Железо теплопроводность и электропроводность: плотность, температура плавления, удельная теплоемкость

alexxlab | 11.06.2023 | 0 | Разное

Содержание

Теплопроводность – железо – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

Теплопроводность эмалевого покрытия даже обычной эмалью достаточно низка, – 0 8 – 1 0 Ватт на метр градус. Для сравнения: теплопроводность железа – 65; стали – 70 – 80; меди – 330 Ватт на метр градус. При наличии пузырьков газа в эмали, что приводит к снижению кажущейся плотности ее, теплопроводность снижается. Например, при кажущейся плотности эмали 2 48 грамм на сантиметр кубический теплопроводность равна 1 18 Ватт на метр градус, то при кажущейся плотности 2 20 грамм на сантиметр кубический теплопроводность равна уже 0 46 Ватт на метр градус.  [31]

Кристаллическая решетка алюминия состоит, как и у многих других металлов, из гра-нецентрированных кубов ( см. стр. Теплопроводность алюминия вдвое больше теплопроводности железа и равна половине теплопроводности меди. Его электропроводность намного выше электропроводности железа и достигает 60 % электропроводности меди.

 [32]

Состав, и механические свойства некоторых хромистых чугунов.  [33]

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.  [34]

При дуговой сварке меди следует учесть, что теплопроводность меди примерно в шесть раз больше теплопроводности железа. С прочность меди настолько снижается, что уже при легких ударах образуются трещины. Плавится медь при температуре 1083 С.  [35]

Модуль упругости титана почти вдвое меньше модуля упругости железа, находится на одном уровне с модулем медных сплавов и значительно выше, чем у алюминия. Теплопроводность титана низкая: она составляет около 7 % от теплопроводности алюминия и 16 5 % от теплопроводности железа

. Это необходима учитывать при нагреве металла для обработки давлением и при сварке. Электросопротивление титана примерно в 6 раз больше чем у железа и в 20 раз больше, чем у алюминия.  [36]

Модуль упругости титана почти вдвое меньше модуля упругости железа, находится на одном уровне с модулем медных сплавов и значительно выше, чем у алюминия. Теплопроводность, титана низкая: она составляет около 7 % от теплопроводности алюминия и 16 5 % от теплопроводности железа.  [37]

Этот материал обладает удовлетворительной механической прочностью и исключительно высокой химической стойкостью почти ко всем, даже наиболее агрессивным химическим реагентам, за исключением сильных окислителей. Кроме того, он отличается от всех прочих неметаллических материалов высокой теплопроводностью, более чем в два раза превышающей теплопроводность железа

.  [38]

Всем этим требованиям удовлетворяют железо, углеродистые и низколегированные конструкционные стали при невысоком содержании углерода: температура плавления железа 1535 С, горения 1200 С, температура плавления оксида железа – 1370 С. Тепловой эффект реакций окисления достаточно высок: Fe 0 5О2 FeO 64 3 ккал / г-моль, 3Fe 2О2 Fe3O4 Н – 266 9 ккал / г-моль, 2Fe 1 5О2 Fe2O3 198 5 ккал / г-моль, а теплопроводность железа является ограниченной.  [39]

Титан и его сплавы благодаря высоким физико-химическим свойствам все больше применяют в качестве конструкционного материала для авиационной и ракетной техники, химического машиностроения, приборостроения, судо – и машиностроения, в пищевой и других отраслях промышленности. Титан почти в два раза легче стали, его плотность 4 5 г / см3, он обладает высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью при нормальных и высоких температурах и во многих активных средах, теплопроводность титана почти в четыре раза меньше

теплопроводности железа.  [40]

Одно из таких решений заключается в том, что навитую на охлаждаемую поверхность трубу сваркой лишь прихватывают к этой поверхности, после чего стык трубы с кожухом покрывают эпоксидной смолой, смешанной с железным порошком. Теплопроводность смеси близка к теплопроводности железа. В результате создается хороший тепловой контакт между кожухом и трубой, улучшающий условия охлаждения кожуха.  [41]

