Теплопроводность свинца: Теплопроводность свинца
alexxlab | 24.05.2023 | 0 | Разное
Теплопроводность – свинец – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Теплопроводность свинца примерно в два раза меньше теплопроводности железа. [1]
Электро – и теплопроводность свинца невелики. Охлажденный до 7 5, он становится сверхпроводником; при – 258 7 С его сопротивление составляет 0 01311 и сш-см. [2]
| Зависимость термического сопротивления контакта от сжатия при наличии гальванических покрытий на одной из контактирующих поверхностей. [3] |
Действительно, из табл. 5 – 10 видно, что теплопроводность меди больше теплопроводности свинца в 11 раз, но в то же время твердость свинца по Бринеллю, наоборот, в 8 – 10 раз меньше, а потому термическое сопротивление омедненных образцов на целый порядок превышает сопротивление освинцованных образцов. [4]
Следует учесть, что теплопроводность свинца примерно в 1 5 раза больше, чем рассматриваемого сплава.
Летучесть увеличивается, начиная со 100, если в газовой среде содержатся водяные пары. Теплопроводность окиси бериллия приближается к теплопроводности свинца; при 100 она составляет 0 500, при 400 – 0 211, при 1000 – 0 0462 кал / см-сек – С. [6]
При температуре ниже 7 2 К свинец находится в сверхпроводящем состоянии; однако если на него воздействовать внешним магнитным полем ( включив электромагниты 7 или 8), то он теряет свои сверхпроводящие свойства и переходит в обычное, так называемое нормальное состояние ( подробнее о сверхпроводимости см. гл. Одно из основных различий в свойствах свинца В сверхпроводящем и нормальном состояниях при достаточно низких темгГературах состоит в том, что теплопроводность свинца в сверхпроводящем состоянии на два-три порядка меньше теплопроводности в нормальном состоянии. Это обстоятельство позволяет использовать свинцовый стержень как тепловой ключ: если вспомогательный электромагнит включен, то стержень находится в нормальном состоянии и хорошо проводит тепло; если же вспомогательный электромагнит выключен, то стержень находится в сверхпроводящем состоянии с ничтожной теплопроводностью.
Свинец – химически устойчивый металл с низкой механической прочностью, используется в химической промышленности для облицовки стальной аппаратуры и трубопроводов. Сварка свинца связана с некоторыми затруднениями, так как свинец имеет низкую температуру плавления ( 327 С) и образует тугоплавкую окись свинца ( РЬО) с температурой плавления 850 С. Низкая температура плавления и небольшая теплопроводность свинца позволяют применять для газовой сварки газы – заменители ацетилена: пропан-бутан, природный газ, городской газ, а также пары бензина и керосина. [8]
Этот метод имеет то преимущество перед методом Рейна, что измерения дают непосредственно теплоемкость самого образца. Метод можно значительно усовершенствовать, применив тепловой ключ из чистого сверхпроводника, например свинца. При этом используется то обстоятельство, что
Пластину свинца аккуратно раскатывают или расплющивают между двумя гладкими плоскими брусками до толщины примерно 0 5 мм и вырезают прокладку необходимых размеров и формы.
Прокладка не должна быть толще 1 мм, так как теплопроводность свинца невысока.
[10]
Пластину свинца аккуратно раскатывают или расплющивают между двумя гладкими плоскими брусками до толщины около 0 5 мм и вырезают прокладку необходимых размеров и формы. Мелкозернистой шкуркой зачищают обе ее стороны, устанавливают под транзисторы и туго сжимают узел винтами. Прокладка не должна быть толще 1 мм, так как теплопроводность свинца невысока. [11]
На свинцовые кольцевые концентрические рельсы треугольного сечения кладется медный или бронзовый шар, диаметр которого в 2 – 3 раза больше размера колеи. Как только экспериментатор отпускает шар, поставленный на рельсы, он начинает без всякой видимой причины катиться по рельсам, описывая безостановочно один круг за другим. Этот опыт производит большое впечатление, так как, на первый взгляд, причина движения шарика совершенно непонятна. Однако объяснение здесь очень несложное. Теплопроводность свинца сравнительно невелика.
