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La conductividad térmica del revestimiento de esmalte, incluso con esmalte normal, es bastante baja: 0,8 - 1,0 vatios por metro grado. A modo de comparación: la conductividad térmica del hierro es 65; acero - 70 - 80; cobre - 330 vatios por metro grado. Si aparecen burbujas de gas en el esmalte, lo que provoca una disminución de su densidad aparente, la conductividad térmica disminuye. Por ejemplo, con una densidad aparente de esmalte de 2,48 gramos por centímetro cúbico, la conductividad térmica es igual a 1,18 vatios por metro grado, luego con una densidad aparente de 2,20 gramos por centímetro cúbico, la conductividad térmica ya es igual a 0,46 vatios por grado del metro.
La red cristalina del aluminio consta, como muchos otros metales, de cubos centrados en las caras (ver página. La conductividad térmica del aluminio es el doble de la conductividad térmica del hierro e igual a la mitad de la conductividad térmica del cobre. Su conductividad eléctrica es mucho mayor que la conductividad eléctrica del hierro y alcanza el 60% de la conductividad eléctrica del cobre.
| Composición y propiedades mecánicas de algunas fundiciones al cromo. |
La aleación es muy propensa a la formación de cavidades de contracción. La conductividad térmica de la aleación es aproximadamente la mitad de la conductividad térmica del hierro, lo que debe tenerse en cuenta al fabricar equipos térmicos a partir de hierro fundido al cromo.
Al soldar cobre con arco, se debe tener en cuenta que la conductividad térmica del cobre es aproximadamente seis veces mayor que la conductividad térmica del hierro. La resistencia del cobre disminuye tanto que incluso con impactos leves se forman grietas. El cobre se funde a una temperatura de 1083 C.
El módulo de elasticidad del titanio es casi la mitad que el del hierro y está al mismo nivel que el módulo Aleaciones de cobre y significativamente mayor que el del aluminio. La conductividad térmica del titanio es baja: aproximadamente el 7% de la conductividad térmica del aluminio y el 16-5% de la conductividad térmica del hierro. Esto debe tenerse en cuenta al calentar metal para tratamiento a presión y soldadura. La resistencia eléctrica del titanio es aproximadamente 6 veces mayor que la del hierro y 20 veces mayor que la del aluminio.
El módulo de elasticidad del titanio es casi la mitad que el del hierro, está al mismo nivel que el de las aleaciones de cobre y es significativamente mayor que el del aluminio. La conductividad térmica del titanio es baja: aproximadamente el 7% de la conductividad térmica del aluminio y el 16-5% de la conductividad térmica del hierro.
Este material tiene una resistencia mecánica satisfactoria y excepcionalmente alta. resistencia química a casi todo el mundo, incluso a los más agresivos reactivos químicos, con excepción de agentes oxidantes fuertes. Además, se diferencia de todos los demás materiales no metálicos por su alta conductividad térmica, más del doble que la conductividad térmica del hierro.
Todos estos requisitos los cumplen el hierro, el carbono y los aceros estructurales de baja aleación con bajo contenido de carbono: el punto de fusión del hierro es de 1535 C, la combustión es de 1200 C, el punto de fusión del óxido de hierro es de 1370 C. El efecto térmico de la oxidación Las reacciones son bastante altas: Fe 0 5O2 FeO 64 3 kcal / g -mol, 3Fe 2O2 Fe3O4 H - 266 9 kcal / g-mol, 2Fe 1 5O2 Fe2O3 198 5 kcal / g-mol, y la conductividad térmica del hierro es limitada. .
Titanio y sus aleaciones debido a su alto físico propiedades químicas utilizado cada vez más como material estructural para aviones y tecnología de cohetes, ingeniería química, fabricación de instrumentos, construcción naval e ingeniería mecánica, en la industria alimentaria y otras industrias. El titanio es casi dos veces más ligero que el acero, su densidad es de 4,5 g/cm3, tiene alta propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión a temperaturas normales y altas y en muchos entornos activos, la conductividad térmica del titanio es casi cuatro veces menor que la conductividad térmica del hierro.
Una de estas soluciones es que una tubería enrollada sobre una superficie enfriada solo se suelda a esta superficie, después de lo cual la unión entre la tubería y la carcasa se recubre con resina epoxi mezclada con polvo de hierro. La conductividad térmica de la mezcla es cercana a la conductividad térmica del hierro. Como resultado, se crea un buen contacto térmico entre la carcasa y la tubería, lo que mejora las condiciones de enfriamiento de la carcasa.
Todas estas condiciones las cumplen el hierro y los aceros al carbono. Los óxidos FeO y Fe304 se funden a temperaturas de 1350 y 1400 C. La conductividad térmica del hierro no es alta en comparación con otros materiales estructurales.
Para metales que operan a temperaturas bajas, también es muy importante cómo cambia su conductividad térmica con los cambios de temperatura. La conductividad térmica del acero aumenta al disminuir la temperatura. hierro puro muy sensible a los cambios de temperatura. Dependiendo de la cantidad de impurezas, la conductividad térmica del hierro puede cambiar drásticamente. El hierro puro (99,7%), que contiene 0,01% C y 0,21% O2, tiene una conductividad térmica de 0,35 cal cm-1 s - 19 C - a - 173 C y 0,85 cal cm - x Xc - 10 C. - a -243°C.
La soldadura más utilizada es con cautín, sopletes de gas, inmersión en soldadura fundida y en hornos. Las limitaciones en su uso se deben únicamente al hecho de que un soldador solo puede soldar piezas de paredes delgadas a una temperatura de 350 C. Piezas masivas, debido a su alta conductividad térmica, que es 6 veces mayor que la conductividad térmica del hierro. , se sueldan con sopletes de gas. Para los intercambiadores de calor tubulares de cobre se utiliza soldadura por inmersión en sales fundidas y soldaduras. Cuando se suelda por inmersión en sales fundidas, se suelen utilizar hornos de baño de sal. Las sales suelen servir como fuente de calor y tienen un efecto fundente, por lo que no se requiere fundente adicional durante la soldadura. En la soldadura por inmersión, las piezas previamente fundentes se calientan en soldadura fundida, que llena los espacios de las juntas a la temperatura de soldadura. Protección de espejo de soldadura Carbón activado o gas inerte. La desventaja de soldar en baños de sal es que en algunos casos es imposible eliminar las sales o fundentes residuales.
Conductividad térmica: acero aleado
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La conductividad térmica de los aceros aleados es significativamente menor que la de los aceros al carbono. Por lo tanto, el calentamiento de los aceros aleados, para evitar la formación de grietas y deformaciones, debe realizarse muy lentamente. En algunos casos, cuando se calienta a altas temperaturas, se realizan paradas de temperatura para igualar la temperatura en todo el volumen del producto. La reducida conductividad térmica de los aceros aleados también requiere un aumento del tiempo de mantenimiento.