Всем этим условиям удовлетворяют железо и углеродистые стали. Окислы FeO и Fe304 плавятся при температурах 1350 и 1400 С. Теплопроводность железа по сравнению с другими конструкционными материалами не велика.  [42]

Для металлов, работающих при низких температурах, очень важно и то, как изменяется их теплопроводность при изменении температуры. Теплопроводность стали с понижением температуры повышается. Чистое железо очень чувствительно к Изменению температуры. В зависимости от количества примесей теплопроводность железа может резко меняться. Чистое железо ( 99 7 %), содержащее 0 01 % С и 0 21 % О2, имеет теплопроводность 0 35 кал см-1 с – 19С – при – 173 С и 0 85 кал см – х Хс – 10С – при-243 С.  [43]

Наиболее широко применяется пайка паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавленный припой и в печах. Ограничения в ее применении вызваны лишь тем, что паяльником можно осуществлять пайку только тонкостенных деталей при температуре 350 С. Массивные детали вследствие большой теплопроводности, превышающей в 6 раз теплопроводность железа

, паяют газовыми горелками. Для трубчатых медных теплообменников применяется пайка погружением в расплавы солей и припоев. При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные печи-ванны. Соли обычно служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется. При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры. Зеркало припоя защищают активированным углем или инертным газом. Недостатком пайки в соляных ваннах является невозможность в ряде случаев удаления остатков солей или флюса.  [44]

Страницы:      1    2    3

Железо теплопроводность и электропроводность

  • 5 — 9 классы
  • Химия
  • 8 баллов

свойства железа и серы (агр. состояние. теплопроводность электропроводность . запах
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.

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Читать также: Как замерить амперы мультиметром на аккумуляторе

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

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

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.

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.

Проводимость металлов

Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

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.

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.

Тепловая и электрическая проводимость железа в условиях ядра Земли

Abstract

Земля действует как гигантская тепловая машина, приводимая в действие распадом радиогенных изотопов и медленным охлаждением, что приводит к тектонике плит, вулканам и горообразованию. Другим ключевым продуктом является геомагнитное поле, создаваемое в жидком железном ядре динамо-машиной, работающей на тепле, выделяемом при охлаждении и замораживании (по мере роста твердого внутреннего ядра), и в результате химической конвекции (из-за легких элементов, вытесняемых из жидкости при замерзании). . Мощность, подаваемая на геодинамо, измеряемая потоком тепла через границу ядра и мантии (CMB), накладывает ограничения на эволюцию Земли 1 . Оценки теплового потока реликтового излучения 2,3,4,5 зависят от свойств смесей железа в экстремальных температурно-барических условиях в активной зоне, наиболее критично от тепло- и электропроводности. Эти величины остаются малоизвестными из-за присущих им экспериментальных и теоретических трудностей. Здесь мы используем теорию функционала плотности, чтобы вычислить эти проводимости в жидких смесях железа в основных условиях из первых принципов — в отличие от предыдущих оценок, которые основывались на экстраполяции. Смеси железа, кислорода, серы и кремния взяты из более ранней работы 6 и соответствовать сейсмологически определенной плотности ядра и скачку плотности на границе ядра 7,8 . Мы находим, что обе проводимости в два-три раза выше оценок, используемых в настоящее время. Изменения настолько велики, что необходимо переоценить тепловую историю активной зоны и требования к мощности. Новые оценки показывают, что адиабатический поток тепла в реликтовом излучении составляет от 15 до 16 тераватт, что выше современных оценок теплового потока реликтового излучения, основанных на мантийной конвекции 1 ; верхняя часть ядра должна быть термически расслоена, и любая конвекция в верхней части ядра должна быть обусловлена ​​химической конвекцией против неблагоприятной термической плавучести или боковых изменений теплового потока реликтового излучения. Мощность геодинамо сильно ограничена, и будущие модели эволюции мантии должны будут учитывать высокий тепловой поток реликтового излучения и объяснять недавнее формирование внутреннего ядра.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

  • Удельное электрическое сопротивление тройной системы Fe–Si–S: значение для определения времени отключения тепловой конвекции в лунном ядре

    • Джошуа А. Х. Литтлтон
    • , Венцзюнь Йонг
    •  и Ричард А. Секко

    Научные отчеты Открытый доступ 08 ноября 2022 г.