Поэтому шарик, соприкасаясь с рельсами, нагревает места контакта.
[12]
Свинец пластичен и вязок, легко поддается обработке. Свежий разрез свинца на воздухе быстро тускнеет, так как свинец окисляется кислородом воздуха. Вследствие большой вязкости свинец трудно ломается. Механическая прочность свинца весьма невысокая. Он настолько мягок, что чертится ногтем, легко режется ножом, легко сгибается и рвется даже при сравнительно небольшом усилии.
Свинец представляет собой синевато-белый металл, блестящий на поверхности свежего среза; однако на воздухе он быстро приобретает матовую сине-серую тусклую окраску.
Свинец представляет собой синевато-белый металл, блестящий на поверхности свежего среза; однако на воздухе он быстро приобретает матовую сине-серую тусклую окраску. РЬ самый мягкий среди обычных тяжелых металлов, значительно мягче, чем олово.
Страницы: 1 2
Свойства и процессы рабочих тел и материалов атомной энергетики
Свойства и процессы рабочих тел и материалов атомной энергетикиА.А. Александров, К.А. Орлов, В.Ф. Очков
Издательский дом МЭИ, 2012 г.
Таблица 1.
7.2. Теплофизические свойства свинца
Диапазоны изменения температур при расчете:
плотности: от 273,15 К до 1500 К;
коэффициента объемного термического расширения: от 273,15 К до 1500 К;
скорости звука: от температуры плавления до 1300 К;
теплопроводности: от температуры плавления до 1300 К;
динамической вязкости: от температуры плавления до 1470 К;
удельной изобарной теплоемкости: от температуры плавления до 1300 К;
числа Прандтля: от температуры плавления до 1300 К;
поверхностного натяжения: от температуры плавления до 1273,15 К;
температура плавления по данным [21] равна 600,55 К.
| °CK°F°R |
| 345678910 |
Плотность [22]
Погрешность [22]
Коэффициент объемного термического расширения [23]
Погрешность [23]
Скорость звука [24]
Погрешность [24]
Теплопроводность [26]
Динамическая вязкость [27]
Удельная изобарная теплоемкость [26]
Число Прандтля [22, 26, 27]
Поверхностное натяжение [26]
Расчетная формула плотности свинца для твердой фазы (от 273,15 К до температуры плавления) [22]:
Расчетная формула плотности свинца для жидкой фазы (от температуры плавления до 1500 К) [22]:
Расчетная формула коэффициента объемного
термического расширения свинца для твердой фазы ( от 273,15 К до температуры плавления) [23]:
Расчетная формула коэффициента объемного
термического расширения свинца для жидкой фазы (от температуры плавления до 1500 К) [23]:
Расчетная формула скорости звука (от температуры плавления до 1300 К) [24]:
Расчетная формула теплопроводности (от температуры плавления до 1300 К) [26]:
Расчетная формула динамической вязкости (от температуры плавления до 1470 К) [27]:
Расчетная формула удельной изобарной теплоемкости
(от температуры плавления до 1300 К) [26]:
Расчетная формула поверхностного натяжения (от температуры плавления до 1273,15 К) [26]:
1.
Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc. Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada. 2007, 48 p.
2. Сычев В.В. Новое уравнение для показателя адиабаты влажного пара // Теплоэнергетика.-1961.-№ 3.-С. 67 -70.
3. Release on the IAPWS Formulation 2008 for the Viscosity of Ordinary Water Substance. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc. Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada.
4. Release on IAPWS Formulation 2011 for the Thermal Conductivity of Ordinary Water Substance. International Association for the Properties of Water and Steam. Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc.2616 Chelsea Drive Charlotte, NC 28209, USA.