La conductividad térmica de los aceros aleados es menor que la conductividad térmica de los aceros al carbono, por lo que los productos fabricados con estos aceros deben calentarse más lentamente.
La baja conductividad eléctrica y térmica de los aceros aleados que contienen níquel, cromo, manganeso, silicio y otros elementos se explica por la formación de estos elementos. soluciones solidas con hierro.
Además composición química, la conductividad térmica de los aceros aleados está muy influenciada por su condición.
La conductividad térmica del titanio es de -14 0 W/m grados, que es ligeramente menor que la conductividad térmica del acero aleado. El material está bien forjado, estampado y procesado mediante corte. La soldadura de productos de titanio se realiza con un electrodo de tungsteno en una atmósfera protectora de argón. EN Últimamente El titanio se utiliza para la fabricación de una amplia gama de tubos, láminas y productos laminados.
La conductividad térmica del titanio es - 14 0 W / (m - K), que es ligeramente menor que la conductividad térmica del acero aleado. El material está bien forjado, estampado y procesado mediante corte. La soldadura de productos de titanio se realiza con un electrodo de tungsteno en una atmósfera protectora de argón. Recientemente, el titanio se ha utilizado para la fabricación de una amplia gama de tubos, láminas y productos laminados.
La pérdida de calor se puede determinar basándose en las leyes de la conductividad térmica considerando la altura del cono y el área de la sección transversal promedio de la forma del anillo, respectivamente, como la longitud y el área a través de la cual se conduce el calor. La conductividad térmica de los aceros aleados cambia con la temperatura.
Los elementos de aleación reducen significativamente la conductividad térmica del acero. La conductividad térmica del acero aleado puede ser varias veces menor que la del acero al carbono simple, por lo que el acero aleado debe calentarse para el tratamiento térmico de manera más lenta y uniforme que el acero al carbono. De lo contrario, los productos podrían deformarse o aparecer grietas.
La conductividad térmica de los aceros de baja aleación es de 33 - 35 W / (m-grados) a temperatura ambiente y disminuye al aumentar la temperatura. Si la conductividad térmica de los aceros aleados a temperatura ambiente es de 23 a 36 W / (m-grados), al aumentar la temperatura cambia poco. Si la conductividad térmica es inferior a 23 W / (m grados), al aumentar la temperatura, R aumenta. Así, a altas temperaturas (800 - 1200 C), el coeficiente de conductividad térmica de los aceros de varios grados está prácticamente igualado.
La diferencia en el tratamiento térmico de aceros aleados y al carbono radica en la elección de la temperatura y la velocidad de calentamiento, el tiempo de mantenimiento a estas temperaturas y el método de enfriamiento. Esto se explica por el hecho de que la conductividad térmica del acero aleado es significativamente menor que la del acero al carbono debido a la presencia de elementos de aleación en el primero.
En la presencia de varios tipos impurezas (aleaciones), el coeficiente de conductividad térmica de los metales disminuye drásticamente. Por ejemplo, un aumento del contenido de carbono en el acero provoca una disminución de la conductividad térmica. El coeficiente de conductividad térmica de los aceros aleados debido a los aditivos es aún menor. A una temperatura de 100 C, el coeficiente de conductividad térmica del hierro Armco (99,9% Fe) es 60, que es aproximadamente 5 veces mayor que el K del acero austenítico de alta aleación. En este caso, un aumento de temperatura conduce a un aumento del coeficiente de conductividad térmica de los aceros de alta aleación. Por el contrario, el coeficiente de conductividad térmica de los aceros al carbono y de baja aleación disminuye al aumentar la temperatura.
El tratamiento térmico de aceros aleados tiene sus propias características tecnológicas. Consisten en diferencias en las temperaturas de calentamiento y velocidades de enfriamiento, mantenimiento a temperaturas determinadas y métodos de enfriamiento. Esto se explica por el hecho de que la conductividad térmica de los aceros aleados es menor, por lo que deben calentarse con cuidado, especialmente si contienen tungsteno. Puntos críticos Los aceros aleados tampoco son iguales y se diferencian marcadamente de los aceros al carbono.
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Densidad del hierro, calor específico, conductividad térmica: tabla de propiedades.
La tabla muestra la densidad del hierro d, así como los valores de su capacidad calorífica específica Cp, difusividad térmica a, coeficiente de conductividad térmica λ, resistividad eléctrica ρ, función de Lorentz L/L0 en diferentes temperaturas- en el rango de 100 a 2000 K.
Las propiedades del hierro dependen significativamente de la temperatura: cuando este metal se calienta, su densidad, conductividad térmica y difusividad térmica disminuyen, y aumenta el valor de la capacidad calorífica específica del hierro.
La densidad del hierro es 7870 kg/m3 a temperatura ambiente. Cuando el hierro se calienta, su densidad disminuye. Dado que el hierro es el elemento principal del acero, la densidad del hierro determina el valor de la densidad del acero. La dependencia de la densidad del hierro con la temperatura es débil: cuando se calienta, la densidad del metal disminuye y toma un valor mínimo de 7040 kg/m3 con un punto de fusión de 1810 K o 1537 ° C.
La capacidad calorífica específica del hierro, según la tabla, es de 450 J/(kg grados) a una temperatura de 27°C. Dependiendo de la estructura calor especifico El hierro sólido cambia de manera diferente al aumentar la temperatura. Los valores de la tabla muestran un máximo característico en la capacidad calorífica del hierro cerca de Tc y saltos durante las transiciones estructurales y durante la fusión.
En estado fundido, las propiedades del hierro sufren cambios. Así, la densidad del hierro líquido disminuye y llega a ser igual a 7040 kg/m3. La capacidad calorífica específica del hierro en estado fundido es de 835 J/(kg-grados), y la conductividad térmica del hierro disminuye a 39 W/(m-grados). Al mismo tiempo, el específico resistencia eléctrica de este metal aumenta y a 2000 K toma el valor 138·10-8 Ohm·m.
La conductividad térmica del hierro a temperatura ambiente es de 80 W/(m grados). Con el aumento de temperatura, la conductividad térmica del hierro disminuye: tiene un coeficiente de temperatura negativo en el rango de temperatura de 100-1042 K y luego comienza a aumentar ligeramente. Valor mínimo La conductividad térmica del hierro es de 25,4 W/(m grados) cerca del punto de Curie. Durante la transición β-γ hay Ligero cambio conductividad térmica, que también ocurre durante la transición γ-δ.