  • Разделение фононного, магнитного и электронного вкладов в теплопроводность: вычислительное исследование альфа-железа

    • Николов С.
    • , Транчида Дж.
    •  … М. А. Вуд

    Журнал материаловедения Открытый доступ 03 февраля 2022 г.

  • Структура, материалы и процессы в ядре и мантии Земли

    • Вероник Деан
    • , Сайоа А. Кампусано
    •  … Вим ван Вестренен

    Геофизические исследования Открытый доступ 01 февраля 2022 г.

Варианты доступа

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный выпуск и доступ в Интернете

199,00 € в год

всего 3,90 € за выпуск

Узнайте больше

Просто возьмите напрокат или купите эту статью

5 эту статью до тех пор, пока она вам нужна

$39,95

Подробнее

Цены могут облагаться местными налогами, которые рассчитываются при оформлении заказа

Рисунок 1: Электро- и теплопроводность железа в условиях внешнего ядра Земли. Рисунок 2: Стабилизирующие и дестабилизирующие градиенты для трех основных моделей энергетики.

Ссылки

  1. Лэй, Т., Хернлунд, Дж. и Баффет, Б. Тепловой поток на границе ядра и мантии. Природа Геофизика. 1 , 25–32 (2008)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  2. Лаброс С., Пуарье Ж.-П. и Ле Муэль, Ж.-Л. Об остывании ядра Земли. Физ. Планета Земля. Интер. 99 , 1–17 (1997)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  3. Баффет Б., Гарнеро Э. и Жанло Р. Отложения в верхней части ядра Земли. Наука 290 , 1338–1342 (2000)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  4. Листер, Дж. Р. и Баффет, Б. А. Сила и эффективность тепловой и композиционной конвекции в геодинамо. Физ. Планета Земля. Интер. 91 , 17–30 (1995)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  5. Габбинс, Д., Алфе, Д., Мастерс, Т. Г. и Прайс, Д. Общая термодинамика двухкомпонентной основной конвекции. Геофиз. Дж. Междунар. 157 , 1407–1414 (2004)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  6. Алфе Д., Гиллан М. Дж. и Прайс Г. Д. Температура и состав ядра Земли. Контемп. физ. 48 , 63–80 (2007)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  7. Мастерс, Т. Г. и Габбинс, Д. О разрешении плотности внутри Земли. Физ. Планета Земля. Интер. 140 , 159–167 (2003)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  8. Дзиевонски А. М. и Андерсон Д. Л. Предварительная эталонная модель Земли. Физ. Планета Земля. Интер. 25 , 297–356 (1981)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  9. Сильвестрелли, П.Л., Алави, А. и Парринелло, М. Расчет электропроводности при моделировании металлов ab initio: приложение к жидкому натрию. Физ. B 55 , 15515–15522 (1997)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  10. Маттссон, Т. Р. и Дежарле, М. П. Фазовая диаграмма и электропроводность воды с высокой плотностью энергии на основе теории функционала плотности. Физ. Преподобный Летт. 97 , 017801 (2007)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  11. Поццо, М., Дежарле, М. П. и Альфе, Д. Электро- и теплопроводность жидкого натрия на основе расчетов из первых принципов. Физ. B 84 , 054203 (2011)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  12. Алфе, Д., Гиллан, М. Дж. и Прайс, Г. Д. Кривая плавления железа при давлениях в условиях ядра Земли. Природа 401 , 462–464 (1999)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  13. Альфе, Д. Температура внутренней границы ядра Земли: плавление железа при высоком давлении из первых принципов моделирования сосуществования. Физ. B 79 , 060101(R) (2009)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  14. Альфе, Д., Поццо, М. и Дежарле, М.П. Удельное электрическое сопротивление решетки магнитного объемно-центрированного кубического железа на основе расчетов из первых принципов. Физ. Версия Б 85 , 024102 (2012)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  15. Bi, Y. , Tan, H. & Jing, F. Электропроводность железа при ударном сжатии до 200 ГПа. J. Phys. Конденс. Материал 14 , 10849–10854 (2002)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  16. Килер, Р. Н. и Ройс, Э. Б. в Физика высокой плотности энергии (ред. Caldirola, P. & Knoepfel, H.) 106–125 (Proc. Int. Sch. Phys. Enrico Fermi Vol. 48, 1971)