5. Release on The Surface Tension of Ordinary Water Substance.
International Association for the Properties of Water and Steam, Proc.12th Int. Conf. Prop. Water and Steam, H. White and J.V. Sengers, ed., Begell House, NY, 1995, P.A143-149.
6. Release on the Ionization constant of h3O. August 2007. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc. Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada. 2007, 8 p.
7. Release on the Static Dielectric constant of Ordinary Water Substance for temperatures from 238 K to 873 K and Pressures up to1000 MPa. Tremaine P.R., Hill P.G., Irish D.E., Balakrishnan P.V. (Editors). 2000. Steam, Water, and Hydrothermal Systems: Physics and Chemistry Meeting the Needs of Industry. NRC Research Press, Ottawa, Canada, P. A97-A105.
8. Advisory Note No 1. Uncertainties in Ehthalpy for the IAPWS Formulation 1995 for Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Science Use (IAPWS-95) and the IAPWS Industrial Formulation 1997 for Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-97).
August 2003. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc. Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada.
9. International Organization for Standardization (ISO), Viscosity of Water, ISO/TR Technical Report 3666: 1998(E), Geneva.
10. Revised Release on the IAPS Formulation 1984 for the thermodynamic Properties of the Heavy Water Substance. 2005. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc. Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada.
11. Hill P.G., MacMillan R.D.C. A Saturation vapor pressure equation for heavy water // Ind. & EC Fundamentals, 1979, V. 18, P. 412.
12. Revised Release on the Viscosity and Thermal Conductivity of Heavy Water Substance. 2007. International Association for the Properties of Water and Steam, Executive Secretary R.B. Dooley, Structural Integrity Associates, Inc.
Oakville, Ontario, L6J7L7, Canada.
13. IAPWS Release on The Surface Tension of Heavy Water Substance. International Association for the Properties of Water and Steam, Proc.12th Int. Conf. Prop. Water and Steam, H. White and J.V. Sengers, ed., Begell House, NY, 1995, P.A103-106.
14. Leachem J.W., Jacobsen R.T., Penoncello S.G., Lemmon E.W. Fundamental Equations State for Parahydrogen, Normal Hydrogen, and Orthohydrogen //J.Phys.Chem. Ref.Data, 2009, Vol.38, No 3, P. 721 -748.
15. ГСССД R 233-87. Нормальный водород. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 14 -1500 К и давлениях от состояния разреженного газа до 100 МПа. деп. во ВНИКИ 22.02.88 №446.
16. Термодинамические свойства гелия /В.В. Сычев, А.А. Вассерман, А.Д. Козлов, Г.А. Спиридонов, В.А. Цымарный; ГСССД.- М.: Изд–во стандартов, 1984. -320 с.
17. ГСССД 92-86. Гелий-4. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 2,2…1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа.
Изд-во стандартов. 1986.
18. ГСССД 179-96. Аргон жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 85…1300 К и давлениях 0,1…100 МПа. Деп. во ВНИЦСМВ 05.01.1997. №771 –кк97. 67 с.
19. Термодинамические свойства воздуха /В.В. Сычев, А.А. Вассерман, А.Д. Козлов, Г.А. Спиридонов, В.А. Цымарный; ГСССД.- М.: Изд–во стандартов, 1978. -276 с.
20. ГСССД 109-87. Воздух сухой. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 150…1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа. М.: Изд-во стандартов. 1988. 15 с.
21. Физические величины: справочник / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. –М.: Энергоатомиздат, 1991.
22. ГСССД 229-07. Плотность свинца, висмута и их эвтектического сплава в конденсированном состоянии в диапазоне температур 273,15…1500 К. Деп. в ФГУП Стандартинформ 13.12.2007, № 833 -2007кк.
23. ГСССД 232-08.
Коэффициент объемного термического расширения свинца, висмута и их эвтектического сплава в диапазоне температур 273,15…1500 К. Деп. в ФГУП Стандартинформ 25.12 2008 г., № 838-2008 кк.
