и больше искажена кристаллическая решетка, тем меньше теплопроводность. Чем больше размеры зерен, тем выше теплопроводность. Легирование вносит искажение в кристаллические решетки твердых растворов и понижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом – основой сплава. Структурные составляющие, представляющие дисперсные смеси нескольких фаз (эвтектики, эвтектоиды), снижают теплопроводность. Структуры с равномерным распределением частиц фаз имеют меньшую теплопроводность, чем основа сплава. Предельным видом подобной структуры является пористый материал. По сравнению с твердыми телами газы являются теплоизоляторами.

Графит имеет высокую теплопроводность. При передаче теплоты параллельно слоям атомов углерода базисной плоскости теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза

Разветвленные пластины графита в сером чугуне имеют структуру монокристалла, и поэтому он имеет высокую теплопроводность. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом при той же объемной доле графита имеет теплопроводность 25…40 Вт/м*К, что почти вдвое меньше по сравнению с серым чугуном.

При нагреве теплопроводности сталей разных классов сближаются. Стекло имеет низкую теплопроводность. Полимерные материалы плохо проводят теплоту, теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(мОК).

Теплопроводность может меняться также, как и электропроводность в случае, если электронная теплопроводность металла составляет l e. Тогда любые изменения, происходящие в химическом и фазовом составе и структуре сплава влияют на теплопроводность также, как и на электропроводность (по правилу Видемана-Франца).

При отдалении состава сплава от чистых компонентов происходит понижение теплопроводности. Исключение составляют, например, медно-никелевые сплавы, в которых происходят обратные явления.

Теплопроводность сплавов – Справочник химика 21

Теплопроводность. Теплопроводность металлических материалов в значительной мере зависит от чистоты металлов. Теплопроводность сплавов, как правило, ниже, чем чистых металлов. Используемая обычно в расчетах средняя теплопроводность [c.147]

Коэффициенты теплопроводности сплавов алюминия [3, 6] [c.265]

Коэффициент теплопроводности сплавов, Вт/ м-К) [7, 13, 14, 16, 18] [c.122]

Коэффициенты теплопроводности и электропроводимости сплавов значительно ниже, чем у образующих их металлов, т. е. теплопроводность сплавов всегда меньше, чем у основного, наиболее теплопроводного компонента. Для многих сплавов минимум теплопроводности наблюдается при составе 1 1. [c.342]

Коэффициенты теплопроводности сплавов меди [3,6] [c.264]

Определить приближенное значение теплопроводности сплава. [c.180]

Для определения теплопроводности сплавов, сверхпроводников и диэлектриков на сегодня единственным надежным методом остается экспериментальный (см. разд. 9). [c.234]

Реальные диаграммы плавкости, используемые для выбора промышленных сплавов, естественно, гораздо сложнее и представляют собой сочетание рассмотренных диаграмм плавкости. Диаграммы плавкости — частный случай диаграмм состав — свойство , в которых в качестве свойства изучаются температуры фазовых превращений. Вообще на диаграммах состав — свойство можно проследить изменение физико-механических свойств (ов, 6) и физических свойств (удельное сопротивление, теплопроводность сплавов в зависимости от состава). [c.278]

Коэффициенты теплопроводности сплавов урана 6] [c.266]

Коэффициенты теплопроводности сплавов никеля [3,6] [c.265]

Коэффициенты теплопроводности сплавов [c.266]

Общая зависимость коэффициента теплопроводности сплавов [c.342]

В неупорядоченных сплавах можно, по-видимому, считать, что вклад электронов в теплопроводность по порядку величины такой же, как и вклад фононов. Однако теплопроводность сплавов значительно ниже теплопроводности металлов и характер зависимости и (Т) у них иной (см. рис. 67) это обстоятельство часто используется при подборе материалов для низкотемпературных приборов и устройств. [c.156]

Коэффициенты теплопроводности сплавов свинца [6] [c.266]

Коэффициенты теплопроводности сплавов Na, [c.267]

Большую роль играют процессы диффузии из глубины пробы к поверхностному слою. Теплопроводность сплава также оказывает влияние на выход вещества из электродов. При уменьшении теплопроводности сплава повышается количество испаряемого из электрода вещества. [c.244]

Теплопроводность сплавов урана [395] [c.673]

В условиях высоких температур на теплопроводность почти не влияет чистота материала. Теплопроводность сплавов, как правило, ниже теплопроводности чистых металлов. У особо чистых металлов наблюдается при низких температурах (2—100 К) максимум теплопроводности. Теплопроводность легированной меди примерно в 8 раз меньше, чем у нелегированной. Наиболее полные сведения по теплопроводности материалов приведены в работах [16, 72]. [c.62]

Диаграммы плавкости — частный случай диаграмм состав — свойство , в которых в качестве свойства изучаются температуры. фазовых превращений. Вообще на диаграммах состав — свойство можно проследить изменение физико-механических свойств (а 8) и физических свойств (удельное сопротивление, теплопроводность сплавов в зависимости от состава). [c.233]

В работе [407] приведены результаты исследования теплопроводности сплавов системы. С переходом от арсенида индия к сплавам, содержащим селенид индия теплопроводность сначала быстро уменьшается, а дальше убывает по закону, близкому к линейному. Коэффициент линейного расширения, исследованный в этой же работе, с возрастанием концентрации селенида индия, увеличивается. [c.165]

Теплопроводность вблизи комнатной температуры измерялась на установке, описанной в [11]. Результаты измерений представлены на рис. 2. Из графика видно, что теплопроводность сплавов проходит через минимум вблизи состава, соответствующего содержанию 20% М Qe. [c.408]

Однако это не значит, что всякая работа с магнием чревата опасностью пожара или взрыва. Поджечь магний можно, только расплавив его, а сделать это в обычных условиях не так-то просто — большая теплопроводность сплава ие позволит спичке или даже факелу превратить литые изделия в белый порошок окиси. А вот со стружкой или тонкой лентой из магния нужно действительно обращаться очень осторожно. [c.196]

Чем выше содержание углерода, тем лучше механические свойства и обрабатываемость сплава, но химическая стойкость уменьшается. Теплопроводность сплава примерно вдвое меньше, чем теплопроводность обычного чугуна. [c.108]

Удельный вес хромистого чугуна 7,4—7,5, линейная усадка 1,6—1,9%. Сплав весьма склонен к образованию усадочных раковин. Теплопроводность сплава составляет около половины теплопроводности железа, что следует принимать во внимание при изготовлении тепловой аппаратуры из хромистого чугуна. [c.130]

Нагрев магниевых сплавов перед горячей обработкой давлением имеет существенное значение для получения полуфабрикатов с равномерной структурой и необходимыми механическими свойствами. При установлении режима нагрева этих сплавов необходимо учитывать скорость нагрева и длительность выдержки при данной температуре. Скорость нагрева определяется наличием фазовых превращений, степенью растворимости упрочняющих фаз и теплопроводностью сплавов. [c.216]

Трудности борьбы с расслоением медных сплавов, содержащих больщие количества свинца, облегчаются введением в бронзу никеля, марганца или заливкой сплава в водоохлаждаемые металлические формы. При добавлении никеля необходимо учитывать, что никель снижает теплопроводность сплава, уменьшая теплоотдачу вкладыша. [c.544]

Серебристо-белый, блестящий, сравнительно мягкий металл получается, например, при электролизе расплава ВеС . Не взаимодействует с воздухом и водой даже при температуре красного каления. Используется в сплавах с медью и никелем и придает им прекрасную электро- и теплопроводность. Сплавы с медью применяются для изготовления неискрящего электроинструмента. [c.32]

Интересно отметить, что камера сгорания выполнена с двухоболочечной рубашкой охлаждения, как и ЖРД первой немецкой ракеты Фау-2 , хотя затем в течение длительного периода преимущество отдавалось трубчатым конструкциям. Возврат к двухоболочечной конструкции при высоком давлении стал возможным благодаря использованию новых материалов и технологических процессов. Огневая стенка, которая должна выдерживать давление 20 МПа и температуру 3300 К, выполнена из специального теплопроводного сплава нарлой 2, состоящего в основном из меди с добавками серебра и циркония. Литая тонкостенная заготовка сначала формуется на оправке (рис. 162), а затем проводится механическая обработка внутреннего и наружного контуров по шаблонам на станках с ЧПУ. Пo v e этого на наружной поверхности оболочки [c.253]

Легкоплавкие сплавы также можно использовать в честве горючих теплоносителей Например сплав гда (50% висмута 25% свинца, 12,5% кадмия и, 5% олова) имеет температуру плавления около °С Ценное свойство сплавов, обеспечивающее равно-рность нагрева,— высокие значения их коэффициен в теплопроводности, так, теплопроводность сплава гда более чем в сто раз превышает теплопроводность зелинового масла Рабочий интервал температур лава Вуда 70—350 °С Однако при температуре выше [c.115]

Добавление к металлу с высокой теплопроводностью небольших количеств менее теплопроводного металла резко снижает теплопроводность сплава. Наоборот, добавление к металлу с низкой теплопроводностью долей высокопроводящего компонента не дает заметного роста теплопроводности сплава. С повышением температуры теплопроводность большинства сплавов и жидких металлов понижается. [c.342]

В случае одного и того же основного металла в сплаве число Лорёнца в известных пределах почти не зависит от природы присадочного металла, и теплопроводность может быть выражена через электропроводимость. Теплопроводность сплавов, как и металлов, уменьшается после их термообработки или охлаждения и увеличивается с температурой (кроме железа и никеля). [c.342]