La conductividad térmica del hierro disminuye drásticamente a medida que aumenta la cantidad de impurezas, especialmente silicio y azufre. El hierro electrolítico muy puro tiene la conductividad térmica más alta: su conductividad térmica a 27 °C es de 95 W/(m grados).
La dependencia del coeficiente de conductividad térmica del hierro de la temperatura también está determinada por el grado de pureza de este metal. Cuanto más puro es el hierro, mayor es su conductividad térmica y mayor es la valor absoluto disminuye al aumentar la temperatura.
Fuentes:
- V.E. Zinoviev. Propiedades termofísicas de los metales a altas temperaturas.
- Chirkin V.S. Propiedades termofísicas de los materiales de tecnología nuclear. Moscú: Atomizdat, 1967.
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Conductividad térmica - acero - Gran Enciclopedia de Petróleo y Gas, artículo, página 1
Conductividad térmica - acero
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La conductividad térmica del acero disminuye al aumentar el contenido de cromo.
La conductividad térmica del acero RF1 es aproximadamente 2 veces menor que la conductividad térmica del acero al carbono con el mismo contenido de carbono.
La conductividad térmica del acero se ve reducida por impurezas, especialmente cromo y níquel.
La conductividad térmica del acero, dependiendo de su composición, también se puede determinar utilizando las fórmulas de R. E. Krzhizhanovsky, compiladas sobre la base del supuesto de que en un estado estructural de equilibrio, la conductividad térmica del acero es función del contenido de elementos de aleación. en él y la temperatura.
La conductividad térmica de los aceros y fundiciones, además de la composición química, depende significativamente de las condiciones del tratamiento térmico, lo que se explica por las diferentes conductividades térmicas de las estructuras presentes.
Conductividad térmica del acero: depende del contenido de carbono y elementos de aleación; cuanto más hay en el acero, menos conductividad térmica tiene. En consecuencia, los productos fabricados con acero con bajo contenido de carbono o de baja aleación se calientan más rápido que los fabricados con acero con alto contenido de carbono o de alta aleación.
La conductividad térmica del acero depende de la temperatura, la composición química y las condiciones. Los aceros aleados tienen una conductividad térmica más baja que los aceros al carbono, y la conductividad térmica del acero en estado fundido es menor que en estado deformado. Por lo tanto, los aceros aleados y los aceros fundidos (lingotes) suelen calentarse más lentamente.
Dado que la conductividad térmica del acero disminuye al aumentar la aleación y aumenta al aumentar la temperatura (Fig.
La vida útil de la herramienta depende en gran medida de la conductividad térmica del acero, ya que sus capas superficiales se calientan a altas temperaturas. Con una mejor disipación del calor, el acero conserva mejor su dureza y resistencia al desgaste: la vida útil de las herramientas de conformado en caliente que funcionan en condiciones difíciles aumentó varias veces después de que el material de la herramienta fue reemplazado por acero de alta conductividad térmica. La conductividad térmica es alta. significado práctico para calentar y enfriar herramientas y bloques de herramientas grandes. Interior El bloque de herramientas, en las mismas condiciones, se calienta y se enfría más rápido cuanto mayor es la conductividad térmica del material del bloque.
El coeficiente de conductividad térmica del acero es 40 y el del aluminio es de 175 a 200 kcal / m - grados hora.
El coeficiente de conductividad térmica del acero es 40 y el del aluminio es de 175 - 200 kcal/m-grado.
El coeficiente de conductividad térmica del acero es Kc 39 kcal/m2 h C, el hierro fundido es 54 kcal/m h C y el aire R es 0,02 kcal/m h C.
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17. Capacidad calorífica y conductividad térmica de metales y aleaciones.
La capacidad calorífica es la capacidad de una sustancia para absorber calor cuando se calienta. Su característica es la capacidad calorífica específica: la cantidad de energía absorbida por una unidad de masa cuando se calienta un grado. La posibilidad de grietas en el metal depende de la magnitud de la conductividad térmica. Si la conductividad térmica es baja, aumenta el riesgo de grietas. Así, los aceros aleados tienen una conductividad térmica cinco veces menor que la conductividad térmica del cobre y el aluminio. El tamaño de la capacidad calorífica afecta el nivel de combustible consumido para calentar la pieza de trabajo a una determinada temperatura.
Para las aleaciones metálicas, la capacidad calorífica específica está en el rango de 100-2000 J/(kg*K). La mayoría de los metales tienen una capacidad calorífica de 300 a 400 J/(kg*K). La capacidad calorífica de los materiales metálicos aumenta al aumentar la temperatura. Materiales poliméricos, por regla general, tienen una capacidad calorífica específica de 1000 J/(kg? K) o más.
Las propiedades eléctricas de los materiales se caracterizan por la presencia de portadores de carga de electrones o iones y su libertad de movimiento bajo la influencia de un campo eléctrico.
Las altas energías de los enlaces covalentes e iónicos confieren a los materiales con este tipo de enlaces las propiedades de un dieléctrico. Su debilidad conductividad eléctrica es causado por la influencia de impurezas, y bajo la influencia de la humedad, que forma soluciones conductoras con impurezas, aumenta la conductividad eléctrica de dichos materiales.
Materiales con diferentes tipos las conexiones tienen diferentes coeficientes de temperatura Resistencia eléctrica: para los metales es positiva, para materiales con enlaces de tipo covalente e iónico es negativa. Cuando los metales se calientan, la concentración de portadores de carga (electrones) no aumenta y la resistencia a su movimiento aumenta debido a un aumento en las amplitudes de las vibraciones atómicas. En materiales con enlaces covalentes o iónicos, cuando se calientan, la concentración de portadores de carga aumenta tanto que se neutraliza la influencia de la interferencia del aumento de las vibraciones atómicas.
La conductividad térmica es la transferencia de energía térmica en sólidos, líquidos y gases con inmovilidad macroscópica de partículas. La transferencia de calor se produce de partículas más calientes a otras más frías y obedece a la ley de Fourier.
La conductividad térmica depende del tipo de enlace interatómico, la temperatura, la composición química y la estructura del material. El calor en los sólidos se transfiere mediante electrones y fonones.
El mecanismo de transferencia de calor está determinado principalmente por el tipo de compuesto: en los metales, el calor se transfiere mediante electrones; en materiales con un tipo de enlace covalente o iónico: fonones. El diamante es el más conductor térmico. En los semiconductores, con una concentración muy baja de portadores de carga, la conductividad térmica17b se lleva a cabo principalmente mediante fonones. Cuanto más perfectos son los cristales, mayor es su conductividad térmica. Los monocristales conducen el calor mejor que los policristales, ya que los límites de grano y otros defectos en la estructura cristalina dispersan los fonones y aumentan la resistencia eléctrica. La red cristalina crea un espacio de energía periódico en el que se facilita la transferencia de calor mediante electrones o fonones en comparación con el estado amorfo.