24. ГСССД 236-2009. Скорость звука в жидких свинце, висмуте и их эвтектическом сплаве в диапазоне от температуры плавления до 1300 К. Деп. в ФГУП Стандартинформ 26.03 2009 г., № 842-2009 кк.
25. Пашаев Б.П., Палчаев Д.К., Пащук Е.Г. и др. Плотность, скорость ультразвука, электро- и теплопроводность легкоплавких металлов в жидком состоянии. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. –М.: ИВТАН, 1982. -№ 3(35).
26. Handbook on Lead-bismuth Eutectic Alloy and Lead Properties, Materials Compatibility, Thermal-hydraulics and Technologies. OECD/NEA Nuclear Science Committee, 2007. NEA No. 6195. Nuclear Energy Agency.
27. Smithells Metals Reference Book/7-th ed. – Oxford: Publ. Butterworth-Heinemann. 1992.
28. Постовалов, В.Г., Романов Е.П. и др. Теория переноса в жидких металлах.
Расчет динамической вязкости // Теплофизика высоких температур. 2003, Т.41 – №6 – С. 860-869.
29. Thermophysical Properties of Materials for Nuclear Engineering: A Tutorial and Collection of Data. International atomic energy agency. Vienna. 2008. 192 pp.
30. ГСССД 112 -87. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий. Давление насыщенных паров при высоких температурах //М.: Изд-во стандартов 1988, 38 с.
31. Электронный справочник по свойствам веществ, используемых в теплоэнергетике (ОИВТ РАН – МЭИ). 2003.
32. Быстров П.М., Каган Д.Н., Кречетова Г.А. и др. Жидкометаллические теплоносители тепловых труб и энергетических установок. Под ред. В.А. Кириллина. М.: Наука, 1988.
33. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Ред. Кириллов П.Л. Изд. 2-е. М.: ИздАТ. 2007,194 с.
34. Шпильрайн Э.Э., Якимович К.А., Тоцкий Е.Е. Теплофизические свойства щелочных металлов. Справочник. Под. ред. В.А. Кириллина. М.: Изд-во стандартов, 1970.
35. Azad A.A. Refinement in the Ultrasonic Velocity Data and Estimation of the Critical Parameters for Molten Uranium Dioxide // J. Nuclear Materials, 2005, V.341, No 1, PP. 53 -61
36. Займовский А.С., Калашников В.В., Головин И.С. Топливные элементы ядерных реакторов // М.: Атомиздат, 1966
37. Rahn F.J., Adamantiades A.G., Kenton J.E., Braun C.A. Guide to Nuclear Power Technology // N.Y.:, John Wiley & Sons. 1984
38. Thermophysical Properties of Materials for Water Cooled Reactors /IAEA –TECDOC -949. –Vienna: IAEA, 1997.
39. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Ред. В.П. Глушко, Л.В. Гурвич Изд.3. //М.: Наука. 1982. Т. IV, Кн. 2.
40. Шпильрайн Е.У., Фомин И.А., Качалов В.В. Плотность и поверхностное натяжение жидкого урана // ТВТ. 1988, Т. 26, № 5, С. 982 -900.
41. Mulford R.N.R., Sheldon R.I. Density and Capacity of Liquid Uranium at High Temperatures. // J. Nuclear Materials, 1998, V.
154, PP. 268 -272
42. Урсу И. Физика и технология ядерных материалов. // М.: Энергоатомиздат, 1988.
43. Термодинамические свойства неорганических веществ: Справочник / Под ред. А.П. Зефирова – М.: Атомиздат, 1965.
44. Oggianu S.M. Kazimi M.S. A Review of Properties of Advanced Nuclear Fuels/MTINFC-TR-021. ? Cambridge, USA, 2000. ? http://web.mit.eduned/www.resources/reports NFC021.pdf (85 PP.).