Тейлопроводность металлических материалов в значительной мере зависи от чистоты металлов. При высоких температурах теплопроводность еще мало чувствительна к чистоте и температуре материала. Теплопроводность сплавов, как правило, ниже теплопроводности чистых материалов. При низких температурах (2-100 К) наблвдается максимум теплопроводности, превышающий в ряде с.пучаев во много раз его значение при комнатной температуре. У всех цветных металлов температурный коэЩициент теплопроводности положителен. Следует отметить весьма значительное падение теплопроводности алшиния и его сплавов при температурах ниже 20 К. [c.127]

Существование твердых растворов этого соединения с германием было предсказано и обнаружено в работах [7, 8]. Характер замещения атомов в СиОегРз германием исследован в работе [8]. Поскольку характер замещения атомов должен определенным образом сказываться на концентрационной зависимости теплопроводности сплавов, результаты проведенных нами измерений сопоставлены с некоторыми теоретическими выводами работ [9, 10]. [c.408]

Одним из факторов, обусловливающих рассеяние тепловых волн (фононов) и приводящих к увеличению теплового сопротивления, является неупорядоченность сплава. Изучение теплопроводности сплавов систем германий — кремний, арсенид галлия — арсенид индия и других проводилось ранее рядом авторов [6—8]. В работе [9] на основе модели Колоуэя [4] получено выражение для теплового сопротивления неупорядоченных сплавов [c.246]

В системе калий — натрий образуется соединение Na K (46,0 вес. % К.), плавящееся инкон-груэнтно при 7°. Эвтектич. точка лежит при —12,5° и 77,2 вес. % К. При комнатной темп-ре сплавы с содержанием 40—90 вес. % К. представляют собой серебристо-белые жидкости. Ввиду близости свойств К. и натрия такие физич. свойства их жидких сплавов, как плотность, теплоемкость, вязкость, давление паров, плавно изменяются с изменением состава и могут быть с достаточной для практич. целей точностью рассчитаны путем интерполяции. Электросопротивление и теплопроводность сплавов К—Na выше соответ- [c.175]

Металлов дружная семья. Урок химии в 9-м классе

Положение металлов в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, особенности строения атомов; металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка. Общие и специфические физические свойства металлов.

Тип урока: урок формирования новых знаний с элементами обобщения и систематизации.

Цели урока:

Образовательные:

изучение учащимися положения металлов в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, особенностей строения атомов; металлической связи и металлической кристаллической решетки, общих и индивидуальных физических свойств металлов,
обобщение и систематизация знаний учащихся о периодическом изменении свойств химических элементов, его причинах,
развитие представлений учащихся о металлах как химических элементах и простых веществах.

Развивающие:

расширение кругозора учащихся, углубление их знаний по вопросам истории химической науки,
развитие творческого мышления, умений учащихся работать с текстом, излагать, доказывать свою точку зрения, обобщать имеющиеся знания,
развитие экспериментальных умений учащихся.

Воспитательные:

формирование диалектического мировоззрения учащихся.

Оборудование:

Демонстрационное: компьютер, мультимедийный проектор, компьютерная презентация, таблица: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, прибор для испытания электропроводности;

Лабораторное: образцы металлов, спиртовка, держатель, два предметных стекла, вода, пипетка, пластилин.

Ход урока

Учитель: Уже более тысячи лет человек знаком с некоторыми металлами:

Семь металлов создал свет
По числу семи планет:
Дал нам Космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец,
Друг мой, сера им отец.
И спеши, мой сын, узнать,
Всем им ртуть родная мать.

Слайд 1

“Металлы” – тема нашего урока. Зная элементарные основы и логику школьного курса химии, мы можем с вами выделить основные вопросы, которые следует изучить в теме “Металлы”. Составим план изучения темы.

Учащиеся: Мы можем изучить состав, строение, свойства, применение металлов.

Учитель: Вы что-то уже знаете о металлах, поделитесь своими знаниями.

Учащиеся отвечают.

Учитель: Прослушайте несколько предложений. Определите, в каких из них речь идет о металлах-химических элементах, в каких – о металлах-простых веществах:

В 18 веке М.В .Ломоносов определил металл как “светлое тело, которое ковать можно”.

Морскую воду можно назвать жидкой полиметаллической рудой, так как она содержит множество металлов.

В организме человека обнаружено около 80-ти металлов.

В земной коре встречаются самородные драгоценные металлы.

Выделите признаки элементов и простых веществ.

Учащиеся: Если речь идет о частицах вещества – атомах, ионах, или составной части вещества, то говорят о химическом элементе; если речь идет о свойствах или применении – говорят о веществе.

Учитель: В древности люди, конечно, не знали понятий “химический элемент” и “простое вещество”, но сами простые вещества – металлы добывать и получать умели. Греческое слово “металлон” означало земляные работы, раскопки”, затем стало значить “шахты, рудники, руда”. В латинском языке слово “металлум” уже получило смысл “руда и выплавляемый из нее металл”. В виде французского “металь” это слово пришло в Россию. Алхимики знали только семь металлов и верили, что каждому из этих металлов на Земле покровительствует одна из известных планет.

Слайд 2.

Медленно накапливались сведения об открываемых химических элементах и простых веществах – металлах, но сейчас круг знаний о металлах достаточно обширен. Металлы стали важнейшими помощниками человека.

Слайд 3.

Начинаем изучение темы с вопроса “Металлы – химические элементы”. Все химические элементы образует естественную периодическую систему. Каково положение металлов в периодической системе химических элементов Д.И .Менделеева?

Учащиеся: Металлы занимают главные подгруппы I, II, III групп (кроме Н и В), частично главные подгруппы IV-VI групп и все побочные подгруппы.

Учитель: Обобщая сказанное вами, можно сказать, что в периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и отделены от неметаллов диагональю В – Аt. Слайд 4.

Деление элементов на металлы и неметаллы объясняется различием в строении атомов. Составим схемы строения атомов натрия, магния, алюминия.

Учащиеся составляют схемы строения атомов указанных элементов в рабочих листах, проверяют правильность ответа с помощью слайдов презентации.

Слайды 5, 6.

Учитель: Каковы особенности строения атомов металлов?

Учащиеся: Малое число электронов на последнем энергетическом уровне.

Учитель: Возможны ли исключения из этого правила? Найдите ответ в периодической системе.

Учащиеся называют металлы – элементы главных подгрупп IV, V, VI групп, заполняют рабочие листы.

Учитель: Почему же висмут и полоний, содержащие в атомах соответственно 5 и 6 электронов на последнем энергетическом уровне, являются металлами?

Учащиеся: У этих металлов большие атомные радиусы.

Учитель: И всегда радиусы атомов металлов больше радиусов атомов неметаллов, что обусловливает непрочную связь внешних валентных электронов с ядром атома.

Какие свойства проявляют химические элементы-металлы в химических реакциях, в чем они выражаются?

Учащиеся: Атомы металлов в химических реакциях отдают свои валентные электроны, проявляют восстановительные свойства.

Ме⁰ – ne^– —> Ме ⁿ⁺

Учитель: Как число валентных электронов в атомах влияет на химическую активность металлов?

Учащиеся: Чем меньше валентных электронов на последнем энергетическом уровне в атомах, тем легче “сбросить”, то есть отдать эти электроны, тем металл активнее.

Учитель: Как и почему изменяются восстановительные свойства металлов в периодах и главных подгруппах периодической системы с ростом их относительной атомной массы и заряда ядра атома?

Учащиеся: В периодах с ростом заряда ядра атома металлические свойства ослабляются, так как от элемента к элементу увеличивается число валентных электронов на последнем энергетическом уровне, уменьшаются атомные радиусы, следовательно, ослабляются свойства атомов отдавать электроны. В главных подгруппах металлические свойства элементов с ростом заряда ядра атома возрастают, так как растут атомные радиусы и усиливаются свойства атомов отдавать валентные электроны.

Учитель: Несмотря на малое число электронов на последнем энергетическом уровне в атомах, металлы могут проявлять не только низкие, но и высокие степени окисления.

Это характерно для металлов побочных подгрупп, отдающих электроны не только с последнего энергетического уровня, но и с предпоследнего электронного слоя.

Значение степени окисления элемента определяет характер его соединений. Возможные степени окисления металлов: 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8. Какой характер проявляют соединения металлов с низкими, средними, высокими степенями окисления?

Учащиеся: Соединения металлов с низкими степенями окисления + 1, +2 имеют основный характер, со средними – промежуточными – степенями окисления +3, +4 – амфотерный характер, с высокими степенями окисления +5, +6, +7 – кислотный характер.

Учитель: В проявлении различного характера соединений металлов мы увидели ярко выраженную зависимость свойств веществ от состава и строения. Изучая металлы-химические элементы, мы также убедились в зависимости свойств атомов от их строения. Сформулируем, что представляют собой металлы – химические элементы.

Учащиеся: Металлы-химические элементы – это виды атомов с малым числом электронов на последнем энергетическом уровне, большими атомными радиусами и способностью отдавать валентные электроны.

Учитель: Переходим к изучению металлов – простых веществ. Вернемся к определению М.М. Ломоносова: “ Металлом называется твердое, непрозрачное и светлое тело, которое на огне плавить и холодное ковать можно”.

Свойства металлов обусловлены строением их кристаллов. Для металлов характерна металлическая кристаллическая решетка. В узлах металлических кристаллических решеток располагаются атомы и положительно заряженные ионы металлов, связанные посредством свободно движущихся обобществленных электронов, которые оторвались от отдельных атомов и стали принадлежать всему кристаллу. Связь между атомами и ионами металлов, осуществляемая свободно движущимися обобществленными электронами, – металлическая связь. Совокупность свободно движущихся обобществленных нелокализованных электронов называют “электронным газом” за сходство хаотичного движения нелокализованных электронов внутри металлов с беспорядочным движением молекул газообразных веществ.

В металлических кристаллах существует подвижное равновесие в системе “атом – катион”

Ме⁰ – ne^– —> Ме ⁿ⁺

Учащиеся записывают краткие определения металлической химической связи и “электронного газа” и схемы превращения атома в катион в рабочий лист.