Cuantas más impurezas contiene el metal, más finos son los granos y más distorsionados. celda de cristal, menor será la conductividad térmica. Cómo tamaños más grandes granos, mayor será la conductividad térmica. La aleación introduce distorsión en las redes cristalinas de soluciones sólidas y reduce la conductividad térmica en comparación con el metal puro, la base de la aleación. Los componentes estructurales que representan mezclas dispersas de varias fases (eutécticos, eutectoides) reducen la conductividad térmica. Estructuras con distribución uniforme Las partículas de fase tienen una conductividad térmica más baja que la base de aleación. El último tipo de estructura de este tipo es un material poroso. Comparado con sólidos Los gases son aislantes térmicos.
El grafito tiene una alta conductividad térmica. Cuando el calor se transfiere paralelo a las capas de átomos de carbono del plano basal, la conductividad térmica del grafito excede la conductividad térmica del cobre en más de 2 veces.
Las placas de grafito ramificado en fundición gris tienen una estructura monocristalina y por lo tanto tienen una alta conductividad térmica. Hierro dúctil con grafito nodular al mismo fracción de volumen El grafito tiene una conductividad térmica de 25...40 W/m*K, que es casi la mitad que la de la fundición gris.
Cuando se calienta, la conductividad térmica de los aceros. diferentes clases acercarse. El vidrio tiene baja conductividad térmica. Los materiales poliméricos conducen mal el calor; la conductividad térmica de la mayoría de los termoplásticos no supera los 1,5 W/(mOK).
La conductividad térmica puede cambiar de la misma manera que la conductividad eléctrica si la conductividad térmica electrónica del metal es l e. Entonces, cualquier cambio que se produzca en la composición química y de fases y en la estructura de la aleación afecta tanto a la conductividad térmica como a la conductividad eléctrica (según la regla de Wiedemann-Franz).
A medida que la composición de la aleación se aleja de los componentes puros, la conductividad térmica disminuye. La excepción son, por ejemplo, las aleaciones de cobre y níquel, en las que se produce el fenómeno contrario.
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| Rieles | |||
| Aluminio | 20 | 0,538 | 225 |
| Berilio | 20 | 0,45 | 188 |
| Vanadio | 20 | 0,074 | 31,0 |
| Tungsteno | 20 | 0,31 | 130 |
| Hafnio | 20 | 0,053 | 22,2 |
| Hierro | 20 | 0,177 | 77 |
| Oro | 20 | 0,744 | 311 |
| Latón | 20 | 0,205–0,263 | 86–110 |
| magnesio | 20 | 0,376 | 155 |
| Cobre | 20 | 0,923 | 391 |
| Molibdeno | 20 | 0,340 | 145 |
| Níquel | 20 | 0,220 | 92,5 |
| Niobio | 20 | 0,125 | 52,5 |
| Paladio | 20 | 0,170 | 71,3 |
| Platino | 20 | 0,174 | 72,8 |
| Mercurio | 20 | 0,069 | 29,1 |
| Dirigir | 20 | 0,083 | 34,7 |
| Plata | 20 | 1,01 | 423 |
| Acero | 20 | 0,048–0,124 | 20–52 |
| tantalio | 20 | 0,130 | 54,5 |
| Titanio | 20 | 0,036 | 15,1 |
| Cromo | 20 | 0,16 | 67,1 |
| Zinc | 20 | 0,265 | 110 |
| Circonio | 20 | 0,050 | 21 |
| Hierro fundido | 20 | 0,134 | 56 |
| Plástica | |||
| Baquelita | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| viniplast | 20 | 0,0003 | 0,126 |
| getinax | 20 | 0,0006 | 0,24 |
| Miporá | 20 | 0,0002 | 0,085 |
| Cloruro de polivinilo | 20 | 0,0005 | 0,19 |
| Espuma de poliestireno PS-1 | 20 | 0,0001 | 0,037 |
| Poliespuma PS-4 | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Espuma plástica PVC-1 | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Espuma reabierta FRP | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| Poliestireno expandido PS-B | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Poliestireno expandido PS-BS | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| láminas de espuma de poliuretano | 20 | 0,0001 | 0,035 |
| Paneles de espuma de poliuretano | 20 | 0,0001 | 0,025 |
| Vidrio de espuma ligero | 20 | 0,0001 | 0,06 |
| Vidrio de espuma pesada | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Penofenolplasto | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Poliestireno | 20 | 0,0002 | 0,082 |
| Cloruro de polivinilo | 20 | 0,0011 | 0,44 |
| Fibra de vidrio | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| Textolita | 20 | 0,0005–0,0008 | 0,23–0,34 |
| Ftoroplasto-3 | 20 | 0,0001 | 0,058 |
| Ftoroplast-4 | 20 | 0,0006 | 0,25 |
| Ebonita | 20 | 0,0004 | 0,16 |
| Ebonita expandida | 20 | 0,0001 | 0,03 |
| Gomas | |||
| Goma espuma | 20 | 0,0001 | 0,03 |
| Caucho natural | 20 | 0,0001 | 0,042 |
| caucho fluorado | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Goma | 20 | 0,0003–0,0005 | 0,12–0,20 |
| Líquidos | |||
| Anilina | 0 | 0,0005 | 0,19 |
| 50 | 0,0004 | 0,17 | |
| 100 | 0,0004 | 0,167 | |
| Acetona | 0 | 0,0004 | 0,17 |
| 50 | 0,0004 | 0,16 | |
| 100 | 0,0004 | 0,15 | |
| Benceno | 50 | 0,0003 | 0,138 |
| 100 | 0,0003 | 0,126 | |
| Agua | 0 | 0,0013 | 0,551 |
| 20 | 0,0014 | 0,600 | |
| 50 | 0,0016 | 0,648 | |
| 100 | 0,0016 | 0,683 | |
| Glicerol | 50 | 0,0007 | 0,283 |
| 100 | 0,0007 | 0,288 | |
| Alquitrán | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| barniz de baquelita | 20 | 0,0007 | 0,29 |
| aceite de vaselina | 0 | 0,0003 | 0,126 |
| 50 | 0,0003 | 0,122 | |
| 100 | 0,0003 | 0,119 | |
| aceite de castor | 0 | 0,0004 | 0,184 |
| 50 | 0,0004 | 0,177 | |
| 100 | 0,0004 | 0,172 | |
| Alcohol metílico | 0 | 0,0005 | 0,214 |
| 50 | 0,0005 | 0,207 | |
| Etanol | 0 | 0,0004 | 0,188 |
| 50 | 0,0004 | 0,177 | |
| tolueno | 0 | 0,0003 | 0,142 |
| 50 | 0,0003 | 0,129 | |
| 100 | 0,0003 | 0,119 | |
| gases | |||
| Nitrógeno | 15 | 0,00006 | 0,0251 |
| Argón | 20 | 0,00004 | 0,0177 |
| 41 | 0,00004 | 0,0187 | |
| Vacío (absoluto) | 20 | 0 | 0 |
| Hidrógeno | 15 | 0,00042 | 0,1754 |
| Aire | 20 | 0,00006 | 0,0257 |
| Helio | 43 | 0,00037 | 0,1558 |
| Oxígeno | 20 | 0,00006 | 0,0262 |
| Xenón | 20 | 0,00001 | 0,0057 |
| Metano | 0 | 0,00007 | 0,0307 |
| Dióxido de carbono | 20 | 0,00004 | 0,0162 |
| Árbol | |||