45. Rohr W.G. Liquid Plutonium — А Review of Physical Properties. / Nuclear Applic., 1967, Vol. 3, No 9, PP. 550-555.
46. Boivineau M. What’s New on Plutonium Up to 4000K // Journal of Nuclear Materials, 2001, Vol. 297, PP. 97-106.
47. Rare Metals Handbook, Ed. by C.A. Hampel 2-ed, Reinhold Publ. Co Ltd, London, 1965.
48. Емельянов, В.С., Евтюхин А.И. Металлургия ядерного горючего, Свойства и основы технологии урана, тория и плутония. – Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Атомиздат, 1968
49. Thermophysical properties database of materials for light water reactors and heavy water reactors: final report of a coordinated research project 1999-2005; IAEA-TECDOC-1496.
– Vienna: IAEA, 2006.
50. Fink J.K., Petri M.C. Thermophysical Properties of Uranium Dioxide/Report ANL/Re-97/2.-Argonne: Argonne National Laboratory, 1997.
51. ГСССД 25-90. Графит квазимонокристаллический УПВ-1Т. Изобарная теплоемкость, энтальпия и энтропия в диапазоне температур 298.15К…4000К.
52. Коробенко, В.Н., Савватимский, А.И. Температурная зависимость плотности и электро-сопротивления жидкого циркония до 4100 К // Теплофизика высоких температур. 2001. Т.39. – №4. – С. 566-572.
53. Коробенко, В.Н., Савватимский, А.И. Удельная теплоемкость жидкого циркония до 4100 К // Теплофизика высоких температур. 2001. Т.39. – №5. – С. 712-719.
54. Коробенко, В.Н., Савватимский, А.И. Свойства жидкого циркония до 4100 К // Журнал физической химии.- 2003. Т.77. – №10 – С. 1742-1747.
55. Enthalpy and Heat Capacity of Solid Zirconium. Preliminary Recommendation. http://www.insc.anl.gov/matprop/zirconium.
56. Пелецкий, В.
Е., Грищук, А.П., Мусаева, З.А. Экспериментальное исследование переносных свойств циркония // Теплофизика высоких температур. 1992. – Т.30. – №6. –С.1090-1093.
57. Алчагиров Б.Б., Мозговой А.Г. Поверхностное натяжение расплавленного галлия при высоких температурах. // ТВТ.- 2005.-Т.- 43. -№ 5.- С.789 – 790.
Свинец – Тепловые свойства – Температура плавления – Теплопроводность
О свинце
Свинец – это тяжелый металл, который плотнее большинства обычных материалов. Свинец мягкий и пластичный, имеет относительно низкую температуру плавления. Свинец широко используется в качестве защиты от гамма-излучения. Основное преимущество свинцового щита заключается в его компактности за счет большей плотности. Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных элементов и завершает три основные цепи распада более тяжелых элементов.
Термические свойства свинца
Свинец – температура плавления и температура кипения
Температура плавления свинца 327,5°C .
Температура кипения свинца 1740°C .
Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.
Свинец – Теплопроводность
Теплопроводность Свинца составляет 35 Вт/(м·К).
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводность , k (или λ), измеренная в Вт/м.K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Коэффициент теплового расширения свинца
Коэффициент линейного теплового расширения Свинца 28,9 мкм/(м·K)
Тепловое расширение обычно это склонность материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры.
Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры.
См. также: Механические свойства свинца.
Температура плавления элементов.
Теплопроводность элементов.0010 Температура кипения
В общем, кипение является фазовым переходом вещества из жидкой фазы в газовую. температура кипения вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение (кипение или испарение). Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) при заданном давлении, также известна как температура насыщения , и при этих условиях смесь пара и жидкости может существовать вместе. Можно сказать, что жидкость насыщена тепловой энергией. Любое добавление тепловой энергии приводит к фазовому переходу. точка кипения две фазы вещества, жидкость и пар, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с одинаковой вероятностью существуют.