Учитель: Разные металлы отличаются не только электронным строением атомов, но и разными видами металлических кристаллических решеток. Они характеризуются определенной пространственной структурой и плотностью упаковки частиц в пространстве. Наиболее распространены три вида кристаллических решеток металлов.

Учащиеся находят названия видов металлических кристаллических решеток в учебниках (справочных материалах), выписывают свойства металлов-простых веществ, характерные для определенных видов металлических кристаллических решеток.

Слайды 7,8,9.

Учащиеся: Известны кубическая объёмноцентрированная, кубическая гранецентрированная и гексагональная металлические кристаллические решетки. Металлы с кубической объёмноцентрированной кристаллической решеткой характеризуются низкими температурами плавления и кипения, малой твердостью, с кубической гранецентрированной решеткой – высокой пластичностью, а с гексагональной решеткой – низкой пластичностью.

Учитель: Эти факты подтверждают тезис о зависимости свойств веществ от состава и строения. Своеобразие металлической связи и металлической кристаллической решетки обусловливает и объясняет общие физические свойства металлов. Рассмотрите образцы выданных металлов, назовите известные вам общие физические свойства металлов.

Лабораторный опыт № 1.

Рассматривание образцов металлов.

Рассмотрите выданные вам образцы металлов, их цвет, прочность, пластичность. Попробуйте определить, каким металлам принадлежат эти образцы.

Учащиеся: Для металлов характерны особый металлический блеск, высокая пластичность, хорошая электропроводность и тепловодность. Все эти свойства металлов могут быть использованы человеком. Слайд 10.

Учитель: Заполняем таблицу “Физические свойства металлов”. Все металлы – в обычных условиях – твердые вещества, но имеется одно исключение – жидкий металл. Какой же это металл и где применяется его жидкое агрегатное состояние?

Учащиеся: Жидкий металл – ртуть, его используют в измерительных приборах, например, термометрах для измерения температуры тела, так как легко расширяется при незначительном нагревании. Слайды 11, 12.

Учитель: Чем обусловлены непрозрачность и особый металлический блеск металлов, их пластичность, высокая электропроводность, теплопроводность?

Учащиеся работают с учебником (справочными материалами), в тексте находят причины проявления физических свойств металлов.

Учащиеся:

1. Непрозрачность и металлический блеск объясняются способностью металлов отражать свет от своей гладкой поверхности, что обусловлено наличием в металлах свободно движущихся электронов. Измельченные металлы, кроме алюминия и магния, теряют блеск. Слайд 13.

2.Электрическая проводимость металлов обусловлена присутствием в их кристаллических решетках подвижных электронов, которые направленно перемещаются под действием электрического поля. С повышением температуры электропроводность металлов понижается, так как колебание атомов и ионов в узлах решетки усиливается, что затрудняет направленное движение электронов.

3. Теплопроводность металлов также обусловлена возможностью свободного передвижения электронов, которые, сталкиваясь с атомами и ионами, обмениваются с ними энергией, поэтому происходит выравнивание температуры по всему образцу металла.

4. Пластичность – способность менять форму под действием силы и сохранять новую форму после прекращения действия силы. Механическое воздействие на металл и его деформация вызывает смещение слоев частиц относительно друг друга внутри металла, но не сопровождается разрывом связи, так как ее продолжают осуществлять свободно движущиеся электроны. Слайды 14, 15.

Лабораторный опыт № 2.

Моделирование “скольжения” слоев частиц металла.

Наложите две стеклянных пластинки друг на друга и вновь разделите их.

Легко ли их разъединить? На поверхность одной пластинки нанесите несколько капель воды и накройте эту пластинку другой пластинкой. Попробуйте отделить стекла друг от друга? Каким образом можно это сделать?

Учащиеся: Пластинки легко скользят одна относительно другой, но с трудом отрываются друг от друга. Их можно отделить, только сдвинув одну с другой.

Учитель: Какова роль воды в этом опыте?

Учащиеся: Прослойка воды – модель “электронного газа”.

Учитель: Мы смоделировали смещение слоев частиц металла при деформации.

В кристаллах с атомной или ионной кристаллической решеткой при механическом воздействии происходит разрыв связей между частицами, и кристаллы разрушаются, а при деформации металлов связь между атомами и ионами благодаря перемещающимся электронам сохраняется – металл не разрушается.

Учитель: Кроме общих металлических свойств, каждый металл проявляет и индивидуальные свойства. Металлы отличаются по строению атомов, видам кристаллических решеток, следовательно, по пластичности, электропроводности, теплопроводности и другим признакам. Вернемся к металлическому блеску. Какие же металлы самые блестящие?

Учащиеся: Большинство металлов – серебристо-белые, исключения – золото, медь, цезий. Самые блестящие металлы – ртуть, серебро, золото, палладий.

Учащиеся работают с текстом учебника (справочными материалами), находят примеры металлов различных групп.

Учитель: Пластичность – важнейшее механическое свойство металлов, позволяет прокатывать металлы в листы, вытягивать их в проволоку, подвергать их ковке, штамповке и прессованию.

Учащиеся: Одними из самых пластичных металлов являются золото, серебро и медь, а за ними в порядке уменьшения пластичности следуют олово, свинец, цинк, железо. Учитель: Пластичность металлов лежит в основе такой уважаемой профессии, как профессия кузнеца.

Старинная легенда, насчитывающая более трех тысячелетий, повествует о таком событии. Когда закончилось строительство Иерусалимского храма, царь Соломон устроил пиршество, на которое пригласил и мастеровых, участвующих в стройке. Во время пира царь спросил: Кто же из строителей самый главный? Кто внес самый большой вклад в создание этого чудо-храма?

Поднялся каменщик: Разумеется, храм – это наших рук дело. Мы, каменщики, выложили его кирпич к кирпичу; взгляните, какие прочные стены! Века простоит он во славу царя Соломона.

– Спору нет, основа храма каменная, – вмешался плотник, – но приятно было бы вам смотреть на голые стены, если бы мы не отделали их красным деревом и ливанским кедром? Мы, плотники – подлинные творцы этого сказочного храма.

– Смотрите в корень, – прервал его землекоп, – хотел бы я знать, как каменщики и плотники возвели бы храм, если бы мы не выкопали котлован для его фундамента.

Но царь Соломон недаром был прозван мудрым. Подозвав к себе каменщика, он спросил:

– Кто делал твой инструмент?

– Конечно, кузнец – ответил каменщик.

– Ну, а твой? – обратился царь к плотнику.

– Кто же, как не кузнец, -ответил то.

– А твои лопату и кирку? – поинтересовался царь у землекопа.

– Кузнец, – был ответ.

Тогда царь Соломон встал, подошел к скромному закопченному человеку – это и был кузнец. Царь вывел его на середину зала.

– Вот кто главный строитель храма! – воскликнул мудрейший из царей. С этими словами он усадил кузнеца рядом с собой и поднес ему чарку доброго вина. В легенде отразилось огромное значение, которое издревле придавал пластичному железу человек.

Учитель: Металлы могут существенно отличаться друг от друга по электропроводности и теплопроводности. Слайд 16, 17, 18.

Учащиеся: Лучшие проводники электричества – серебро, медь, золото, алюминий, цинк, железо; худшие проводники – марганец, свинец, ртуть. В той же последовательности, как и электропроводность, изменяется и теплопроводность металлов.

Лабораторный опыт № 3

Сравнение теплопроводности металлов.

Используя спиртовку, держатель, металлические пластинки и пластилин, сравните теплопроводность следующих металлов:

1 ряд	2 ряд	3 ряд
железо медь	медь алюминий	алюминий железо

Определите, какой из трех металлов самый теплопроводный, какой – менее теплопроводный.

Слайд 19.

Учащиеся: По плотности металлы делятся на легкие (плотность менее 5 г/см³ ) и тяжелые (плотность более 5 г/см³). К легким относятся литий, натрий, калий, магний, алюминий, титан, а к тяжелым – цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото. Самый легкий – литий, самые тяжелые – осмий и иридий.

По твердости различают мягкие и твердые металлы. Самые мягкие – щелочные металлы – натрий, калий, а также индий, они режутся ножом; самый твердый – хром, царапает стекло. Слайд 20.

По величине температуры плавления металлы могут быть легкоплавкими (температура плавления менее 1000⁰С) и тугоплавкими (температура плавления более 1000⁰С). Обычно легкие металлы – легкоплавки, тяжелые – тугоплавки, но имеются и исключения. Цезий и галлий могут плавиться уже на ладони, а самый тугоплавкий – вольфрам, используется для изготовления нитей накала электроламп. Температура его плавления 3410⁰ С. Слайды 21, 22

Учащиеся заполняют таблицу в рабочем листе.

Учитель: Так что же это – металлы – простые вещества?

Учащиеся: Металлы – простые вещества – это блестящие, непрозрачные, пластичные, электро- и теплопроводные вещества.

Учитель: В чем же заключается незаменимая служба металлов для людей?

Слайды 24 – 33.

Кратко повторим и обобщим материал, изученный на уроке.

Слайды 34-41.

Задание 1. Заполните пропуски в тексте:

На внешнем электронном слое атомов металлов обычно содержатся _______ электрона.
В химических реакциях атомы металлов __________электроны,
превращаясь в _________-_____________заряженные ионы, проявляя свойства

______________. Сами атомы металлов при этом ________________.

В периодах с ростом зарядов атомных ядер:

– число электронов на внешнем слое ______________________,

– радиус атомов _________________________________________,

– восстановительные (металлические) свойства _______________.

В главных подгруппах с ростом зарядов атомных ядер:

– число электронов на внешнем слое ______________________,

– радиус атомов _________________________________________,

– восстановительные (металлические) свойства _______________.