| Madera - tableros | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Madera - madera contrachapada | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Madera dura | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Cartón madera | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Roble a lo largo de la fibra | 20 | 0,0008–0,001 | 0,35–0,43 |
| Roble a lo largo de la fibra | 20 | 0,0004–0,0005 | 0,2–0,21 |
| Tilo, abedul, arce, roble (15% de humedad) | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Aserrín - relleno | 20 | 0,0002 | 0,095 |
| aserrín seco | 20 | 0,0002 | 0,065 |
| Pino a lo largo de la fibra | 20 | 0,0009 | 0,38 |
| Pino a lo largo de la fibra | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Pino silvestre, abeto, abeto (450...550 kg/m3, 15% humedad) | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Pino resinoso (600...750 kg/m3, 15% humedad) | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| Minerales | |||
| Diamante | 20 | 2,15-5,50 | 900-2300 |
| Cuarzo | 20 | 0,019 | 8 |
| rocas | |||
| Alúmina | 20 | 0,006 | 2,33 |
| Grava | 20 | 0,0009 | 0,36 |
| granito, basalto | 20 | 0,008 | 3,5 |
| Suelo 10% agua | 20 | 0,004 | 1,75 |
| Suelo 20% agua | 20 | 0,005 | 2,1 |
| suelo arenoso | 20 | 0,003 | 1,16 |
| el suelo esta seco | 20 | 0,0009 | 0,4 |
| Suelo compactado | 20 | 0,003 | 1,05 |
| Caliza | 20 | 0,004 | 1,7 |
| Piedra | 20 | 0,003 | 1,4 |
| Arena 0% humedad | 20 | 0,0008 | 0,33 |
| Arena 10% humedad | 20 | 0,002 | 0,97 |
| Arena 20% humedad | 20 | 0,003 | 1,33 |
| Arenisca quemada | 20 | 0,004 | 1,5 |
| Pizarra | 20 | 0,005 | 2,1 |
| Varios materiales | |||
| Losas de alabastro | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Amianto (pizarra) | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Amianto fibroso | 20 | 0,0003 | 0,15 |
| Fibrocemento | 20 | 0,004 | 1,76 |
| Losas de fibrocemento | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Asfalto | 20 | 0,002 | 0,72 |
| Asfalto en pisos | 20 | 0,002 | 0,8 |
| Hormigón sobre piedra triturada | 20 | 0,003 | 1,3 |
| Concreto sobre arena | 20 | 0,002 | 0,7 |
| Hormigón poroso | 20 | 0,003 | 1,4 |
| Hormigón con piedra triturada | 20 | 0,003 | 1,28 |
| Hormigón macizo | 20 | 0,004 | 1,75 |
| Hormigón aislante térmico | 20 | 0,0004 | 0,18 |
| Betún | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Papel | 20 | 0,0003 | 0,14 |
| papel engrasado | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| papel seco | 20 | 0,0002 | 0,1 |
| Lana mineral ligera | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| lana mineral pesada | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Lana de algodón | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Hojas de vermiculita | 20 | 0,0002 | 0,1 |
| Fieltro de amianto | 20 | 0,0001 | 0,052 |
| fieltro de lana | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| Yeso de construcción | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Grava (relleno) | 20 | 0,002 | 0,93 |
| Concreto reforzado | 20 | 0,004 | 1,7 |
| Ceniza de madera | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Mortero de cal y arena | 20 | 0,002 | 0,87 |
| escarcha | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Iporka (resina espumada) | 20 | 0,0001 | 0,038 |
| Caña (losas) | 20 | 0,0003 | 0,105 |
| Cartulina | 20 | 0,0003–0,0008 | 0,14–0,35 |
| Cartón de construcción multicapa | 20 | 0,0003 | 0,13 |
| Cartón con aislamiento térmico BTK-1 | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Hormigón de arcilla expandida | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Ladrillo de sílice | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Ladrillo hueco | 20 | 0,001 | 0,44 |
| Ladrillo de silicato | 20 | 0,002 | 0,81 |
| Ladrillo macizo | 20 | 0,002 | 0,67 |
| Ladrillo macizo | 20 | 0,002 | 0,67 |
| Ladrillo de escoria | 20 | 0,001 | 0,58 |
| Cuero | 20 | 0,0003 | 0,15 |
| Lakotkan | 20 | 0,0006 | 0,25 |
| Hielo | 0 | 0,005 | 2,21 |
| -20 | 0,006 | 2,44 | |
| -60 | 0,007 | 2,91 | |
| Bobinado no impregnado | 20 | 0,0005–0,0010 | 0,2–0,4 |
| Bobinado impregnado | 20 | 0,0003–0,0005 | 0,1–0,2 |
| Hormigón celular | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| vidrio | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Perlita | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Losas de perlita-cemento | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Azulejos enfrentados | 20 | 0,251 | 105 |
| Loseta aislante térmica PMTB-2 | 20 | 0,0001 | 0,036 |
| Espuma de caucho | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Mortero de cemento portland | 20 | 0,001 | 0,47 |
| tablero de corcho | 20 | 0,0001 | 0,043 |
| Las láminas de corcho son livianas | 20 | 0,0001 | 0,035 |
| Las láminas de corcho son pesadas. | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| ruberoide | 20 | 0,0004 | 0,17 |
| La nieve ha comenzado a derretirse | 20 | 0,0015 | 0,64 |
| Nieve recién caída | 20 | 0,0003 | 0,105 |
| Nieve compactada | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Vaso | 20 | 0,003 | 1,15 |
| Lana de vidrio | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Fibra de vidrio | 20 | 0,0001 | 0,036 |
| Tela asfáltica de papel | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| Losa de turba | 20 | 0,0001 | 0,065 |
| tableros de cemento | 20 | 0,005 | 1,92 |
| Mortero de cemento y arena | 20 | 0,003 | 1,2 |
| Lana | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Escoria granulada | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Escoria de caldera | 20 | 0,0007 | 0,29 |
| Hormigón de ceniza | 20 | 0,0014 | 0,6 |
| Yeso seco | 20 | 0,0005 | 0,21 |
| Yeso de cemento | 20 | 0,002 | 0,9 |
| cartón electrico | 20 | 0,0004 | 0,17 |
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Conductividad térmica - acero - Gran Enciclopedia de Petróleo y Gas, artículo, página 2
Conductividad térmica - acero
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¿Cómo cambia la conductividad térmica del acero cuando se calienta?