Ниже точки кипения жидкость является более стабильным состоянием из двух, тогда как выше предпочтительна газообразная форма. Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения . Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.
Как видно, температура кипения жидкости варьируется в зависимости от давления окружающей среды. Жидкость в частичном вакууме имеет более низкую температуру кипения, чем когда эта жидкость находится при атмосферном давлении. Жидкость при высоком давлении имеет более высокую температуру кипения, чем при атмосферном давлении. Например, вода кипит при 100°C (212°F) на уровне моря, но при 93,4°C (200,1°F) на высоте 1900 метров (6233 фута). С другой стороны, вода кипит при 350°C (662°F) при 16,5 МПа (типичное давление PWR).
В периодической таблице элементов элемент с самой низкой температурой кипения — гелий.
Обе точки кипения рения и вольфрама превышают 5000 К при стандартном давлении. Поскольку трудно точно и беспристрастно измерить экстремальные температуры, в литературе упоминаются оба вещества с более высокой температурой кипения.
Точка плавления
В общем, плавление является фазовым переходом вещества из твердого состояния в жидкое. Точка плавления вещества – это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое тело в жидкость без изменения температуры. В точке плавления две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и поэтому с равной вероятностью существуют. Ниже точки плавления твердое состояние является более стабильным из двух, тогда как при температуре выше точки плавления предпочтительна жидкая форма.
Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из жидкого состояния в твердое, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.
См. также: Понижение точки плавления
Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебания атомов в кристалле для объяснения перехода плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию. движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничивается колебательным движением вокруг фиксированной точки.
Когда твердое тело нагревается, его частицы колеблются быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления – это температура, при которой разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.
Как и в случае с точками кипения, точка плавления твердого тела зависит от силы этих сил притяжения. Например, хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801°С. С другой стороны, лед (твердый H 2 O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями, что является эффективным примером взаимодействия между двумя постоянными диполями. Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных связей.
Температура плавления льда 0°С.
Ковалентные связи часто приводят к образованию небольших наборов лучше связанных атомов, называемых молекулами, которые в твердых телах и жидкостях связаны с другими молекулами силами, которые часто намного слабее, чем ковалентные связи, удерживающие молекулы вместе внутри. Такие слабые межмолекулярные связи придают органическим молекулярным веществам, таким как воски и масла, их мягкий объемный характер и низкие температуры плавления (в жидкостях молекулы должны прекратить наиболее структурированный или ориентированный контакт друг с другом).
О теплопроводности
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:
Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.
Теплопроводность металлов
Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:
- миграцией свободных электронов
- решеточные колебательные волны (фононы)
Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:0014 являются твердыми телами и поэтому обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные позиции в кристаллической решетке.
Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:
- миграцией свободных электронов
- решетчатые колебательные волны (фононы).
Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, коэффициент теплопроводности может быть выражен как: структура связана с наличием носителей заряда, в частности электронов . Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена тем фактом, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов.
Напротив, для сплавов вклад k ph в k больше не является незначительным.
Теплопроводность неметаллов
Для неметаллические твердые вещества , k определяется, прежде всего, k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/T.
квантов колебательного поля кристалла называются « фононов ». Фонон — это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.
Теплопроводность жидкостей и газов
В физике жидкость — это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, пластичные твердые тела.
Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, транспорт тепловой энергии менее эффективен. Следовательно, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.
Теплопроводность газов
Влияние температуры, давления и химических веществ на теплопроводность газа можно объяснить с точки зрения кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают широкомасштабную конвекцию .
Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.
Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней молекулярной скорости и особенно средней длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.
Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.
Теплопроводность жидкостей
Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно.
Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.
Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.
О тепловом расширении
Тепловое расширение обычно это тенденция материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры. Тепловое расширение характерно для твердых тел, жидкостей и газов. В отличие от газов или жидкостей, твердые материалы, как правило, сохраняют свою форму при тепловом расширении. А коэффициент линейного расширения обычно используется для описания расширения твердого тела, в то время как коэффициент объемного расширения более полезен для жидкости или газа.