Задание № 2.

Однажды два приятеля – Алюминий и Калий поздно возвращались домой. Вдруг на них напал грабитель Хлор, который потребовал выложить кошельки с электронами. Какой из приятелей легче расстался со своим кошельком? Почему?

Задание № 3

Согласно записям древнего историка, во времена похода Александра Македонского в Индию офицеры его армии болели желудочно-кишечными заболеваниями гораздо реже, чем солдаты. Еда и питье были одинаковыми, а вот металлическая посуда разная. Из какого чудодейственного металла была изготовлена посуда для офицеров? Почему офицеры болели реже солдат?

Учитель: Задание № 4 – вопросы на эрудицию и сообразительность.

Слайды 42, 43.

Учитель: Подводим итоги нашего урока. Почему же группу всех известных нам металлов можно назвать большой дружной семьей?

Учащиеся: Металлы имеют сходные признаки: их атомы содержат малое число электронов на внешнем электронном слое, большие атомные радиусы, в химических реакциях они отдают электроны. Их кристаллы образованы металлическими кристаллическими решетками, для них характерна металлическая связь, они проявляют сходные физические и химические свойства.

Учитель: Богат и интересен мир металлов. Среди них встречаются старые друзья человека, дружба с которыми составляет уже тысячи лет. Есть и такие металлы, которые стали известны человечеству совсем недавно. Свойства металлов чудесны и разнообразны. Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.

Без металлов немыслим современный уровень земной цивилизации. Нам – уважать и ценить металлы. Слайд 44.

Литература.

1 .Н.Е.Кузнецова, И.М. Титова, Н.Н. Гара. Химия. Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений. М. “Вентана-Граф” 2015.

2. С.И.Венецкий. Рассказы о металлах. М. Металлургия. 1979.

3. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. Настольная книга учителя. Химия. Дрофа. М. 2002

4. Энциклопедический словарь юного химика. М. Педагогика 1982.

5. Энциклопедический словарь юного техника. М. Педагогика 1988.

6. В.В.Рюмин.Занимательная химия. М. Центрполиграф. 2011.

7. Материалы статей газет “Химия. Первое сентября”, журналов “Химия. Первое сентября”, журналов “Химия в школе”, 2000-2015 гг.

Металл с низкой теплопроводностью – Мастерок

На чтение 13 мин Просмотров 7 Опубликовано 13.11.2021

Теплопроводность металлов в зависимости от температуры
Добавить комментарий Отменить ответ
Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость
Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O
Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость
Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали
Оргстекло: тепловые и механические характеристики
Физические свойства технической соли
Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)
Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах
Удельная теплоемкость воды h3O
Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов
Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова Sn
Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах
Характеристики масла АМГ-10: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность
Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др.)
Плотность молока, его удельная теплоемкость и другие физические свойства
Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность
Свойства карбида кремния SiC

А погуглить?
Титан = 21,9 Вт/(м·К) при 25оС
Скандий = 15.8 Вт/(м·К) при 25оС
Висмут = 7.87Вт/(м·К) при 25оС
Плутоний = 5,23 Вт/(м·К) при 25оС
Висмут = 7.87Вт/(м·К) при 25оС
Так что рекордсмен – плутоний, на втором месте – висмут (всёж не такая экзотика.
Но это именно при комнатной температуре, при высоких температурах всё по другому, см калькуляторп в ИСТОЧНИКЕ

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2
Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Добавить комментарий

Отменить ответ

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Плотность, теплопроводность и удельная теплоемкость строительных и других популярных материалов. Более 400 материалов в таблице!

Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна, физические свойства стали в таблицах при различной температуре…

Оргстекло: тепловые и механические характеристики

Рассмотрены тепловые, механические, оптические и электрические характеристики органического стекла…

Физические свойства технической соли

Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Удельная теплоемкость воды h3O

Приведены таблицы значений удельной теплоемкости воды h3O и водяного пара в зависимости от температуры и…

Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Теплофизические свойства алюминиевых сплавов АМц, АМг, Д16, АК и др. В таблице представлены состав и…

Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова Sn

Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова зависят от температуры и структуры этого металла. При атмосферном давлении…

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Характеристики масла АМГ-10: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность

Характеристики масла АМГ-10 при температуре от 20 до 100°С: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность. Указаны также температуры кипения и замерзания…

Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др.)

Представлены таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, металлов, жидкостей, строительных и теплоизоляционных материалов, а также пищевых…

Плотность молока, его удельная теплоемкость и другие физические свойства

Плотность молока в зависимости от температуры Плотность цельного молока не зависит от месяца дойки коров…

Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность

Свойства меди Cu: теплопроводность и плотность меди В таблице представлены теплофизические свойства меди в зависимости…

Свойства карбида кремния SiC

Теплофизические свойства спеченного мелкозернистого карбида кремния В таблице даны теплофизические свойства спеченного порошка карбида кремния…

При выборе качественного теплоизоляционного материала потребитель должен принимать во внимание целый ряд параметров, среди которых неизменно присутствует показатель теплопроводности. Высокой или низкой должна быть теплопроводность, что такое «лямбда», на какие показатели теплопроводности ориентироваться – ответы на эти и другие самые распространенные вопросы, возникающие при покупке утеплителя, вы найдете в данной статье.

Слово «теплопроводность» или еще более запутанное «лямбда» знакомо каждому школьнику из курса физики за восьмой класс. Однако со временем информация, которой мы не пользуемся, забывается. Попробуем освежить в памяти эти несложные и очень полезные знания.

Теплопроводность, как уже было сказано выше, — одно из ключевых понятий в современном строительстве, особенно когда речь заходит о теплоизоляционных материалах. От теплопроводности зависит толщина вашей стены или кровли, вес всего дома, а следовательно, и прочность (несущая способность) фундамента, долговечность конструкций и многое другое.

Современное определение теплопроводности – понятие комплексное. И состоит из нескольких составных частей, отвечающих за перенос тепла (теплообмен).

На первый взгляд формула кажется пугающей, но на самом деле все просто.

Суммарная или итоговая теплопроводность состоит из теплопроводности за счет конвекции, теплопроводности твердой и газообразной фазы, а также теплопроводности, учитывающей теплообмен за счет излучения.

Запутались еще сильнее? Тогда по порядку. Разберем каждый элемент этой формулы более подробно.

Теплообмен (или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Из курса физики нам известно, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение.

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их
непосредственном контакте.

Если вы опустите ложку в стакан с горячим напитком, нагреется не только та часть ложки, которая погружена в жидкость, но и та ее часть, которая находится над водой.

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая — у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

Для примера вспомните кухонную посуду: кастрюли и сковородки. Вы вряд ли станете снимать металлическую кастрюлю, полную вкусного супа, с горячей плиты голыми руками, потому что существует реальная опасность обжечь руки. Вместо этого вы используете кухонное полотенце, силиконовые или тряпичные прихватки, то есть те материалы, которые плохо проводят тепло.

Именно поэтому «правильные» кастрюли и сковородки снабжены пластмассовыми или деревянными ручками, плохо проводящими тепло. Вспомнить хотя бы старую бабушкину сковородку с деревянной ручкой: сковородка горячая, а за ручку схватиться можно безо всяких прихваток.

Как объясняется это явление? Рассмотрим на примере нагревания металлического стержня (или ложки из примера со стаканом).

В металле, как и во всех твердых телах, молекулы совершают колебательные движения около некоторых положений равновесия. Скорость колебательного движения молекул металла при нагревании увеличивается в той части, которая ближе расположена к пламени или источнику тепла. Эти молекулы, взаимодействуя с соседними молекулами, передают им часть своей энергии. В результате чего повышается температура отрезка стержня. Затем увеличивается скорость колебательного движения молекул в следующих отрезках стержня и так далее, до тех пор, пока не прогреется весь стержень. Именно поэтому вакуум обладает самой плохой теплопроводностью: в нем практически отсутствуют молекулы, которые бы передавали энергию друг другу. Важно отметить, что сами молекулы, передавая кинетическую энергию, не меняют свое местоположение, то есть само вещество не перемещается.

С первым понятием разобрались, посмотрим, что же дальше.

Следующая составляющая теплопроводности – это конвекция. У многих из вас на слуху такой прибор, как «конвектор». А вот почему он так называется, наверное, знает далеко не каждый. Хотя логично предположить, что название свое он получил за принцип работы – конвекцию.

Из курса физики следует, что конвекция — это перенос энергии струями жидкости или газа. Если в случае с теплопроводностью при теплообмене происходит перенос энергии, то при конвекции происходит перенос именно вещества.

Конвекторы (как и любые другие отопительные приборы) нагревают окружающий воздух, вследствие чего температура в комнате повышается и вам становится тепло. При этом струи теплого воздуха поднимаются вверх, а струи холодного опускаются вниз. Аналогично происходит процесс нагревания воды в чайнике: горячая вода поднимается, а холодная опускается на ее место. Этот же принцип заложен в отопительной системе для обогрева домов.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Нагревание воздуха в комнате солнечными лучами – это пример естественной конвекции. А вот если воздух нагревается тепловым вентилятором, то это уже вынужденная конвекция. Вентилятор заставляет воздух в комнате двигаться, при этом нагревая его до необходимой температуры. В качестве других примеров конвекции можно привести холодные и теплые морские течения, а также образование и движение облаков и ветров.

Переходим к следующей составляющей: излучение (лучистый теплообмен).

Излучение – это способ переноса энергии от одного тела к другому в виде электромагнитных волн. Как правило, это инфракрасное (IR) излучение. Этот принцип заложен еще в одном уникальном приборе – инфракрасном обогревателе.

Принцип его работы построен на том, что любое нагретое тело является источником излучения. Самый впечатляющий пример – Солнце. Пример поменьше – костер, распространяющий тепло на достаточно большое расстояние. В случае с обогревателем окружающие предметы нагреваются за счет электромагнитного излучения и в комнате становится тепло.

Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия как-то доходит до Земли.

Примечательно, что темные тела лучше поглощают и отдают энергию. Если необходимо максимально нагреть материал, его окрашивают в черный цвет. В качестве примера можно привести солнечные коллекторы (водонагреватели), которые устанавливаются на крышах домов. Эти устройства позволяют собирать тепло от солнца и нагревать теплоноситель, который затем передает тепло внутрь дома для обогрева помещений или нагрева воды.

Хуже всего поглощают энергию светлые материалы или материалы с отражающей способностью. Способность светлых тел хорошо отражать лучистую энергию учитывают в самых разных сферах: при строительстве самолетов, при возведении высотных зданий в жарких странах, даже при выборе цвета одежды в теплое время года. На окнах часто применяют металлизированные пленки, которые частично отражают солнечное тепло и спасают помещение от перегрева.

С базовыми принципами разобрались. Пришло время вернуться к нашей формуле.

Её разбор проведем на примере теплоизоляционного материала из пенополиизоцианурата (ПИР/PIR) — LOGICPIR .

LOGICPIR – это инновационный утеплитель, обладающий уникальными показателями теплопроводности – всего 0,021 Вт/м*К, позволяющий добиться максимальной экономии пространства при минимальной толщине теплоизоляции. Кроме того, PIR-плиты не впитывают влагу, тем самым предотвращая образование конденсата и надежно защищая ваш дом от появления плесенных грибов, клещей и бактерий, представляющих опасность для здоровья. LOGICPIR относится к новому поколению полиуретанов, окружающих нас повсеместно: начиная от деталей интерьера автомобилей, матрацев и обуви и заканчивая медициной, где самая поразительная сфера их применения – изготовление протезов для сердечно-сосудистой системы. Стоит ли говорить, что материал экологически безопасен, что подтверждено целым рядом сертификатов и заключений.

Итак, вернемся к теплопроводности.

Структурная и газовая теплопроводность – это теплопроводность компонентов, из которых состоит материал, а именно:

твердой фазы – теплопроводности полимерного каркаса с множеством ячеек с очень тонкими, но прочными стенками;
газообразной фазы – теплопроводность газа, который находится в ячейках.

Если сравнивать теплоизоляцию PIR с пеностеклом или пенобетоном, то по структуре эти материалы схожи. Все они ячеистые и наполнены газом. Однако теплопроводности этих материалов будут отличаться.

Стекло и бетон, в отличие от пластиков, проводят тепло интенсивнее, соответственно, пеностекло и пенобетон обладают большей теплопроводностью и их показатели в качестве теплоизоляторов несколько хуже. Даже полимеры отличаются друг от друга теплопроводностью.

Как было сказано ранее, представленные материалы ячеистые и в каждом находятся какие-то газы. В пеностекле и пенобетоне это, как правило, окружающий воздух, в PIR – инертные газы. Хуже всего тепло проводят инертные газы, содержание молекул в 1 м3 очень маленькое, расстояние между молекулами очень большое, поэтому передать энергию между молекулами довольно сложно. Намного лучше тепло проводит воздух, поскольку он состоит из смеси разных газов, молекул очень много и все они друг с другом взаимодействуют.

Конвекционную составляющую у мелкоячеистой теплоизоляции обычно не рассматривают, поскольку размер ячеек теплоизоляции PIR ничтожно мал (меньше 1мм) и газ в этих ячейках неподвижен.

Последняя составляющая – излучение. Снизить ее влияние можно за счет применения дополнительных материалов, способных отражать тепловой поток. Для этого можно окрасить материал, скажем, в белый цвет. В случае с теплоизоляционными плитами PIR за отражение тепла отвечает фольга, которая покрывает материал с обеих сторон. Помимо функции отражения тепла фольга также несет защитную функцию с точки зрения утечки вспенивающего газа. По своим свойствам фольга является практически идеальным пароизоляционным материалом, а значит, способна задерживать миграции газов во внешнюю среду из ячеек теплоизоляции.

В процессе эксплуатации легкие инертные газы замещаются на более тяжелый окружающий воздух с хорошей теплопроводностью. Это происходит у всех пористых материалов за счет диффузных процессов.

Рассмотрим в качестве примера обычный воздушный шарик, наполненный гелием, который можно сравнить с одной ячейкой вспененной теплоизоляции. Новый шарик все время стремится улететь высоко в небо. Если утром он еще висел под потолком, то со временем он постепенно опустится и будет висеть в центре комнаты, а еще через несколько часов лежать на полу. Т.е. все это время газ за счет диффузии медленно выходит из шарика, и тот теряет свою «летучесть».

Так же и с теплоизоляцией. «Шарики» (ячейки), которые ближе всего расположены к границе с окружающим воздухом постепенно изменяют свой газовый состав. Однако те «шарики», которые находятся глубоко в материале, делают это очень медленно или не делают вовсе, поскольку инертному газу очень сложно пройти огромное количество стенок соседних «шариков» и вырваться наружу.

Кроме того, поверхность теплоизоляции покрыта фольгой, препятствующей выходу газа, соответственно, теплопроводность материала (ее газовая составляющая) сохраняется.

Итоговую формулу теплопроводности PIR можно записать в виде:

Подведем итог. Теплоизоляция – это очень важный показатель. От нее зависит, насколько теплым будет ваш дом. У наиболее эффективной теплоизоляции все ее составляющие () должны быть как можно ниже. У современной изоляции на примере LOGICPIR это достигается за счет применения инертных газов, полимеров и специальных покрытий, отражающих тепловой поток. Уверены, что теперь вы не только сможете безошибочно выбрать теплоизоляционный материал, отвечающий самым высоким требованиям, но и поможете своим детям сдать физику на высший балл.

Спасибо компании «Технониколь» за помощь в подготовке материала

Теплопроводность сплавов алюминия – технические характеристики.

Теплопроводность алюминия — это технический параметр, характеризующий свойства металла и сплавы на его основе. Значение этого показателя учитывается при формировании составов для изготовления литейных, деформируемых изделий, промышленного производства деталей и установок.

Характеристики теплопроводности учитываются при использовании его в производстве.

Характеристика теплопроводности материалов

Понятие теплопроводности материалов характеризуется способностью переносить тепловую энергию в пределах определенного объекта от нагретых частей к холодным. Процесс осуществляется атомами, молекулами, электронами и происходит в любых телах с неравномерным распределением температуры.

С позиций кинетической физики этот процесс происходит в результате взаимодействия частиц молекул более нагретых участков в пределах образца с другими элементами, отличающимися низшей температурой. Механизм и скорость переноса теплоты зависит от агрегатного состояния вещества.

Категория теплопроводности предусматривает определение скорости нагревания образца материала и перемещение температурной волны в определенном направлении. Показатель зависит от физических параметров:

плотности;
температуры фазового перехода в жидкое состояние
скорости распространения звука (для диэлектриков).

Коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, которая проходит через единицу площади однородного материала за единицу времени при разнице температуры.

Физические свойства алюминия

Химический элемент алюминий имеет кубическую кристаллическую структуру. Его удельный вес при 20 °C составляет 2,7 г/см³, температура плавления – +657…+660,2 °C, скрытая теплота плавления – 94,6 °C.

Алюминий высокой чистоты кипит при +1800…+2060 °C. При нагревании увеличивается показатель удельной теплоемкости металла, проводимость тепла и коэффициент линейного расширения.

Электропроводность алюминия возрастает с понижением температуры: при 189 °C составляет 156 ед., а при 400 °C – 12,5.

Среди химических элементов алюминий отличается высокой активностью. Он легко реагирует с кислородом, образуя плотную окисную пленку, предохраняющую металл от дальнейшего влияния среды.

Свойства сплавов определяются входящими в его состав элементами.

По мере повышения температуры в металле растворяется водород, повышающий пористость материала. Примеси щелочных химических элементов (калия, натрия, кальция), кремния, магния способствуют резкому увеличению пористости алюминия.

Добавки меди, ниобия, никеля, марганца, железа, хрома, ванадия, циркония создают однородную структуру при остывании расплавленного материала. Влияние лигатурных добавок других компонентов на физические свойства металла и его сплавы учитывается в технологии литья изделий.

Наличие дополнительных материалов изменяет показатель проводимости тепла состава и температуру плавления. Например, при обычных условиях формирования алюминиевых сплавов сера и ее соединения уходят в шлак, не оказывая вредного влияния на свойства состава.

Такое же воздействие имеют фосфор, углерод, азот. Они не изменяют механические свойства сплава. Для производства литейных изделий из-за пониженной прочности чистый алюминий применяется редко.

Коррозионная стойкость металла тем выше, чем ниже в нем содержание примесей железа и кремния. Но их наличие несколько повышает прочность материала, снижая при этом пластичность и электропроводность.

Технические характеристики некоторых сплавов на основе алюминия

По технологическим особенностям сплавы подразделяются на основные группы:

литейные — обладают повышенными литейными технологическими свойствами;
деформируемые — легко поддаются обработке под давлением.

Например, создание алюминиевой конструкции, используемой в строительстве, требует особого вида сплава с повышенной прочностью, выдерживающего давление и нагрузку.

В зависимости от назначения составов на основе алюминия при их формировании руководствуются нормами и правилами, учитывающими:

проводимость тепла материалом;
точку перехода из расплава в твердое состояние;
наличие лигатурных компонентов, влияющих на технические параметры состава и повышающих прочность.

Соотношение основного компонента к добавкам влияет на показатель проводимости тепла сплава, учитывающегося при изготовлении радиаторов и других видов изделий, предназначенных для монтажа тепловых коммуникаций.