Kc - conductividad térmica del acero; bs - distancia desde la superficie hasta la unión del termopar; e - ancho de corte de la cresta del sinfín; Tts es la temperatura del cilindro en el lugar donde está instalado el termopar; T c - la temperatura en la interfaz entre el cilindro y la capa de gránulos, es el valor determinante para calcular el coeficiente de fricción.
Al medir la conductividad térmica de aceros a temperaturas de 400 - 500 C, la muestra compuesta está rodeada por una estufa eléctrica 11; a temperaturas de 400 a 500 C, se utiliza una camisa de agua.
Para determinar la conductividad térmica del acero se utilizó un modo regular del tercer tipo (método de onda de temperatura de Angström) para una varilla semilimitada.
Los elementos de aleación reducen la conductividad térmica del acero y, por lo tanto, los aceros aleados requieren un calentamiento lento y uniforme. Su enfriamiento tampoco debe ser brusco para evitar la aparición de tensiones internas, grietas y deformaciones. Un desplazamiento hacia la derecha de las curvas de inicio y fin de la descomposición isotérmica de la austenita garantiza una templabilidad profunda de los aceros aleados, especialmente los aceros aleados con manganeso, silicio, cromo, níquel, tungsteno, etc. Utilice endurecimiento isotérmico y escalonado para piezas de sección grande fabricadas con aceros aleados.
Los elementos de aleación reducen la conductividad térmica del acero cuanto más compleja es la composición del acero. Con base en los datos existentes, es difícil establecer una relación consistente entre la conductividad térmica de un elemento de aleación y el grado de influencia de este elemento sobre la conductividad térmica del acero en el que se incluye; Sólo podemos decir que el cobalto tiene la menor influencia, mientras que el cromo, el níquel y el tungsteno tienen la mayor influencia.
Los elementos de aleación reducen la conductividad térmica del acero y, por lo tanto, los aceros aleados requieren un calentamiento lento y uniforme. Su enfriamiento tampoco debe ser brusco para que no parezca tensiones internas, se produjeron grietas y no se produjeron deformaciones. Al introducir elementos de aleación, se logra una templabilidad profunda de los aceros; especialmente aceros aleados con manganeso, cromo, molibdeno, níquel, silicio, etc. Es posible realizar un endurecimiento isotérmico y escalonado de piezas de gran sección transversal fabricadas con aceros aleados.
La presencia de cromo reduce la conductividad térmica del acero y perjudica su soldabilidad.
Gran importancia Tiene la conductividad térmica del acero. Los aceros con estructura austenítica tienen baja conductividad térmica. El calor generado durante el corte es poco absorbido por el producto, sino que se concentra principalmente en los puntos de corte y calienta el filo de la herramienta, lo que reduce su durabilidad. Por tanto, a pesar de su baja dureza, los aceros austeníticos están mal procesados.
La conductividad térmica del acero es de gran importancia. Los aceros con estructura austenítica tienen baja conductividad térmica. El calor generado durante el corte es poco absorbido por el producto, sino que se concentra principalmente en los puntos de corte y calienta el filo de la herramienta, lo que reduce su durabilidad. Por tanto, a pesar de su baja dureza, los aceros austeníticos están mal procesados.
Al aumentar la temperatura, la conductividad térmica de los aceros disminuye; sin embargo, cuantos más agentes de aleación estén disueltos en la solución sólida, menos significativa será esta reducción.
En ambos casos, se supone que la conductividad térmica de la tubería de acero es A.
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Conductividad térmica - acero - Gran Enciclopedia de Petróleo y Gas, artículo, página 3
Conductividad térmica - acero
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A medida que aumenta el contenido de carbono, disminuye la conductividad térmica del acero. Los aceros aleados tienen menor conductividad térmica.
Hay que tener en cuenta que la conductividad térmica del acero es casi diez veces menor que la del cobre, por lo que el inserto de acero debe ser lo más fino posible.
Con la transición a la austenita, la conductividad térmica del acero comienza a aumentar nuevamente.
Los elementos de aleación reducen significativamente la conductividad térmica del acero. La conductividad térmica del acero aleado puede ser varias veces menor que la conductividad térmica del acero al carbono simple, por lo que el acero aleado debe calentarse durante el tratamiento térmico de manera más lenta y uniforme que el acero al carbono. De lo contrario, los productos podrían deformarse o aparecer grietas.
Aquí se supone que la conductividad térmica del acero en las direcciones x e y es la misma. La dependencia de la temperatura y el molde se muestra en la Fig.
Algunos elementos de aleación reducen la conductividad térmica del acero, por lo que durante el calentamiento y enfriamiento se forman grandes tensiones internas en los aceros aleados. La velocidad de calentamiento de estos aceros debe ser menor que la del acero al carbono. Algunos elementos de aleación reducen la velocidad de difusión, por lo tanto, cuando se tratan térmicamente aceros aleados, es necesario permitir exposiciones prolongadas suficientes para que se produzcan por completo los procesos de difusión necesarios para igualar la composición química.
La conductividad térmica del plástico de grafito ATM-1 es cercana a la conductividad térmica del acero, grado St.
Cabe señalar que la conductividad térmica del acero es muy alta, por lo que la temperatura superficie interior La tubería difiere ligeramente de la temperatura de su superficie exterior.
Antes de realizar experimentos para determinar la conductividad térmica del acero 1Х18Н9Т, se probó la instalación determinando cobre X. Este valor también determina el error al medir los flujos radiantes.
Cabe señalar que debido a la baja conductividad térmica de los aceros (especialmente los austeníticos), se observa una disminución notable de la temperatura solo en la base de la cuchilla, más hacia la periferia, la temperatura de la cuchilla aumenta, alcanzando rápidamente el estancamiento; temperatura del gas que fluye.