    Google Scholar

  17. Стейси, Ф. Д. и Андерсон, О. Л. Электрическая и теплопроводность сплава Fe–Ni–Si в основных условиях. Физ. Планета Земля. Интер. 124 , 153–162 (2001)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  18. Хиросе, К. Гоми, Х. Охта, К. Лаброс, С. и Хернлунд, Дж. Высокая проводимость железа и тепловая эволюция ядра Земли. Минерал. Маг. 75 , 1027 (2011)

    Google Scholar

  19. де Кокер, Н. , Стейнле-Нойманн, Г. и Влчек, В. Удельное электрическое сопротивление и теплопроводность жидких сплавов Fe при высоких P и T, а также тепловой поток в ядре Земли. Проц. Натл акад. науч. 109 , 4070–4073 (2012)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  20. Дэвис, С. Дж. и Габбинс, Д. Профиль плавучести ядра Земли. Геофиз. Дж. Междунар. 187 , 549–563 (2011)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  21. Олсон, П. в Земное ядро ​​и нижняя мантия (редакторы Джонс, К., Совард, А. и Чжан, К.) 1–49(Тейлор и Фрэнсис, Лондон, 2000 г.)

    Google Scholar

  22. Накагава Т. И. Тэкли, П. Дж. Боковые вариации теплового потока реликтового излучения и сейсмической скорости в глубине мантии, вызванные пограничным слоем термохимической фазы в трехмерной сферической конвекции. Планета Земля. науч. лат. 271 , 348–358 (2008)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  23. Джексон, А., Джонкерс, А. Р. Т. и Уокер, М. Р. Четыре века геомагнитных вековых вариаций из исторических записей. Фил. Транс. Р. Соц. Лонд. B 358 , 957–990 (2000)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  24. Габбинс, Д. в Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма (ред. Габбинс, Д. и Эрреро-Бервера, Э.) 287–300 (Springer, 2007)

    Книга Google Scholar

  25. Дэвис, Г. Топография: надежное ограничение потоков мантии. Хим. геол. 145 , 479–489 (1998)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  26. Дэвис Г. Регулирование охлаждения ядра мантией: геодинамо без радиоактивности ядра? Физ. Планета Земля. Интер. 160 , 215–229 (2007)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  27. McDonough, W. in Трактат по геохимии Vol. 2 (изд. Carlson, RW) 547–568 (Elsevier, 2003)

    Книга Google Scholar

  28. Крессе, Г. и Фуртмюллер, Дж. Эффективность расчетов полной энергии ab-initio для металлов и полупроводников с использованием базисного набора плоских волн. Вычисл. Матер. науч. 6 , 15–50 (1996)

    Статья КАС Google Scholar

  29. Blöchl, P. E. Метод дополненной волны проектора. Физ. B 50 , 17953–17979 (1994)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  30. Кресс Г. и Жубер Д. От ультрамягких псевдопотенциалов к проекторному методу дополненной волны. Физ. B 59 , 1758–1775 (1999)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  31. Ван Ю. и Пердью Дж. П. Корреляционная дыра спин-поляризованного электронного газа с точным масштабированием малого волнового вектора и высокой плотности. Физ. B 44 , 13298–13307 (1991)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  32. Дежарле, М.П., ​​Кресс, Дж.Д. и Коллинз, Л.А. Электропроводность теплой, плотной алюминиевой плазмы и жидкостей. Физ. Ред. E 66 , 025401(R) (2002)