Сводные данные о проводимости тепла алюминиевых сплавов собраны в специальных справочниках. В них приводятся значения распространенных сплавов металла с кремнием, магнием, медью, цинком, дюралюминия. Имеются характеристики литейных сплавов при различных температурах с указанием теплофизических свойств состава. Основными считаются показатели:

плотности;
коэффициента теплопроводности;
коэффициента линейного теплового расширения;
температуры изменения прочности;
коррозионной устойчивости на воздухе;
удельного электрического сопротивления.

Анализ данных свидетельствует о зависимости коэффициента теплопроводности от роста температуры и состава материала. Низкая теплопроводность свойственна в основном литейным составам на основе алюминия с маркировками АК4, АЛ1, АЛ8.

Наиболее высокой плотностью обладают составы основного компонента с кремнием, цинком. Из легких материалов наиболее плотным является состав, содержащий магний. Содержание меди в материале повышает его прочность и устойчивость к коррозии.

Самые плотные сплавы с цинком и магнием

Чем выше содержание в составе на основе алюминия, тем больше его теплопроводность, которая увеличивается при нагревании материала. Наличие лития в составе сплава приводит к уменьшению значения коэффициента теплопроводности.

Удельная теплоемкость сплава с содержанием магния и кремния увеличивается при нагревании. Среди алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mn наиболее теплопроводным является деформируемый состав Д20.

Он содержит в незначительных количествах (0,05–7%) примеси железа, кремния, марганца, титана, циркония, магния, цинка и 91–93,5% алюминия и предназначен для изготовления сварных изделий, работающих при комнатных или кратковременно повышенных температурах.

Какие металлы являются самыми проводящими?

Проводимость играет жизненно важную роль во многих отраслях промышленности, включая электронику, аэрокосмическую промышленность и телекоммуникации. Однако на самом деле существует несколько видов проводимости. Теплопроводность относится к способности материала передавать тепло, а электропроводность относится к способности материала пропускать электрический ток без сопротивления. Как правило, материалы с высокой теплопроводностью также обладают высокой электропроводностью.

Проводимость зависит от различных материалов и внешних условий. Некоторые из факторов, влияющих на проводимость, включают форму, размер, температуру и внешние электромагнитные поля. Примеси в веществе также могут препятствовать потоку электронов и снижать проводимость.

Большинство металлов в той или иной степени проводят тепло и электричество, но некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. В результате проводимость является важным фактором, который следует учитывать при гальванике. Если вам нужен конечный продукт, который может хорошо проводить тепло или электричество, вам нужно будет выбрать проводящее металлическое покрытие, которое будет соответствовать уникальным требованиям вашего приложения.

Шесть самых проводящих металлических покрытий

Выбор металла с правильным уровнем электропроводности может обеспечить или сломать функциональный успех продукта или компонента. Чтобы помочь вам оценить ваши варианты, мы создали это руководство по наиболее проводящим металлам, используемым для гальванопокрытий на подложках в промышленных отраслях. Шесть самых проводящих металлов, которые следует учитывать, включают:

Серебро: Серебро, самый проводящий металл, эффективно проводит тепло и электричество благодаря своей уникальной кристаллической структуре и единственному валентному электрону.Серебро обеспечивает низкую износостойкость контактов и отличную оптическую отражательную способность, что делает его идеальным для покрытия контактов, зеркал и проводников в телекоммуникационных приложениях. Однако серебряные покрытия также легко тускнеют, поэтому их используют реже, чем покрытия из меди и золота.
Медь: Как и серебро, один валентный электрон меди делает ее металлом с высокой проводимостью. Он также обеспечивает хорошую коррозионную стойкость. Медные покрытия находят применение в полупроводниках, печатных платах и других устройствах, где важна электропроводность.
Золото: Высокая проводимость золота в сочетании с его коррозионной стойкостью, износостойкостью и стабильным контактным сопротивлением делает его идеальным для покрытия полупроводников, разъемов, печатных и травленых схем. Если вы готовы согласиться на более высокую цену, золото обычно предлагает наибольшую выгоду для продуктов, требующих проводимости.
Цинк: Хотя цинк обладает значительно меньшей электропроводностью, чем золото, медь и серебро, он может быть доступной альтернативой этим более дорогим металлам.Цинк обеспечивает хорошую проводимость и большую долговечность.
Никель: Другой проводящий металл, никель, обычно наносится на поверхность компонента для увеличения толщины и повышения устойчивости к износу и коррозии. Вы можете выбрать никелевые покрытия для сложных промышленных и военных применений.
Платина: Платина — это драгоценный металл, часто используемый для создания защитного покрытия для других металлов, которые легко подвергаются коррозии. Чрезвычайно высокая температура плавления платины также делает ее подходящей для применений, требующих высокой теплопроводности.

Компания SPC может покрывать изделия и компоненты всеми этими высокопроводящими металлами. Если вы не уверены, какой вариант лучше всего соответствует вашим требованиям, наша команда экспертов по отделке поверхностей будет рада помочь вам.

Свяжитесь с SPC, чтобы узнать больше

Sharretts Plating Company – это компания, предоставляющая полный комплекс услуг по отделке, которая занимается инновациями в гальванотехнике уже более 90 лет. Чтобы узнать больше о предлагаемых нами проводящих металлических покрытиях или получить компетентные ответы на другие вопросы, связанные с гальванопокрытием, заполните нашу контактную онлайн-форму сегодня.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность

Алмаз

является ведущим теплопроводным материалом, и его значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, наиболее производимого металла в Соединенных Штатах.

Какой материал имеет самую высокую проводимость?

Серебро

обладает самой высокой электропроводностью среди всех металлов. По сути, серебро определяет проводимость — с ним сравнивают все остальные металлы. По шкале от 0 до 100 серебро занимает 100 место, медь — 97, а золото — 76.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность quizlet?

Медь является лучшим проводником, уступая только серебру. (Теплопроводность выше на 60 %, чем у алюминия.)

Как тепло передается посредством теплопроводности?

Тепло передается путем теплопроводности, когда соседние атомы вибрируют друг относительно друга или когда электроны перемещаются от одного атома к другому. Теплопроводность является наиболее важным средством передачи тепла внутри твердого тела или между твердыми телами, находящимися в тепловом контакте.

Что такое хороший теплоизолятор?

Шерсть, сухой воздух, пластик и пенополистирол — все это примеры хороших изоляторов. Материалы с плохой изоляцией называются проводниками. Проводники имеют рыхлые связи, которые позволяют частицам легко перемещаться и передавать энергию от одной частицы к другой. Металлы, как правило, являются очень хорошими проводниками.

Что имеет самую низкую теплопроводность?

Самая низкая теплопроводность твердых материалов, аэрогель sio2.

Как тепло передается через ответы теплопроводности com?

Тепловая энергия передается за счет теплопроводности при столкновении молекул.

Какие из перечисленных веществ обладают наибольшей теплопроводностью?

Какая из следующих форм воды имеет самое высокое значение теплопроводности? Пояснение: Для льда это 2,25 Вт/м градус, т.е. максимум. Пояснение: Для воды это 0,55-0,7 Вт/м град, а для воздуха . 024 Вт/м град.

Почему алмаз является хорошим теплопроводником?

В отличие от большинства электрических изоляторов алмаз является хорошим проводником тепла из-за сильной ковалентной связи и низкого рассеяния фононов.Измеренная теплопроводность природного алмаза составила около 2200 Вт/(м·К), что в пять раз больше, чем у серебра, самого теплопроводного металла.

Обладает ли стекло высокой теплопроводностью?

Из таблицы справа видно, что большинство материалов, обычно ассоциируемых с хорошими проводниками, обладают высокой теплопроводностью. Значения для обычных материалов.

Материал	Проводимость при 25 ^o C
Стекло	1.05
Железо	80
Кислород	0,024
Бумага	0,05

У какого твердого льда самая высокая теплопроводность?

Пар

обладает самой высокой теплопроводностью.

Эксперт.
190 ответов.
31,6 тыс. человек помогли.

Как температура влияет на направление движения тепла?

Прежде всего, тепло – это тепловая энергия, образующаяся при движении молекул.Тепло перемещается в любом направлении, где холоднее, а затем уравновешивает температуру. Пояснение: Температура влияет на направление теплового потока так же, как гравитация влияет на направление потока воды.

Как рассчитать сопротивление?

Если вы знаете общий ток и напряжение во всей цепи, вы можете найти общее сопротивление, используя закон Ома: R = V / I. Например, параллельная цепь имеет напряжение 9 вольт и общий ток 3 ампера.Общее сопротивление R _T = 9 вольт / 3 ампера = 3 Ом.

Какими тремя способами передается тепло?

Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Проводимость — это передача энергии от одной молекулы к другой посредством прямого контакта.
Конвекция — это перенос тепла жидкостью, такой как вода или воздух.
Излучение – это передача тепла электромагнитными волнами.

Что описывает источник радиационного тепла?

Ответ: Солнце излучает электромагнитные лучи.

Какой металл имеет самое высокое сопротивление?

Ниже описаны различные материалы с высоким удельным сопротивлением (включая сплавы):

Вольфрам: (i) Твердый металл.
Углерод: (i) ρ = от 1000 до 7000 мкОм·см, α = от – 0,0002 до – 0,0008.
Нихром или Brightray B: Состав:
Нихром V или Brightray C:
Манганин:
Константан или Эврика:
нейзильбер или нейзильбер или электрум:
Нироста:

Что такое теплопередача на примере излучения?

Теплопередача излучением происходит при излучении или поглощении микроволн, инфракрасного излучения, видимого света или другого вида электромагнитного излучения.Очевидным примером является нагревание Земли Солнцем. Менее очевидный пример — тепловое излучение человеческого тела.

Какой металл является лучшим проводником тепла и электричества?

Одним из лучших проводников тепла и электричества является серебро. Серебро Металл со значением теплопроводности около 430 Вт/(мК). золото и медь приближаются к серебру соответственно, и, поскольку медь во многих случаях значительно дешевле, ее часто предпочитают серебру.

Почему у вас горят ноги, когда вы идете по песчаному пляжу в солнечный летний день?

Почему у вас горят ноги, когда вы идете по песчаному пляжу в солнечный летний день? Тепло передается за счет теплопроводности.

Как передается тепло через излучение ответов?

Как передается тепловая энергия через излучение? Через электромагнитные волны, когда они путешествуют в пространстве. Когда они ударяются о объект, волны передают тепло этому объекту.

Какой металл является плохим проводником электричества?

Висмут и вольфрам плохо проводят электричество.

Какие 5 хороших проводников?

Наиболее эффективными электрическими проводниками являются:

Серебро.
Золото.
Медь.
Алюминий.
Меркурий.
Сталь.
Железо.
Морская вода.

Как тепло передается теплопроводностью?

Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и сильнее вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии.Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

Что такое сопротивление стали?

Таблица удельного сопротивления и электропроводности при 20°C

Материал	ρ (Ом•м) при 20 °C Удельное сопротивление	σ (См/м) при 20 °C Проводимость
Углеродистая сталь	(10 ¹⁰ )	1,43×10 ⁻ ⁷
Свинец	2.2×10 ⁻ ⁷	4,55×10 ⁶
Титан	4,20×10 ⁻ ⁷	2,38×10 ⁶
Текстурированная электротехническая сталь	4,60×10 ⁻ ⁷	2,17×10 ⁶

Какой металл является лучшим проводником?

Шесть самых проводящих металлических покрытий

Серебро. Серебро, самый проводящий металл, эффективно проводит тепло и электричество благодаря своей уникальной кристаллической структуре и единственному валентному электрону.
Медь: как и серебро, единственный валентный электрон меди делает ее металлом с высокой проводимостью.

Какая теплопроводность самая лучшая?

Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 ватт на метр на кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь.

Какой материал имеет наименьшее сопротивление?

Элемент серебра

имеет самое низкое удельное сопротивление и, следовательно, более высокую проводимость.Удельное сопротивление – Удельное сопротивление равно сопротивлению данного проводника, имеющего единицу объема.

Какой изолятор лучше?

Лучшим изолятором в мире на данный момент, скорее всего, является аэрогель, причем аэрогели кремнезема имеют теплопроводность менее 0,03 Вт/м*К в атмосфере. аэрогеля, препятствующего таянию льда на горячей плите при температуре 80 градусов по Цельсию! Аэрогель обладает удивительными свойствами, потому что в основном состоит из воздуха.

Высокая теплопроводность — обзор

4.3.1 Состав стали и долговечность

Металлы с высокой теплопроводностью, такие как медь или алюминий, не могут использоваться для этого применения из-за их плохих механических свойств при высоких температурах и давлениях, необходимых для этого солнечного применения, поэтому обычно используется сталь.

Углеродистые и низколегированные нержавеющие стали имеют лучшую теплопроводность, чем высоколегированные аустенитные нержавеющие стали, и они дешевле, но эти стали имеют более низкую коррозионную стойкость, чем аустенитные нержавеющие стали.

Углеродистая сталь ASTM 335 марки P22 использовалась на установке DISS в PSA, с DSG с водой в качестве HTF, и наблюдались проблемы с коррозией из-за эрозии и кавитации, вызванных двухфазным потоком. Теперь в этой технологии производители используют аустенитную нержавеющую сталь AISI 316, чтобы гарантировать механическую устойчивость к высоким рабочим давлениям и радиальным градиентам температуры, создаваемым двухфазным потоком. Толщина ресивера увеличивается в зависимости от максимального рабочего давления (100 бар), что приводит к увеличению толщины трубы (>4.5 мм), что напрямую отражается на фактическом удорожании технологии [5].

Когда синтетические масла и органические вещества, такие как системы бифенил/дифенилоксид, используются в качестве HTF, аустенитная нержавеющая сталь AISI 321L является обычным выбором из-за ее более низкого проникновения водорода по сравнению с другой аустенитной нержавеющей сталью. Диффузия водорода является основным недостатком этой технологии из-за термического разложения ГТФ, а в вакуумном кольцевом пространстве достигаются высокие парциальные давления водорода [21].Типичная используемая толщина стенки составляет 2 мм.

В трубках для приемника расплавленной соли обычно используется смесь солей NaNO ₃ (60 % по массе)–KNO ₃ (40 % по массе) (солнечная соль) или смесь NaNO ₃ (7 % по массе)–KNO ₃ (53% масс.) – соли NaNO ₂ (40% масс.) (HITEC). В литературе имеется несколько сообщений о проблемах коррозии этих расплавленных солей с металлическими сплавами, и было обнаружено, что сплавы никеля с содержанием хрома 15–20% показали наилучшую коррозионную стойкость, тогда как сплавы железа с низким или почти нулевым содержанием никеля показали лучшую коррозионную стойкость. плохая коррозионная стойкость при высоких температурах [10, 15, 38].Следовательно, нержавеющая сталь AISI 321 обычно используется в трубках для приемника расплавленной соли.

Другие материалы HTF, такие как перегретый пар [14] или охлажденные газы [24, 25], в настоящее время изучаются с целью повышения теплового КПД солнечной электростанции, и они открывают возможность снизить требования и стоимость металлического трубка, используемая в приемных трубках.

Какой самый проводящий элемент?

Серебро — элемент с самой высокой электропроводностью.

Проводимость — это способность материала передавать энергию.Поскольку существуют разные формы энергии, существуют разные типы проводимости, включая электрическую, тепловую и акустическую проводимость. Серебро является наиболее проводящим элементом с точки зрения электропроводности. Углерод в форме алмаза является лучшим проводником тепла (лучшим металлом является серебро). Следующим лучшим проводником после серебра является медь, за ней следует золото. В целом металлы являются лучшими проводниками тепла и электричества.

Почему серебро лучший проводник?

Причина, по которой серебро является лучшим проводником электричества, заключается в том, что его электроны могут двигаться свободнее, чем электроны других элементов.Это связано с кристаллической структурой серебра и электронной конфигурацией. Хотя серебро является лучшим проводником электричества, оно легко тускнеет и теряет проводимость, а также стоит дороже меди. Золото используется, когда важна коррозионная стойкость.

Электропроводность элементов

Периодическая таблица электропроводности

Вот таблица электропроводности десяти наиболее проводящих элементов. Все эти элементы являются металлами. Многие сплавы также являются проводящими, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, латунь, бронзу, галинстан и манганин.Неметаллы являются электрическими изоляторами, за некоторыми исключениями.

5.96 × 10 ⁷ 1,69 × 10 ⁷

Элемент

Проводимость (S / M при 20 ° C)

Silver

⁷

CODE

Золото

4.11 × 10 ⁷

алюминий

3,77 × 10 ⁷

Caltium

2.98 × 10 ⁷ ⁷

1.79 × 10 ⁷

Zinc

Cobalt

1 1.60 × 10 ⁷

Никель Таблица электропроводности химических элементов.

Теплопроводность элементов

Вот таблица теплопроводности элементов.В большинстве таблиц перечислены только металлы, потому что металлы в целом лучше проводят тепло, чем неметаллы. Алмаз (неметалл) является исключением.

1 4,01

1 1,5

1.48

Элемент 2	Теплопроводность (W / CMK)
Diamond (Углерод)	8.95 до 13.50
Silver
Silver
Медь
CODE
Gold	3,17
Алюминий	2,37
Бериллий	2.01

Calcium

Tungsten 2	1.74

Rhodium 2
Rhodium
Silicon
1.48

Таблица теплопроводности химические элементы.

Ведут ли себя какие-либо неметаллы?

Хотя лучшими проводниками являются металлы, некоторые неметаллы проводят тепло и электричество. Алмаз (кристаллический углерод) является отличным проводником тепла, хотя и является электрическим изолятором.Однако аморфный углерод и графит проводят электричество. Полуметаллы являются хорошими проводниками. Германий и кремний не так хорошо проводят электричество, как графит, но они лучше, чем морская вода.

Факторы, влияющие на электропроводность

На электропроводность влияют несколько факторов:

Температура : Таблицы электропроводности включают температуру, поскольку повышение температуры вызывает термическое возбуждение атомов и снижает проводимость (увеличивает удельное сопротивление).В целом зависимость между температурой и проводимостью является линейной, но нарушается при низких температурах.
Размер и форма : Электрическое сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Заряд течет с большей скоростью по более коротким проводам и проводам с большей площадью поперечного сечения.
Purity : Добавление примеси в проводник снижает электропроводность. Между тем легирование полупроводника может увеличить его проводимость.Потускневшее серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Кремний, легированный фосфором, становится полупроводником N-типа, а кремний, легированный бором, становится полупроводником P-типа.
Кристаллическая структура : Кристаллическая структура элемента влияет на его проводимость. Алмаз и графит являются кристаллическими формами углерода. Алмаз является электрическим изолятором, а графит проводит электричество.
Фазы : Различные фазы могут присутствовать даже в чистом образце.Межфазные границы обычно замедляют проводимость. Таким образом, способ производства материала влияет на его проводимость.
Электромагнитные поля : Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление внутри электрического проводника. Кроме того, когда ток проходит через проводник, он создает магнитное поле. Магнитное поле перпендикулярно электрическому полю.
Частота : Частота – это количество циклов колебаний переменного электрического тока.Выше определенной частоты ток течет вокруг проводника, а не через него. Это называется скин-эффектом. Скин-эффект не возникает при постоянном токе, потому что нет колебаний и, следовательно, нет частоты.

Ссылки

Берд, Р. Байрон; Стюарт, Уоррен Э.; Лайтфут, Эдвин Н. (2007). Транспортные явления (2-е изд.). ISBN John Wiley & Sons, Inc. 978-0-470-11539-8 .
Холман, Дж. П. (1997). Теплопередача (8-е изд.). Макгроу Хилл.ISBN 0-07-844785-28.
Матула, Р.А. (1979). «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра». Журнал физических и химических справочных данных . 8 (4): 1147. doi:10.1063/1.555614
Serway, Raymond A. (1998). Основы физики (2-е изд.). Форт-Уэрт, Техас; Лондон: Паб Saunders College. ISBN 978-0-03-020457-9.
«Теплопроводность элементов». Ангстом Наук.

Похожие сообщения

От алюминия к теплопроводному пластику

Зал 08а | Стенд J13

Есть несколько причин, по которым металл по-прежнему занимает прочные позиции в широком спектре автомобильных применений: хорошие механические свойства, такие как жесткость и ударная вязкость, являются двумя наиболее часто упоминаемыми.До сих пор проблемы перехода от металла к пластику были в основном сосредоточены на этих механических свойствах. Но в настоящее время все чаще внедряются системы E&E, которые должны отвечать различным требованиям, таким как термостойкость, электропроводность/экранирование и особенно теплопроводность. Одним из примеров является светодиодное освещение высокой яркости, эффективность которого сильно зависит от температуры. Другим примером является силовая электроника, где большие токи и мощность выделяют тепло. Наконец, аккумуляторы, где хорошая производительность критически зависит от температуры.Для этих применений в настоящее время преобладает алюминий. Но единственный ли это кандидат? И какой уровень теплопроводности действительно нужен?

Фара ThermaTech (фото: PolyOne)

Поставщик решений для полимеров PolyOne взялся за решение проблемы теплопроводности и работал над разработкой составов для достижения высоких значений теплопроводности, чтобы конкурировать с алюминием, принимая во внимание другие свойства.

Теплопроводность в пять раз меньше, чем у алюминия.Но что необходимо?

Теплопроводность теплопроводящих составов Therma-Tech от PolyOne может достигать до 20 Вт/мК в плоскости, что в 50-100 раз больше, чем у стандартных термопластов, но лишь в 1/5 ^th от литого алюминия.

Чтобы определить уровни теплопроводности, которые должны быть достигнуты, компания PolyOne провела анализ, который показал, что материалы с теплопроводностью >1 Вт/мК уже начинают значительно снижать накопление тепла в детали по сравнению с непроводящими материалами. материалы.Но этот анализ также показал, что теплопроводность 10 Вт/мК может обеспечить производительность, сравнимую с алюминием, даже если он имеет более высокую теплопроводность (около 100 Вт/мК). Это связано с тем, что для твердых тел конвекция является основным движущим фактором теплопередачи вместе с их формой. Таким образом, использование алюминия может показаться «чрезмерным» для большинства чувствительных к теплу приложений, и было определено, что материал с теплопроводностью около 10 Вт / мК, такой как теплопроводный термопласт, также может справиться с этой задачей.

Тематические исследования решений по сокращению горячих точек

Теплопроводное решение Therma-Tech от PolyOne успешно применяется в автомобильных осветительных приборах, где присутствуют высокие температуры. Например, этот материал использовался для уменьшения горячих точек в системе автомобильного освещения, установленной на немецком автомобиле премиум-класса. У клиента была проблема с горячей точкой в фаре, и он был готов перейти на высокотермостойкий пластик или алюминий, что потребовало бы добавления этапа процесса окраски.Вместо того, чтобы сопротивляться теплу, PolyOne предложила рассеивать его с помощью теплопроводных термопластов. В результате заказчик смог использовать теплопроводящий состав на основе PA66 вместо алюминия, что привело к снижению веса на 37 %, устранению этапа процесса окраски и снижению затрат на одну деталь на 35 %.

Другим примером является использование теплопроводящего термопластика в лампе, содержащей светодиоды. Из-за своей сложной природы системы светодиодного освещения подвержены локализованным горячим точкам и связанным с этим проблемам управления температурой.Сначала для радиатора был выбран литой под давлением алюминий, но возникла необходимость сократить расходы, предоставив при этом большую свободу дизайна. По данным PolyOne, использование двух составов теплопроводных марок Therma-Tech может решить проблемы клиентов, снизив вес на 33%, а стандартная обработка литьем под давлением означает меньше брака, что приведет к экономии 13% на конечной цене.

В целом считается, что токопроводящие решения Therma-Tech позволяют производителю продолжать использовать уже приобретенную форму для литья под давлением, избегая, таким образом, дополнительных затрат на модификации формы, которые потребовались бы для перехода на дорогой высокотемпературный термопласт.По сравнению со стандартными термопластами (например, PA66 GF30), теплопроводные материалы быстро затвердевают при впрыскивании в форму. Чтобы решить эту проблему, необходимо немного повысить температуру, чтобы убедиться, что полость формы полностью заполнена. Точка переключения, точка, в которой фаза впрыска переключается на фазу выдерживающего давления, наступает позже, и из-за этого также увеличивается давление переключения. Благодаря теплопроводности время цикла может быть сокращено до 50%.Конечным результатом является компонент с лучшей размерной стабильностью и меньшей анизотропией.

Радиатор Therma-Tech для светодиодных светильников

Свобода дизайна и рекомендации для дизайнеров

В целом, использование термопластов дает большую свободу дизайна, чем алюминий. Однако следует учитывать рекомендации по проектированию: охлаждающие поверхности необходимо отрегулировать с учетом теплопроводности материала. Чем выше теплопроводность, тем меньше должна быть поверхность основания.Однако чем выше теплопроводность, тем длиннее должны быть охлаждающие ребра. Также возможно и рекомендуется искать гибридные решения, когда источники тепла имеют большую мощность, чтобы получить максимальную отдачу от двух материалов, сохраняя при этом свободу дизайна и компактность системы.

Линейный светодиодный модуль от компании Kruunutekniikka

Резюме

– замена металла в термочувствительных автомобильных устройствах

Клиенты из автомобильной отрасли сталкиваются с проблемами управления теплом в усовершенствованных системах освещения, компонентах HEV/EV, HVAC и системах обработки жидкостей.Металлы и алюминий — не единственные варианты, и во многих случаях в качестве альтернативы можно рассматривать теплопроводные пластмассы.

Обладая типичной теплопроводностью в плоскости 20,0 Вт/мК, теплопроводящие термопласты улучшают охлаждение и снижают температуру у источника тепла. И анализ показал, что использование металлического радиатора с более высокой теплопроводностью окажет лишь незначительное влияние на температуру и управление теплом, но окажет значительное влияние на стоимость и вес.

www.polyone.com

токопроводящий пластик · LED

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Какой металл лучше проводит тепло? – Научные проекты

Схема эксперимента:

Разработайте эксперимент для проверки каждой гипотезы.Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо.Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

Эксперимент 1:

В этом опыте вы сравните теплопроводность трех разных металлов. Вы можете сделать это, используя образцы различных металлических стержней или кондуктометр, как показано на рисунке.

Процедура :

Пойдите в хозяйственный магазин и купите 3 куска медной, нержавеющей стали и алюминиевой проволоки. Все провода должны быть одинакового диаметра (3 мм или 4 мм) и одинаковой длины (примерно от 6 до 8 дюймов). Возьмите пачку простых белых свечей, несколько спичек и часы с секундной стрелкой. Осторожно растопите немного воска от свечи, скатав теплый воск в шарики одинакового размера — около четверти дюйма в диаметре. Возможно, вам придется увеличить диаметр восковых шариков в зависимости от толщины самой толстой проволоки, которую вы смогли найти, потому что в следующей части эксперимента вы собираетесь нанизывать восковые шарики на концы проволоки.Если у вас длинные провода, тщательно отмерьте разные провода на отрезки одинакового размера — 6 дюймов в длину было бы хорошо — и попросите взрослого помочь вам отрезать их для вас.

Затем зажгите свечу и, удерживая щипцами проволоку с восковым шариком на конце, поместите конец проволоки, противоположный восковому шарику, в пламя свечи, держите его там, пока восковой шарик не растает с проволоки и не начнется время. следите за тем, сколько времени потребуется, чтобы восковой шарик расплавился. Внимательно отметьте в листе сбора данных для каждого отрезка проволоки: медь ли это, алюминий или нержавеющая сталь, какой она толщины, какой длины был отрезок и сколько времени потребовалось, чтобы воск расплавился.

Если вы используете кондуктометр, держите центр кондуктометра над пламенем.

Обобщите свои результаты и сравните их со своей гипотезой: восковой шарик быстрее всего упал с медной проволоки?

Расширенная необязательная процедура:

Если вы можете получить провода разной толщины из одного и того же металла, вы также можете использовать ту же процедуру для проверки влияния толщины на теплопередачу или проводимость. Попробуйте выяснить, как повлияла разная толщина проволоки на время плавления? Запишите свои результаты и сравнение результатов с гипотезой в заключении, поддерживающем или опровергающем вашу гипотезу.

Эксперимент 2:

В этом эксперименте мы проверим теплопроводность 3 разных ложек. Вы можете выбрать ложки из нержавеющей стали, алюминия и меди. Вы также можете использовать этот метод для сравнения теплопроводности металлических полос, стержней или труб.

Процедура :

Вдавите небольшой кусочек теплого воска из Части I в ручку каждой из трех ложек (см. схему). Вставьте четвертинки в воск, чтобы они прикрепились к ложкам.
Наполните химический стакан 300 мл воды и поставьте его на плиту.
Поместите три ложки в воду так, чтобы четвертинки вышли из стакана.
Включите конфорку и дайте воде нагреться. Обратите внимание на четвертинки и обратите внимание на порядок, в котором они падают с ложек.
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
2019 © Все права защищены. Карта сайта