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Los metales tienen gran cantidad características que determinan su rendimiento y la posibilidad de utilización en la fabricación de determinados productos. Característica importante Todos los materiales pueden denominarse conductividad térmica. Este indicador determina la capacidad. cuerpo material a la transferencia de energía térmica. La tabla de conductividad térmica de los metales se encuentra en varios libros de referencia y puede depender de sus diversas características. Un ejemplo es que el mecanismo de transferencia de energía térmica depende en gran medida del estado de agregación de la sustancia.
¿De qué depende la conductividad térmica?
Al considerar la conductividad térmica de metales y aleaciones (la tabla se creó no solo para metales, sino también para otros materiales), se debe tener en cuenta que el indicador más importante es el coeficiente de conductividad térmica. Depende de los siguientes puntos:
En las tablas para algunos metales y aleaciones, el coeficiente de conductividad térmica ya se indica en la fase líquida.
Hoy en la práctica casi no mida el indicador en cuestión. Esto se debe al hecho de que el coeficiente de conductividad térmica permanece prácticamente sin cambios con un ligero cambio en la composición química. Los datos tabulares se utilizan en el diseño y otros cálculos.
El concepto de coeficiente de conductividad térmica.
Para denotar el valor considerado, se utiliza el símbolo λ: la cantidad de calor que se transfiere por unidad de tiempo a través de una unidad de superficie en el momento en que aumenta la temperatura. Este valor se utiliza en varios cálculos.
Las propiedades de conductividad térmica de muchos metales se describen mediante la fórmula k = 2,5·10−8σT. Esta fórmula tiene en cuenta:
- Temperatura medida en Kelvin.
- Indicador de conductividad eléctrica.
Esta relación es más adecuada para determinar las propiedades de los conductores en el momento de su funcionamiento durante el calentamiento, pero recientemente también se ha utilizado para medir el grado de conductividad de la energía térmica.
Los semiconductores y aisladores tienen una conductividad térmica más baja, lo que se debe a las características estructura de su red cristalina.
¿Cuándo se tiene en cuenta?
Al revisar varias propiedades Los materiales suelen prestar atención a la conductividad térmica. Este indicador es importante en los siguientes casos:
En conclusión, observamos que antes del desarrollo de la teoría cinética molecular, era costumbre considerar la transferencia de energía térmica como un signo de un flujo hipotético de calor. Apariencia equipo moderno hizo posible estudiar la estructura de los materiales y estudiar el comportamiento de las partículas cuando se exponen a alta temperatura. Transferencia de energía Ocurre debido al rápido movimiento de moléculas que comienzan a chocar y pone en movimiento otras moléculas que se encuentran en un estado de calma.
Cálido- esta es una de las formas de energía contenida en el movimiento de los átomos en la materia. Medimos la energía de este movimiento con un termómetro, aunque no directamente.
Como todos los demás tipos de energía, el calor se puede transferir de un cuerpo a otro. Esto siempre pasa cuando hay cuerpos. diferentes temperaturas. Además, ni siquiera es necesario que estén en contacto, ya que existen varias formas de transferir calor. A saber:
Conductividad térmica. Esta es la transferencia de calor por contacto directo de dos cuerpos. (Sólo puede haber un cuerpo si sus partes tienen diferentes temperaturas.) Además, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre los cuerpos y el área más grande su contacto: más calor se transfiere cada segundo. Además, la cantidad de calor transferido depende del material; por ejemplo, la mayoría de los metales conducen bien el calor, pero la madera y el plástico lo hacen mucho peor. La cantidad que caracteriza esta capacidad de transferir calor también se llama conductividad térmica (más correctamente, coeficiente de conductividad térmica), lo que puede dar lugar a cierta confusión.
Si es necesario medir la conductividad térmica de un material, esto se suele realizar mediante el siguiente experimento: se fabrica una varilla del material de interés y se mantiene un extremo a una temperatura y el otro a otra diferente, por ejemplo. más baja, temperatura. Coloque, por ejemplo, el extremo frío en agua helada; de esta manera se mantendrá temperatura constante, y midiendo la velocidad de derretimiento del hielo se puede juzgar la cantidad de calor recibido. Dividiendo la cantidad de calor (o más bien, potencia) por la diferencia de temperatura y sección transversal varilla y multiplicando por su longitud, obtenemos el coeficiente de conductividad térmica, medido, como se desprende de lo anterior, en J*m/K*m 2 *s, es decir, en W/K*m. A continuación ves una tabla de la conductividad térmica de algunos materiales.
| Material | Conductividad térmica, W/(m·K) |
| Diamante | 1001—2600 |
| Plata | 430 |
| Cobre | 401 |
| Óxido de berilio | 370 |
| Oro | 320 |
| Aluminio | 202—236 |
| Silicio | 150 |
| Latón | 97—111 |
| Cromo | 107 |
| Hierro | 92 |
| Platino | 70 |
| Estaño | 67 |
| Óxido de zinc | 54 |
| Acero | 47 |
| Óxido de aluminio | 40 |
| Cuarzo | 8 |
| Granito | 2,4 |
| Hormigón macizo | 1,75 |
| Basalto | 1,3 |
| Vaso | 1-1,15 |
| Pasta térmica KPT-8 | 0,7 |
| Agua en condiciones normales | 0,6 |
| Ladrillo de construcción | 0,2—0,7 |
| Madera | 0,15 |
| Aceites de petróleo | 0,12 |
| Nieve fresca | 0,10—0,15 |
| Lana de vidrio | 0,032-0,041 |
| Lana de roca | 0,034-0,039 |
| Aire (300 K, 100 kPa) | 0,022 |
Como puede verse, la conductividad térmica difiere en muchos órdenes de magnitud. El diamante y algunos óxidos metálicos conducen el calor sorprendentemente bien (en comparación con otros dieléctricos); el aire, la nieve y la pasta térmica KPT-8 conducen mal el calor.
Pero estamos acostumbrados a pensar que el aire conduce bien el calor, pero el algodón no, aunque esté compuesto en un 99% por aire. La cosa es convección. El aire caliente es más ligero que el aire frío y “flota” hacia arriba, generando una circulación de aire constante alrededor de un cuerpo calentado o muy frío. La convección mejora la transferencia de calor en un orden de magnitud: sin ella, sería muy difícil hervir una cacerola con agua sin revolverla constantemente. Y en el rango de 0°C a 4°C agua cuando se calienta se encoge, lo que conduce a la convección en dirección opuesta a la habitual. Esto lleva al hecho de que, independientemente de la temperatura del aire, en el fondo de los lagos profundos la temperatura siempre se fija en 4°C.
Para reducir la transferencia de calor, se bombea aire del espacio entre las paredes de los termos. Pero cabe señalar que la conductividad térmica del aire depende poco de una presión de hasta 0,01 mm Hg, es decir, el límite del vacío profundo. Este fenómeno se explica por la teoría de los gases.
Otro método de transferencia de calor es la radiación. Todos los cuerpos emiten energía en forma ondas electromagnéticas, pero sólo aquellos que se calientan lo suficiente (~600°C) emiten en el rango visible para nosotros. La potencia de radiación, incluso a temperatura ambiente, es bastante alta: alrededor de 40 mW por 1 cm 2. En términos de superficie cuerpo humano(~1m2) esto será 400W. La única salvación es que en nuestro entorno habitual, todos los cuerpos que nos rodean también emiten aproximadamente la misma potencia. La potencia de radiación, por cierto, depende en gran medida de la temperatura (como T 4), según la ley Stefan Boltzmann. Los cálculos muestran que, por ejemplo, a 0°C la potencia de la radiación térmica es aproximadamente una vez y media más débil que a 27°C.
A diferencia de la conductividad térmica, la radiación puede propagarse en el vacío total; es gracias a ella que los organismos vivos de la Tierra reciben la energía del Sol. Si la transferencia de calor por radiación no es deseable, se minimiza colocando particiones opacas entre los objetos fríos y calientes, o se reduce la absorción de radiación (y la emisión, por cierto, exactamente en la misma medida) cubriendo la superficie con una fina capa de espejo de metal, por ejemplo, plata.
- Los datos sobre la conductividad térmica se tomaron de Wikipedia y se obtuvieron de libros de referencia como:
- "Cantidades físicas" ed. I. S. Grigorieva
- Manual CRC de química y física
- Se puede encontrar una descripción más rigurosa de la conductividad térmica en un libro de texto de física, por ejemplo en " Física General» D.V.Sivukhina (Volumen 2). El volumen 4 tiene un capítulo dedicado a Radiación termal(incluida la ley de Stefan-Boltzmann)
Los metales son sustancias que tienen estructura cristalina. Cuando se calientan, son capaces de fundirse, es decir, pasar a un estado fluido. Algunos de ellos tienen un punto de fusión bajo: se pueden derretir colocándolos en una cuchara normal y sosteniéndolos sobre la llama de una vela. Esto es plomo y estaño. Otros sólo pueden fundirse en hornos especiales. El cobre y el hierro son altos. Para reducirlo, se introducen aditivos en el metal. Las aleaciones resultantes (acero, bronce, hierro fundido, latón) tienen un punto de fusión inferior al del metal original.
¿De qué depende el punto de fusión de los metales? Todos ellos tienen ciertas características: capacidad calorífica y conductividad térmica de los metales. La capacidad calorífica es la capacidad de absorber calor cuando se calienta. Su indicador numérico es la capacidad calorífica específica. Se refiere a la cantidad de energía que puede absorber una unidad de masa de metal calentada a 1°C. De este indicador depende el consumo de combustible para calentar la pieza de metal a la temperatura requerida. La capacidad calorífica de la mayoría de los metales está en el rango de 300-400 J/(kg*K), las aleaciones metálicas, de 100-2000 J/(kg*K).
La conductividad térmica de los metales es la transferencia de calor de partículas más calientes a otras más frías según la ley de Fourier cuando están macroscópicamente inmóviles. Depende de la estructura del material, su composición química y el tipo de enlace interatómico. En los metales, la transferencia de calor se realiza mediante electrones, en otros materiales duros- fonones. Cuanto más perfecta sea la estructura cristalina que tengan, mayor será la conductividad térmica de los metales. Cuantas más impurezas tenga un metal, más distorsionada estará la red cristalina y menor será la conductividad térmica. La aleación introduce tales distorsiones en la estructura de los metales y reduce la conductividad térmica en relación con el metal base.
Todos los metales tienen buena conductividad térmica, pero algunos son más altos que otros. Un ejemplo de tales metales es el oro, el cobre y la plata. La conductividad térmica más baja se encuentra en el estaño, el aluminio y el hierro. La mayor conductividad térmica de los metales es una ventaja o una desventaja, dependiendo del ámbito de su uso. Por ejemplo, es necesario que los utensilios de metal calienten rápidamente los alimentos. Al mismo tiempo, el uso de metales con alta conductividad térmica para la fabricación de mangos de utensilios de cocina dificulta su uso: los mangos se calientan demasiado rápido y es imposible tocarlos. Por lo tanto, aquí se utilizan materiales termoaislantes.
Otra característica de un metal que afecta sus propiedades es expansión térmica. Parece un aumento en el volumen del metal cuando se calienta y una disminución cuando se enfría. Este fenómeno debe tenerse en cuenta a la hora de fabricar productos metálicos. Por ejemplo, las tapas de las ollas están hechas para quedar elevadas; las teteras también tienen un espacio entre la tapa y el cuerpo para que la tapa no se atasque cuando se calienta.
Se ha calculado un coeficiente para cada metal. Se determina calentando una muestra de prueba de 1 m de largo a 1°C. coeficiente grande Tienen plomo, zinc, estaño. Es menor para el cobre y la plata. Aún más bajo: hierro y oro.
Según sus propiedades químicas, los metales se dividen en varios grupos. Hay metales activos (como el potasio o el sodio) que pueden reaccionar instantáneamente con el aire o el agua. Los seis metales más activos que componen el primer grupo. tabla periódica, se llaman alcalinos. Tienen un punto de fusión bajo y son tan suaves que se pueden cortar con un cuchillo. Cuando se combinan con agua, forman soluciones alcalinas, de ahí su nombre.
El segundo grupo consiste metales alcalinotérreos- calcio, magnesio, etc. Forman parte de muchos minerales, más duros y refractarios. Ejemplos de metales de los grupos tercero y cuarto siguientes son el plomo y el aluminio. Es bonito metales blandos y se utilizan a menudo en aleaciones. Los metales de transición (hierro, cromo, níquel, cobre, oro, plata) son menos activos, más maleables y se utilizan a menudo en la industria en forma de aleaciones.
La posición de cada metal en la serie de actividades caracteriza su capacidad de reacción. Cómo el metal es más activo, más fácil se necesita oxígeno. Son muy difíciles de aislar a partir de compuestos, mientras que los poco activos se pueden encontrar en forma pura. Los más activos, el potasio y el sodio, se almacenan en queroseno y en el exterior se oxidan inmediatamente. De los metales utilizados en la industria, el cobre es el menos activo. Se utiliza para fabricar tanques y tuberías para agua caliente, así como cables eléctricos.