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  33. Альфе, Д. Молекулярная динамика Ab initio, простой алгоритм экстраполяции заряда. Вычисл. физ. коммун. 118 , 31–33 (1999)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  34. Баффет, Б. А. Оценки теплового потока в глубинной мантии на основе требований к мощности для геодинамо. Геофиз. Рез. лат. 29 , 1566–1569 (2002)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  35. Куанг В. и Блоксхэм Дж. Модель численного динамо, подобная Земле. Природа 389 , 371–374 (1997)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Google Scholar

  36. Габбинс Д., Алфе Д., Мастерс Т. Г., Прайс Д. и Гиллан М. Дж. Может ли динамо-машина Земли работать только на тепле? Геофиз. Дж. Междунар. 155 , 609–622 (2003)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  37. Ануфриев А. П., Джонс С. А. и Совард А. М. Приближения Буссинеска и неупругой жидкости для конвекции в ядре Земли. Физ. Планета Земля. Интер. 152 , 163–190 (2005)

    Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar

  38. Габбинс, Д. и Робертс, П. Х. в Геомагнетизм (изд. Джейкобс, Дж. А.) 30–32 (Академический, 1987)

    Google Scholar

Ссылки на скачивание

Благодарности

Д.Г. поддерживается грантом CSEDI EAR1065597 Национального научного фонда. CD. поддерживается личной стипендией Совета по исследованию окружающей среды, NE/H01571X/1. член парламента поддерживается грантом NERC NE/H02462X/1 для D.A. Расчеты проводились на национальной установке Великобритании HECToR.

Информация об авторе

Авторы и организации

  1. Департамент наук о Земле и Центр Томаса Янга в UCL, UCL, Gower Street, London WC1E 6BT, UK,

    Моника Поццо и Дарио Альфе

  2. Школа Земли и окружающей среды, Университет Лидса, Лидс LS2 9JT, Великобритания,

    Крис Дэвис и Дэвид Габбинс

  3. Институт геофизики и планетарной физики, Институт океанографии Скриппса, Калифорнийский университет в Сан-Диего, 9500 Гилман Драйв нет. 0225, Ла-Хойя, Калифорния 92093-0225, США,

    Дэвид Габбинс

  4. Департамент физики и астрономии и Лондонский центр нанотехнологий, UCL, Gower Street, London WC1E 6BT, UK,

    Dario Alfè

Авторы

  1. Monica Pozzo

    Посмотреть публикации автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  2. Chris Davies

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  3. David Gubbins

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  4. Dario Alfè

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Вклады

Д.А. и Д.Г. разработал проект. член парламента и Д. А. выполнил первые расчеты. CD. и Д.Г. выполнены расчеты термической истории и расслоения керна. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Автор, ответственный за переписку

Дарио Алфе.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют о конкурирующих финансовых интересах.

Дополнительная информация

Дополнительные таблицы

Этот файл содержит дополнительные таблицы 1-3. (PDF, 203 КБ)

Слайды PowerPoint

Слайд PowerPoint для рис. 1

Слайд PowerPoint для рис. 2

Права и разрешения

  • Перепечатки и разрешения О статье

    Эта статья цитируется по

    • Поддержание магнитного динамо Земли

      • Майлис Ландо
      • Александр Фурнье
      • Натанаэль Шеффер

      Обзоры природы Земля и окружающая среда (2022)

    • Аномальный тепловой перенос при высоком давлении в арсениде бора

      • Suixuan Li
      • Zihao Qin
      • Yongjie Hu

      Природа (2022)

    • Суперионные сплавы железа и их сейсмические скорости во внутреннем ядре Земли

      • Ю Хэ
      • Шичуань Сунь
      • Хо Кван Мао

      Природа (2022)

    • Удельное электрическое сопротивление тройной системы Fe–Si–S: значение для определения времени отключения тепловой конвекции в лунном ядре

      • Джошуа А. Х. Литтлтон
      • Венджун Йонг
      • Ричард А. Секко

      Научные отчеты (2022)

    • Теплопроводность материалов под давлением

      • Ян Чжоу
      • Цзо-Юань Дун
      • Сяо-Цзя Чен

      Nature Reviews Physics (2022)

    Комментарии

    Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

    Теплопроводность, вязкость и электропроводность оксида железа с облачной фрактальной структурой