Коэффициент линейного теплового расширения определяется как:
, где L – это конкретная длина, а dL/dT – скорость изменения этого линейного размера на единицу изменения температуры.
Коэффициент объемного теплового расширения является основным коэффициентом теплового расширения и наиболее важным для жидкостей. Как правило, вещества расширяются или сжимаются при изменении их температуры, причем расширение или сжатие происходит во всех направлениях.
Коэффициент объемного теплового расширения определяется как:
, где л является объемом материала, а dV/dT является скоростью изменения этого объема на единицу изменения температуры.
В твердом теле или жидкости существует динамическое равновесие между силами сцепления, удерживающими атомы или молекулы вместе, и условиями, создаваемыми температурой. Поэтому более высокие температуры подразумевают большее расстояние между атомами.
Разные материалы имеют разную силу сцепления и, следовательно, разные коэффициенты расширения. Если кристаллическое твердое тело изометрично (имеет во всем одинаковую структурную конфигурацию), расширение будет равномерным во всех измерениях кристалла. Для этих материалов коэффициент площади и объемного теплового расширения соответственно примерно в два и три раза больше линейного коэффициента теплового расширения ( α V = 3α L ). Если он не изометричен, могут быть разные коэффициенты расширения для разных кристаллографических направлений, и кристалл будет менять форму при изменении температуры.
Сводка
| Элемент | Свинец |
| Точка плавления | 327,5 °C |
| Точка кипения | 1740 °C |
| Теплопроводность | 35 Вт/мК |
| Коэффициент теплового расширения | 28,9 мкм/мК |
| Плотность | 11,34 г/см3 |
Источник: www.
luciteria.com
Свойства других элементов
Другие свойства свинца
Теплопроводность свинца (Pb) [и цвет, использование, открытие … 2022
Теплопередача зависит от свойства материала, называемого теплопроводностью, даже в таком маленьком материале, как атом свинца. Итак, какова теплопроводность атома Pb?
Примечание. Узнайте больше о теплопроводности здесь.
В случае свинца теплопроводность составляет 0,353 Вт/см·К. А теперь поговорим о интересных фактах о свинце…
Данные по свинцу
Теплопроводность свинца
0,353 Вт/смK
Состояние при 20 °C
твердое тело
Применение
Используется в припое, для защиты от радиации и в батареях.
Атомная масса
207,2
Узнайте больше об атомной массе.
Источники
Чаще всего встречается в рудах, называемых галенитом или сульфидом свинца (PbS). Некоторые находятся в своем родном состоянии.
Описание
Очень мягкий, очень ковкий и пластичный, бело-голубой блестящий металл.
Atomic Symbol
Pb
Название Происхождение
Англо-саксонский: свинец; символ с латыни: plumbum.
Атомный номер
82
Узнайте больше об атомном номере.
Открытие
Кем обнаружено: Известно древним.
Год: Неизвестно
Местонахождение: Неизвестно
Хотите узнать больше деталей и данных о свинце (Pb)? Проверьте мой полный список элементов.
Видео
Сессия на Venus MD – Часть 1
Пожалуйста, включите JavaScript
Сессия на Venus MD – Часть 1
У вас проблемы с пониманием основ атомных элементов? В этом видео вы узнаете:
- Что такое элемент
- Что такое вещество
- Как выглядят элементы
- Как небольшое количество атомов может соединяться и образовывать совершенно разные вещества
Цветная периодическая таблица
Нужна редактируемая периодическая таблица для редактирования? Может быть, добавить школьный логотип, рабочую команду или что-нибудь еще, чтобы ваша газета выглядела круто?
Наряду с основной информацией об атоме/элементе (например, о теплопроводности свинца и всеми другими атомными данными) он также содержит информацию с цветовой кодировкой о: состоянии (газ, жидкость или твердое тело при комнатной температуре), деталях групп/серий и многом другом.