  • Choi SUS (1995) Повышение теплопроводности жидкостей с помощью наночастиц. В: Сигинер Д.А., Ван Х.П. (ред.) Развитие и применение неньютоновских течений, FED, том 231/MD, том 66. ASME, Нью-Йорк, стр. 99–103

    Google Scholar

  • Zawrah MF, Khattab RM, Girgis LG, El Daidamony H, Abdel Aziz Rehab E (2007) Стабильность и электропроводность водной основы, Al 2 O 3 наножидкости для различных применений. Жилищно-строительный национальный исследовательский центр, Гиза. doi: 10.1016/j.hbrcj.2014.12.001

    Google Scholar

  • Choi SUS, Zhang ZG, Lockwood FE, Grulke EA (2001) Повышение аномальной теплопроводности в суспензиях нанотрубок. Appl Phys Lett 79:2252–2254

    Статья Google Scholar

  • “>

    Lee S, Choi SUS, Li S, Eastman JA (1999) Измерение теплопроводности жидкостей, содержащих оксидные наночастицы. J Heat Transf 121:280–289

    Артикул Google Scholar

  • Masuda H, Ebata A, Teramae K, Hishinuma N (1993) Изменение теплопроводности и вязкости жидкости путем диспергирования сверхмелких частиц (дисперсия Al 2 O 3 , SiO 2 и TiO 2 ультратонкие частицы). Нэцу Буссей 4: 227–233

    Артикул Google Scholar

  • Пак Б.С., Чо Ю.И. (1998) Изучение гидродинамики и теплообмена дисперсных жидкостей с субмикронными частицами оксидов металлов. Exp Heat Transf 11:151–170

    Артикул Google Scholar

  • Истман Дж. А., Чой С. С., Ли С., Ю. В., Томпсон Л. Дж. (2001) Аномально повышенная эффективная теплопроводность наножидкостей на основе этиленгликоля, содержащих наночастицы меди. Appl Phys Lett 78: 718–720

    Артикул Google Scholar

  • Дас С.К., Путра Н., Тисен П., Ретцель В. (2003) Температурная зависимость повышения теплопроводности для наножидкостей. J Heat Transf 125:567–574

    Артикул Google Scholar

  • Xuan Y, Li Q, Zhang X, Fujii M (2006) Стохастический тепловой перенос суспензий наночастиц. J Appl Phys 100:043507–043507-6

    Статья Google Scholar

  • Муршед СМС, Леонг К.С., Ян С. (2005) Повышенная теплопроводность TiO 2 – наножидкости на водной основе. Int J Therm Sci 44:367–373

    Статья Google Scholar

  • Тимофеева Е.В., Гаврилов А.Н., Макклоски Ю.М., Толмачев Ю.В. (2007) Теплопроводность и агломерация частиц в наножидкостях оксида алюминия: эксперимент и теория. Физическая версия 76:061203-043507-15

    Google Scholar

  • Прашер Р., Сонг Д., Ван Дж., Фелан П. (2006) Измерения вязкости наножидкости и ее последствия для тепловых применений. Appl Phys Lett 89:133108–133108-3

    Статья Google Scholar

  • Xiao C, Gao L, Lu M, Chen H, Guo L, Tao L (2010) Синергетический эффект смесей сополимера и поли(винилпирролидона) на реологию водных суспензий SiC. Коллоиды Surf A 355:104–108

    Артикул Google Scholar

  • Chen H, Witharana S, Jina Y, Kim C, Ding Y (2009) Прогнозирование теплопроводности жидких суспензий наночастиц (наножидкостей) на основе реологии. Партикуология 7:151–157

    Статья Google Scholar

  • Коле М., Дей Т.К. (2010) Вязкость наночастиц оксида алюминия, диспергированных в охлаждающей жидкости двигателя автомобиля. Exp Therm Fluid Sci 34:677–683

    Статья Google Scholar

  • Абареши М., Гохаршади Э., Зебарджад С.М., Фадафан Х.К., Юссефи А. (2010) Изготовление, определение характеристик и измерение теплопроводности наножидкостей Fe 3 O 4 . J Magn Magn Mater 322:3895–3901

    Статья Google Scholar

  • Саидур Р., Леонг К.И., Мохаммад Х.А. (2011) Обзор приложений и проблем, связанных с наножидкостями. Renew Sustain Energy Rev 15:1646–1668

    Статья Google Scholar

  • Prasher R, Bhattacharya P, Phelan PE (2005) Теплопроводность наноразмерных коллоидных растворов (наножидкостей). Phys Rev Lett 94:025901–025901-3

    Статья Google Scholar

  • Максвелл Дж. К. (1881 г.) Трактат об электричестве и магнетизме, 2-е изд. Кларендон Пресс, Оксфорд

    МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • Гамильтон РЛ, Кроссер ОК (1962) Теплопроводность гетерогенных двухкомпонентных систем. Ind Eng Chem Fundam 1:187–191

    Статья Google Scholar

  • Xue QZ (2003) Модель эффективной теплопроводности наножидкостей. Phys Lett A 307:313–317

    Статья Google Scholar

  • Мехта С., Чаухан К.П., Канагарадж С. (2011) Моделирование теплопроводности наножидкостей путем модификации уравнения Максвелла с использованием подхода клеточной модели». Дж Нанопарт Рез 13:2791–2798

    Артикул Google Scholar

  • Махбубул И.М., Саидур Р., Амалина М.А. (2012) «Последние разработки в области вязкости наножидкостей. Int J Heat Mass Transf 55:874–885

    Статья Google Scholar

  • Гангули С., Сикдар С. Сикдар, Басу С. (2009) Экспериментальное исследование эффективной электропроводности наножидкостей оксида алюминия. Порошковая технология 196:326–330

    Статья Google Scholar

  • Минеа А.А., Лучиу Р.С. (2012) Исследования электропроводности стабилизированных наножидкостей на основе воды Al 2 O 3 . Microfluid Nanofluid 13:977–985

    Артикул Google Scholar

  • Уайт С.Б., Ши А.Дж., Пайп К.П. (2011) Исследование электропроводности наножидкостей ZnO на основе пропиленгликоля. Nanoscale Res Lett 6: 346–350

    Артикул Google Scholar

  • Shen LP, Wang H, Dong M, Ma ZC, Wang HB (2012) Солвотермический синтез и модель электропроводности масляной наножидкости, изолированной оксидом цинка. Phys Lett A 376:1053–1057

    Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • Донг М., Шен Л.П., Ван Х., Ван Х.Б., Мяо Дж. (2013) Исследование электропроводности наножидкости AlN на основе трансформаторного масла. Дж Наноматер. дои: 10.1155/2013/842963

    Google Scholar

  • Максвелл Дж. К. (1881 г.) Элементарный трактат об электричестве. Кларендон Пресс, Оксфорд

    Google Scholar

  • Эйнштейн А. (1956) Исследования по теории броуновского движения. Довер, Нью-Йорк

    МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • Максвелл Дж.К. (1904) Трактат об электричестве и магнетизме, 2-е изд. Издательство Оксфордского университета, Кембридж

    МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • “>

    Cruz RCD, Reinshagen J, Oberacker R, Segadaes AM, Hoffmann MJ (2005) Электропроводность и стабильность концентрированных водных суспензий оксида алюминия. J Коллоидный интерфейс Sci 286:579–588

    Статья Google Scholar

  • Sundar LS, Singh MK, Sousa ACM (2013) Исследование теплопроводности и вязкости Fe 3 O 4 наножидкость для теплопередачи. Int Commun Heat Mass Transf 44:7–14

    Статья Google Scholar

  • Jang SP, Choi SUS (2004) Роль броуновского движения в повышении теплопроводности наножидкостей. Appl Phys Lett 84:4316–4318

    Статья Google Scholar

  • Багелия С., Хандан Фадафана Х., Лотфи Оримия Р., Гэмиб М. (2015) Синтез и экспериментальное исследование электропроводности магнетитовых наножидкостей на водной основе.

    • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *