Ilık- bu, maddedeki atomların hareketinde bulunan enerji biçimlerinden biridir. Bu hareketin enerjisini doğrudan olmasa da termometreyle ölçüyoruz.
Diğer tüm enerji türleri gibi ısı da vücuttan vücuda aktarılabilir. Bu her zaman cesetler olduğunda olur farklı sıcaklıklar. Üstelik ısıyı aktarmanın birkaç yolu olduğundan temas halinde olmalarına bile gerek yok. Yani:
Isı iletkenliği. Bu, iki cismin doğrudan teması yoluyla ısının aktarılmasıdır. (Parçaları farklı sıcaklıklara sahipse yalnızca tek bir cisim olabilir.) Üstelik cisimler ile cisimler arasındaki sıcaklık farkı da ne kadar büyük olursa. daha büyük alan onların teması - her saniye daha fazla ısı aktarılır. Ek olarak, aktarılan ısı miktarı malzemeye bağlıdır; örneğin çoğu metal ısıyı iyi iletir, ancak ahşap ve plastik çok daha kötüdür. Bu ısı aktarma yeteneğini karakterize eden miktara aynı zamanda termal iletkenlik (daha doğrusu termal iletkenlik katsayısı) denir ve bu da bazı karışıklıklara yol açabilir.
Bir malzemenin ısıl iletkenliğini ölçmek gerekiyorsa, bu genellikle aşağıdaki deneyde gerçekleştirilir: ilgilenilen malzemeden bir çubuk yapılır ve bir ucu bir sıcaklıkta, diğer ucu farklı bir sıcaklıkta tutulur; örneğin daha düşük, sıcaklık. Örneğin soğuk ucu buzlu suya koyalım - bu şekilde muhafaza edilecektir sabit sıcaklık ve buzun erime hızı ölçülerek alınan ısı miktarı değerlendirilebilir. Isı miktarını (veya daha doğrusu gücü) çubuğun sıcaklık farkına ve kesitine bölerek ve uzunluğuyla çarparak, yukarıdan aşağıdaki gibi J * m / K cinsinden ölçülen termal iletkenlik katsayısını elde ederiz. * m 2 * s, yani W / K*m cinsinden. Aşağıda bazı malzemelerin ısı iletkenliğine ilişkin bir tablo görüyorsunuz.
| Malzeme | Isı iletkenliği, W/(m·K) |
| Elmas | 1001—2600 |
| Gümüş | 430 |
| Bakır | 401 |
| Berilyum oksit | 370 |
| Altın | 320 |
| Alüminyum | 202—236 |
| Silikon | 150 |
| Pirinç | 97—111 |
| Krom | 107 |
| Ütü | 92 |
| Platin | 70 |
| Kalay | 67 |
| Çinko oksit | 54 |
| Çelik | 47 |
| Alüminyum oksit | 40 |
| Kuvars | 8 |
| Granit | 2,4 |
| Katı beton | 1,75 |
| Bazalt | 1,3 |
| Bardak | 1-1,15 |
| Termal macun KPT-8 | 0,7 |
| Su normal koşullar | 0,6 |
| İnşaat tuğlası | 0,2—0,7 |
| Odun | 0,15 |
| Petrol yağları | 0,12 |
| Taze kar | 0,10—0,15 |
| Cam yünü | 0,032-0,041 |
| Taş yünü | 0,034-0,039 |
| Hava (300 K, 100 kPa) | 0,022 |
Görülebileceği gibi, termal iletkenlik birçok büyüklük sırasına göre farklılık gösterir. Elmas ve bazı metal oksitler ısıyı şaşırtıcı derecede iyi iletir (diğer dielektriklerle karşılaştırıldığında); hava, kar ve KPT-8 termal macunu ısıyı zayıf şekilde iletir.
Ancak havanın ısıyı iyi ilettiğini düşünmeye alışkınız, ancak % 99'u havadan oluşsa da pamuk yünü öyle değil. Önemli olan şu ki konveksiyon. Sıcak hava, soğuk havadan daha hafiftir ve yukarı doğru "yüzerek" ısıtılmış veya çok soğutulmuş bir gövdenin etrafında sabit hava sirkülasyonu oluşturur. Konveksiyon, ısı transferini büyük ölçüde artırır: Konveksiyon olmasaydı, bir tencere suyu sürekli karıştırmadan kaynatmak çok zor olurdu. Ve ısıtıldığında suyun sıcaklığı 0°C ila 4°C aralığındadır küçülür bu da normalin tersi yönde konveksiyona yol açar. Bu durum, hava sıcaklığı ne olursa olsun derin göllerin dibinde sıcaklığın her zaman 4°C'ye ayarlanmasına neden olur.
Isı transferini azaltmak için termosların duvarları arasındaki boşluktan hava dışarı pompalanır. Ancak havanın termal iletkenliğinin 0,01 mm Hg'ye kadar olan basınca, yani derin vakum sınırına çok az bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu fenomen gaz teorisi ile açıklanmaktadır.
Isı transferinin bir diğer yöntemi radyasyondur. Tüm cisimler formda enerji yayar elektromanyetik dalgalar ancak yalnızca yeterince ısıtılanlar (~600°C) görünür aralıkta yayılım gösterirler. Radyasyonun gücü oda sıcaklığında bile oldukça yüksektir - 1 cm2 başına yaklaşık 40 mW. Yüzey alanı açısından insan vücudu(~1m2) bu 400W olacaktır. Kurtarıcı tek lütuf, olağan ortamımızda çevremizdeki tüm bedenlerin de yaklaşık olarak aynı güçte yayılım yapmasıdır. Bu arada radyasyon gücü, yasaya göre büyük ölçüde sıcaklığa (T4 gibi) bağlıdır Stefan-Boltzmann. Hesaplamalar, örneğin 0°C'de termal radyasyonun gücünün, 27°C'ye göre yaklaşık bir buçuk kat daha zayıf olduğunu göstermektedir.
Termal iletkenliğin aksine, radyasyon tam bir boşlukta yayılabilir - bu sayede Dünya'daki canlı organizmalar Güneş'in enerjisini alır. Radyasyon yoluyla ısı transferi istenmiyorsa, soğuk ve sıcak nesneler arasına opak bölmeler yerleştirilerek bu en aza indirilir veya yüzeyin ince bir malzemeyle kaplanmasıyla radyasyonun emilimi (ve bu arada emisyon da aynı ölçüde) azaltılır. metalin ayna tabakası, örneğin gümüş.
- Isı iletkenliğine ilişkin veriler Wikipedia'dan alınmıştır ve bunlara aşağıdaki gibi referans kitaplardan ulaşılmıştır:
- "Fiziksel büyüklükler" ed. I. S. Grigorieva
- CRC Kimya ve Fizik El Kitabı
- Isıl iletkenliğin daha ayrıntılı bir açıklaması bir fizik ders kitabında bulunabilir, örneğin: Genel fizik» D.V.Sivukhina (Cilt 2). Cilt 4'te buna ayrılmış bir bölüm bulunmaktadır. termal radyasyon(Stefan-Boltzmann yasası dahil)
Isı İletkenliği - Alaşımlı Çelik
Sayfa 1
Alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliği karbon çeliklerine göre önemli ölçüde düşüktür. Bu nedenle alaşımlı çeliklerin ısıtılması, çatlak ve eğrilme oluşumunu önlemek için çok yavaş yapılmalıdır. Bazı durumlarda ısıtıldığında yüksek sıcaklıklarÜrünün tüm hacmi boyunca sıcaklığın eşitlenmesi için sıcaklık durakları yapılır. Alaşımlı çeliklerin azalan ısıl iletkenliği aynı zamanda bekletme süresinin de arttırılmasını gerektirir.
Alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliği, karbon çeliklerinin ısıl iletkenliğinden daha düşüktür, bunun sonucunda bu çeliklerden yapılan ürünlerin daha yavaş ısıtılması gerekir.
Nikel, krom, manganez, silikon ve diğer elementleri içeren alaşımlı çeliklerin düşük elektrik iletkenliği ve ısıl iletkenliği, bu elementlerin oluşumuyla açıklanmaktadır. katı çözümler demir ile.
Ayrıca kimyasal bileşim Alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliği, durumundan büyük ölçüde etkilenir.
Titanyumun ısıl iletkenliği -14 0 W/m derece olup, alaşımlı çeliğin ısıl iletkenliğinden biraz daha düşüktür. Malzeme iyi dövülmüş, damgalanmış ve kesilerek işlenmiştir. Titanyum ürünlerinin kaynağı, koruyucu argon atmosferinde tungsten elektrotla gerçekleştirilir. İÇİNDE son zamanlarda Titanyum çok çeşitli boru, levha ve haddelenmiş ürünlerin imalatında kullanılır.
Titanyumun ısıl iletkenliği - 14 0 W / (m - K) olup, alaşımlı çeliğin ısıl iletkenliğinden biraz daha düşüktür. Malzeme iyi dövülmüş, damgalanmış ve kesilerek işlenmiştir. Titanyum ürünlerinin kaynağı, koruyucu argon atmosferinde tungsten elektrotla gerçekleştirilir. Son zamanlarda titanyum çok çeşitli boru, levha ve haddelenmiş ürünlerin imalatında kullanılmaya başlandı.
Isı kaybı, koninin yüksekliğini ve ortalama alanı hesaplayarak termal iletkenlik yasalarına göre belirlenebilir. enine kesitısının iletildiği uzunluk ve alan olarak sırasıyla halka şeklindedir. Alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliği sıcaklıkla değişir.
Alaşım elementleri çeliğin ısıl iletkenliğini önemli ölçüde azaltır. Alaşımlı çeliğin ısıl iletkenliği, basit karbon çeliğinden birkaç kat daha düşük olabilir, bu nedenle alaşımlı çeliğin ısıl işlem için karbon çeliğinden daha yavaş ve eşit şekilde ısıtılması gerekir. Aksi takdirde ürünlerde eğrilme veya çatlaklar meydana gelebilir.
Düşük alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliği oda sıcaklığında 33 – 35 W/(m-derece) düzeyinde olup sıcaklık arttıkça azalır. Alaşımlı çeliklerin oda sıcaklığında ısı iletkenliği 23 - 36 W / (m-derece) ise, sıcaklık arttıkça çok az değişir. Isıl iletkenlik 23 W / (m derece) 'den azsa, artan sıcaklıkla birlikte R artar. Böylece yüksek sıcaklıklarda (800 - 1200 C), çeşitli kalitelerdeki çeliklerin ısıl iletkenlik katsayısı pratik olarak eşitlenir.
Alaşımlı ve karbonlu çeliklerin ısıl işlemindeki fark, sıcaklık ve ısıtma hızı seçiminde, bu sıcaklıklarda tutma süresinde ve soğutma yönteminde yatmaktadır. Bu, alaşımlı çeliğin termal iletkenliğinin, birincisinde alaşım elementlerinin bulunması nedeniyle karbon çeliğinden önemli ölçüde daha az olmasıyla açıklanmaktadır.
Müsaitlik durumuna bağlıdır çeşitli türler yabancı maddeler (alaşımlar), metallerin ısıl iletkenlik katsayısı keskin bir şekilde azalır. Örneğin çelikteki karbon içeriğinin artması, ısıl iletkenliğin azalmasına yol açar. Katkı maddeleri nedeniyle alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenlik katsayısı daha da düşüktür. 100 C sıcaklıkta, armco demirin (%99 · 9 Fe) ısıl iletkenlik katsayısı 60'tır; bu, yüksek alaşımlı östenitik çeliğin K değerinden yaklaşık 5 kat daha yüksektir. Bu durumda sıcaklığın artması, yüksek alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenlik katsayısının artmasına neden olur. Aksine, karbon ve düşük alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenlik katsayısı artan sıcaklıkla azalır.
Alaşımlı çeliklerin ısıl işleminin kendine has teknolojik özellikleri vardır. Isıtma sıcaklıkları ve soğutma hızları, belirli sıcaklıklarda tutma ve soğutma yöntemlerindeki farklılıklardan oluşurlar. Bu, alaşımlı çeliklerin ısıl iletkenliğinin daha düşük olmasıyla açıklanmaktadır, bu nedenle özellikle tungsten içeriyorlarsa dikkatli bir şekilde ısıtılmaları gerekir. Kritik noktalar alaşımlı çelikler de aynı değildir ve karbon çeliklerinden keskin bir şekilde farklıdır.
Sayfalar: 1 2
www.ngpedia.ru
Demir yoğunluğu, özgül ısı, ısıl iletkenlik: özellikler tablosu
Tablo demir d yoğunluğunun yanı sıra spesifik ısı kapasitesi Cp, termal yayılma a, termal iletkenlik katsayısı λ, elektriksel direnç ρ, Lorentz fonksiyonu L/L0 değerlerini gösterir. farklı sıcaklıklar- 100 ila 2000 K aralığında.
Demirin özellikleri önemli ölçüde sıcaklığa bağlıdır: Bu metal ısıtıldığında yoğunluğu, ısıl iletkenliği ve ısıl yayılımı azalır ve demirin özgül ısı kapasitesinin değeri artar.
Demirin yoğunluğu oda sıcaklığında 7870 kg/m3'tür. Demir ısıtıldığında yoğunluğu azalır. Demir çeliğin ana elementi olduğundan demirin yoğunluğu çeliğin yoğunluğunun değerini belirler. Demir yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığı zayıftır - ısıtıldığında metalin yoğunluğu azalır ve 1810 K veya 1537 ° C erime noktasında minimum 7040 kg/m3 değerini alır.
Tabloya göre demirin özgül ısı kapasitesi 27°C sıcaklıkta 450 J/(kg derece)'dir. Yapıya bağlı olarak özgül ısı katı demir artan sıcaklıkla farklı şekilde değişir. Tablodaki değerler, demirin Tc yakınındaki ısı kapasitesinde karakteristik bir maksimumu ve yapısal geçişler ve erime sırasındaki sıçramaları göstermektedir.
Erimiş halde demirin özellikleri değişir. Böylece sıvı demirin yoğunluğu azalarak 7040 kg/m3'e eşit olur. Demirin erimiş haldeki özgül ısı kapasitesi 835 J/(kg derece) olup, demirin ısıl iletkenliği 39 W/(m derece)'ye düşer. Aynı zamanda spesifik elektrik direnci Bu metalin miktarı artar ve 2000 K'da 138·10-8 Ohm·m değerini alır.
Demirin oda sıcaklığında ısı iletkenliği 80 W/(m derece)'dir. Artan sıcaklıkla birlikte demirin ısıl iletkenliği azalır - negatiftir sıcaklık katsayısı 100-1042 K sıcaklık aralığında ve daha sonra hafifçe artmaya başlar. Minimum değer Demirin ısıl iletkenliği Curie noktası yakınında 25,4 W/(m derece)'dir. β-γ geçişi sırasında hafif değişiklikγ-δ geçişi sırasında da ortaya çıkan termal iletkenlik.
Demirin termal iletkenliği, başta silikon ve kükürt olmak üzere yabancı maddelerin miktarı arttıkça keskin bir şekilde düşer. Çok saf elektrolitik demir en yüksek termal iletkenliğe sahiptir; 27°C'deki termal iletkenliği 95 W/(m derece)'dir.
Demirin ısıl iletkenlik katsayısının sıcaklığa bağımlılığı da bu metalin saflık derecesine göre belirlenir. Demir ne kadar saf olursa, termal iletkenliği de o kadar yüksek olur. mutlak değer sıcaklığın artmasıyla azalır.
Kaynaklar:
- V.E. Zinovyev. Ilık fiziksel özellikler yüksek sıcaklıklarda metaller.
- Chirkin V.S. Nükleer teknoloji malzemelerinin termofiziksel özellikleri. M.: Atomizdat, 1967.
termalinfo.ru
Isı iletkenliği - çelik - Büyük Petrol ve Gaz Ansiklopedisi, makale, sayfa 1
Isı iletkenliği - çelik
Sayfa 1
Çeliğin ısıl iletkenliği artan krom içeriğiyle azalır.
RF1 çeliğinin ısıl iletkenliği, aynı karbon içeriğine sahip karbon çeliğinin ısıl iletkenliğinden yaklaşık 2 kat daha düşüktür.
Çeliğin ısıl iletkenliği, başta krom ve nikel olmak üzere yabancı maddeler nedeniyle azalır.
Çeliğin ısıl iletkenliği, bileşimine bağlı olarak, denge yapısal durumunda çeliğin ısıl iletkenliğinin alaşım elementlerinin içeriğinin bir fonksiyonu olduğu varsayımına dayanarak derlenen R. E. Krzhizhanovsky formülleri kullanılarak da belirlenebilir. içinde ve sıcaklık.
Çeliklerin ve dökme demirlerin ısıl iletkenliği, kimyasal bileşime ek olarak, önemli ölçüde ısıl işlem koşullarına bağlıdır ve bu, mevcut yapıların farklı ısıl iletkenlikleri ile açıklanmaktadır.
Çeliğin ısı iletkenliği: karbon ve alaşım elementlerinin içeriğine bağlıdır; çelikte ne kadar çok varsa, ısı iletkenliği o kadar azdır. Sonuç olarak, düşük karbonlu veya düşük alaşımlı çelikten üretilen ürünler, yüksek karbonlu veya yüksek alaşımlı çelikten üretilenlere göre daha hızlı ısınır.
Çeliğin ısıl iletkenliği sıcaklığa, kimyasal bileşime ve duruma bağlıdır. Alaşımlı çelikler, karbon çeliklerinden daha düşük ısıl iletkenliğe sahiptir ve çeliğin döküm halindeki ısıl iletkenliği, deforme olmuş duruma göre daha düşüktür. Bu nedenle alaşımlı çelikler ve dökme çelikler (külçeler) genellikle daha yavaş ısıtılır.
Çeliğin ısıl iletkenliği alaşımlamanın artmasıyla azalıp sıcaklığın artmasıyla arttığı için (Şekil 1).
Aletin hizmet ömrü büyük ölçüde çeliklerin ısıl iletkenliğine bağlıdır, çünkü yüzey katmanları yüksek sıcaklıklara ısıtılır. Daha iyi ısı dağılımı sayesinde çelik, sertliğini ve aşınma direncini daha iyi korur: Zorlu koşullarda çalışan sıcak şekillendirme takımlarının hizmet ömrü, takım malzemesinin yüksek ısı iletkenliğine sahip çelikle değiştirilmesinden sonra birkaç kat arttı. Isı iletkenliği yüksektir pratik önemi Büyük aletlerin ve alet bloklarının ısıtılması ve soğutulması için. İç mekan Takım bloğu aynı koşullar altında daha hızlı ısınır ve soğur, blok malzemesinin ısıl iletkenliği ne kadar yüksek olursa.
Çeliğin ısı iletkenlik katsayısı 40, alüminyumun ise 175 – 200 kcal/m – derece saattir.
Çeliğin ısı iletkenlik katsayısı 40, alüminyumun ise 175 - 200 kcal/m saat-derecedir.
Çeliğin ısıl iletkenlik katsayısı Kc 39 kcal/m2 h C, dökme demirin 54 kcal/m h C, hava R 0 02 kcal/m h C'dir.
www.ngpedia.ru
17. Metallerin ve alaşımların ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği
Isı kapasitesi, bir maddenin ısıtıldığında ısıyı absorbe etme yeteneğidir. Özelliği spesifik ısı kapasitesidir - bir derece ısıtıldığında bir kütle birimi tarafından emilen enerji miktarı. Metaldeki çatlakların olasılığı ısı iletkenliğinin büyüklüğüne bağlıdır. Isı iletkenliği düşükse çatlama riski artar. Böylece alaşımlı çelikler, bakır ve alüminyumun ısıl iletkenliğinden beş kat daha az bir ısıl iletkenliğe sahiptir. Isı kapasitesinin boyutu, iş parçasını belirli bir sıcaklığa ısıtmak için tüketilen yakıt seviyesini etkiler.
Metal alaşımları için özgül ısı kapasitesi 100-2000 J/(kg*K) aralığındadır. Çoğu metalin ısı kapasitesi 300–400 J/(kg*K)'dir. Metalik malzemelerin ısı kapasitesi artan sıcaklıkla artar. Polimer malzemeler kural olarak, 1000 J/(kg?K) veya daha fazla özgül ısı kapasitesine sahiptirler.
Malzemelerin elektriksel özellikleri, elektron veya iyonların yük taşıyıcılarının varlığı ve bunların bir elektrik alanının etkisi altında hareket serbestliği ile karakterize edilir.
Kovalent ve iyonik bağların yüksek enerjileri, bu tür bağlara sahip malzemelere dielektrik özellikleri kazandırır. Onların zayıf elektriksel iletkenlik yabancı maddelerin etkisinden kaynaklanır ve yabancı maddelerle iletken çözeltiler oluşturan nemin etkisi altında bu tür malzemelerin elektriksel iletkenliği artar.
olan malzemeler farklı türler bağlar farklı elektriksel direnç sıcaklık katsayılarına sahiptir: metaller için pozitiftir, kovalent ve iyonik bağ türlerine sahip malzemeler için negatiftir. Metaller ısıtıldığında, yük taşıyıcılarının (elektronların) konsantrasyonu artmaz ve atomik titreşimlerin genliklerindeki artış nedeniyle hareketlerine karşı direnç artar. Kovalent veya iyonik bağları olan malzemelerde, ısıtıldığında yük taşıyıcılarının konsantrasyonu o kadar artar ki, artan atom titreşimlerinden kaynaklanan girişimin etkisi nötralize edilir.
Isı iletkenliği, parçacıkların makroskobik hareketsizliği ile katılarda, sıvılarda ve gazlarda termal enerjinin aktarılmasıdır. Isı transferi daha sıcak parçacıklardan daha soğuk olanlara doğru gerçekleşir ve Fourier kanununa uyar.
Isıl iletkenlik, atomlar arası bağın türüne, sıcaklığa, kimyasal bileşime ve malzemenin yapısına bağlıdır. Katılarda ısı elektronlar ve fononlar tarafından aktarılır.
Isı transferinin mekanizması öncelikle bağlantı türüne göre belirlenir: metallerde ısı elektronlar tarafından aktarılır; kovalent veya iyonik bağ tipi fononlara sahip malzemelerde. Elmas termal olarak en iletken olanıdır. Yarı iletkenlerde, çok düşük yük taşıyıcı konsantrasyonunda, termal iletkenlik17b esas olarak fononlar tarafından gerçekleştirilir. Kristaller ne kadar mükemmel olursa termal iletkenlikleri de o kadar yüksek olur. Tek kristaller ısıyı polikristallerden daha iyi iletirler çünkü kristal yapıdaki tanecik sınırları ve diğer kusurlar fononları dağıtır ve elektrik direncini artırır. Kristal kafes, amorf duruma kıyasla elektronlar veya fononlar tarafından ısı transferinin kolaylaştırıldığı periyodik bir enerji alanı yaratır.
Metal ne kadar fazla yabancı madde içerirse, taneler o kadar ince olur ve o kadar bozuk olur. kristal kafes, termal iletkenlik ne kadar düşük olursa. Tane boyutları ne kadar büyük olursa, termal iletkenlik de o kadar yüksek olur. Alaşımlama, katı çözeltilerin kristal kafeslerinde bozulmaya neden olur ve alaşımın temeli olan saf metalle karşılaştırıldığında termal iletkenliği azaltır. Çeşitli fazların (ötektikler, ötektoidler) dağınık karışımlarını temsil eden yapısal bileşenler termal iletkenliği azaltır. Yapılar düzgün dağılım faz parçacıkları alaşım bazından daha düşük termal iletkenliğe sahiptir. Böyle bir yapının nihai türü gözenekli bir malzemedir. Nazaran katılar Gazlar ısı yalıtkanlarıdır.
Grafit yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Isı, bazal düzlemdeki karbon atomu katmanlarına paralel olarak aktarıldığında, grafitin ısıl iletkenliği, bakırın ısıl iletkenliğini 2 kattan fazla aşar.
Gri dökme demirdeki dallanmış grafit plakalar tek kristal yapıya sahiptir ve bu nedenle yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Aynı anda sfero grafitli sünek demir hacim oranı Grafitin termal iletkenliği 25...40 W/m*K'dir, bu da gri dökme demirin neredeyse yarısı kadardır.
Isıtıldığında çeliklerin ısıl iletkenliği farklı sınıflar yaklaşıyor. Camın ısı iletkenliği düşüktür. Polimer malzemeler ısıyı zayıf şekilde iletir; çoğu termoplastiğin ısıl iletkenliği 1,5 W/(mOK) değerini aşmaz.
Metalin elektronik termal iletkenliği düşükse, termal iletkenlik elektriksel iletkenlikle aynı şekilde değişebilir. Daha sonra alaşımın kimyasal ve faz bileşiminde ve yapısında meydana gelen herhangi bir değişiklik, elektriksel iletkenliğin yanı sıra termal iletkenliği de etkiler (Wiedemann-Franz kuralına göre).
Alaşımın bileşimi saf bileşenlerden uzaklaştıkça termal iletkenlik azalır. Bunun istisnası örneğin: bakır-nikel alaşımları, burada zıt olaylar meydana gelir.
Sonraki bölüm >
tech.wikireading.ru
| Metaller | |||
| Alüminyum | 20 | 0,538 | 225 |
| Berilyum | 20 | 0,45 | 188 |
| Vanadyum | 20 | 0,074 | 31,0 |
| Tungsten | 20 | 0,31 | 130 |
| Hafniyum | 20 | 0,053 | 22,2 |
| Ütü | 20 | 0,177 | 77 |
| Altın | 20 | 0,744 | 311 |
| Pirinç | 20 | 0,205–0,263 | 86–110 |
| Magnezyum | 20 | 0,376 | 155 |
| Bakır | 20 | 0,923 | 391 |
| Molibden | 20 | 0,340 | 145 |
| Nikel | 20 | 0,220 | 92,5 |
| Niyobyum | 20 | 0,125 | 52,5 |
| Paladyum | 20 | 0,170 | 71,3 |
| Platin | 20 | 0,174 | 72,8 |
| Merkür | 20 | 0,069 | 29,1 |
| Yol göstermek | 20 | 0,083 | 34,7 |
| Gümüş | 20 | 1,01 | 423 |
| Çelik | 20 | 0,048–0,124 | 20–52 |
| Tantal | 20 | 0,130 | 54,5 |
| Titanyum | 20 | 0,036 | 15,1 |
| Krom | 20 | 0,16 | 67,1 |
| Çinko | 20 | 0,265 | 110 |
| Zirkonyum | 20 | 0,050 | 21 |
| Dökme demir | 20 | 0,134 | 56 |
| Plastikler | |||
| Bakalit | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| Viniplast | 20 | 0,0003 | 0,126 |
| Getinax | 20 | 0,0006 | 0,24 |
| Mipora | 20 | 0,0002 | 0,085 |
| Polivinil klorür | 20 | 0,0005 | 0,19 |
| Polistiren köpük PS-1 | 20 | 0,0001 | 0,037 |
| Strafor PS-4 | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Köpük plastik PVC-1 | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Köpük yeniden açılan FRP | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| Genişletilmiş polistiren PS-B | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Genişletilmiş polistiren PS-BS | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Poliüretan köpük levhalar | 20 | 0,0001 | 0,035 |
| Poliüretan köpük paneller | 20 | 0,0001 | 0,025 |
| Hafif köpük cam | 20 | 0,0001 | 0,06 |
| Ağır köpüklü cam | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Penofenolplast | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Polistiren | 20 | 0,0002 | 0,082 |
| Polivinil klorür | 20 | 0,0011 | 0,44 |
| Fiberglas | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| Tektolit | 20 | 0,0005–0,0008 | 0,23–0,34 |
| Ftoroplast-3 | 20 | 0,0001 | 0,058 |
| Ftoroplast-4 | 20 | 0,0006 | 0,25 |
| Ebonit | 20 | 0,0004 | 0,16 |
| Genişletilmiş ebonit | 20 | 0,0001 | 0,03 |
| Kauçuklar | |||
| Köpüklü kauçuk | 20 | 0,0001 | 0,03 |
| Doğal kauçuk | 20 | 0,0001 | 0,042 |
| Florlu kauçuk | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Lastik | 20 | 0,0003–0,0005 | 0,12–0,20 |
| Sıvılar | |||
| Anilin | 0 | 0,0005 | 0,19 |
| 50 | 0,0004 | 0,17 | |
| 100 | 0,0004 | 0,167 | |
| Aseton | 0 | 0,0004 | 0,17 |
| 50 | 0,0004 | 0,16 | |
| 100 | 0,0004 | 0,15 | |
| Benzen | 50 | 0,0003 | 0,138 |
| 100 | 0,0003 | 0,126 | |
| su | 0 | 0,0013 | 0,551 |
| 20 | 0,0014 | 0,600 | |
| 50 | 0,0016 | 0,648 | |
| 100 | 0,0016 | 0,683 | |
| Gliserol | 50 | 0,0007 | 0,283 |
| 100 | 0,0007 | 0,288 | |
| katran | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| Bakalit verniği | 20 | 0,0007 | 0,29 |
| Vazelin yağı | 0 | 0,0003 | 0,126 |
| 50 | 0,0003 | 0,122 | |
| 100 | 0,0003 | 0,119 | |
| Hint yağı | 0 | 0,0004 | 0,184 |
| 50 | 0,0004 | 0,177 | |
| 100 | 0,0004 | 0,172 | |
| Metil alkol | 0 | 0,0005 | 0,214 |
| 50 | 0,0005 | 0,207 | |
| Etil alkol | 0 | 0,0004 | 0,188 |
| 50 | 0,0004 | 0,177 | |
| Toluen | 0 | 0,0003 | 0,142 |
| 50 | 0,0003 | 0,129 | |
| 100 | 0,0003 | 0,119 | |
| Gazlar | |||
| Azot | 15 | 0,00006 | 0,0251 |
| Argon | 20 | 0,00004 | 0,0177 |
| 41 | 0,00004 | 0,0187 | |
| Vakum (mutlak) | 20 | 0 | 0 |
| Hidrojen | 15 | 0,00042 | 0,1754 |
| Hava | 20 | 0,00006 | 0,0257 |
| Helyum | 43 | 0,00037 | 0,1558 |
| Oksijen | 20 | 0,00006 | 0,0262 |
| Ksenon | 20 | 0,00001 | 0,0057 |
| Metan | 0 | 0,00007 | 0,0307 |
| Karbondioksit | 20 | 0,00004 | 0,0162 |
| Ağaç | |||
| Ahşap - tahtalar | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Ahşap - kontrplak | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Sertağaç | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Sunta | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Tahıl boyunca meşe | 20 | 0,0008–0,001 | 0,35–0,43 |
| Tahıl boyunca meşe | 20 | 0,0004–0,0005 | 0,2–0,21 |
| Ihlamur, huş ağacı, akçaağaç, meşe (%15 nem) | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Talaş - dolgu | 20 | 0,0002 | 0,095 |
| Kuru talaş | 20 | 0,0002 | 0,065 |
| Tahıl boyunca çam | 20 | 0,0009 | 0,38 |
| Tahıl boyunca çam | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Sarıçam, ladin, köknar (450...550 kg/m³, %15 nem) | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Reçineli çam (600...750 kg/m3, %15 nem) | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| Mineraller | |||
| Elmas | 20 | 2,15-5,50 | 900-2300 |
| Kuvars | 20 | 0,019 | 8 |
| Kayalar | |||
| alümina | 20 | 0,006 | 2,33 |
| Çakıl | 20 | 0,0009 | 0,36 |
| Granit, bazalt | 20 | 0,008 | 3,5 |
| Toprak %10 su | 20 | 0,004 | 1,75 |
| Toprak %20 su | 20 | 0,005 | 2,1 |
| Kumlu toprak | 20 | 0,003 | 1,16 |
| Toprak kuru | 20 | 0,0009 | 0,4 |
| Sıkıştırılmış toprak | 20 | 0,003 | 1,05 |
| Kireçtaşı | 20 | 0,004 | 1,7 |
| Taş | 20 | 0,003 | 1,4 |
| Kum %0 nem | 20 | 0,0008 | 0,33 |
| Kum %10 nem | 20 | 0,002 | 0,97 |
| Kum %20 nem | 20 | 0,003 | 1,33 |
| Yanmış kumtaşı | 20 | 0,004 | 1,5 |
| Arduvaz | 20 | 0,005 | 2,1 |
| Çeşitli malzemeler | |||
| Kaymaktaşı levhalar | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Asbest (arduvaz) | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Lifli asbest | 20 | 0,0003 | 0,15 |
| Asbestli çimento | 20 | 0,004 | 1,76 |
| Asbestli çimento levhalar | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Asfalt | 20 | 0,002 | 0,72 |
| Zeminlerdeki asfalt | 20 | 0,002 | 0,8 |
| Ezilmiş taş üzerine beton | 20 | 0,003 | 1,3 |
| Kum üzerine beton | 20 | 0,002 | 0,7 |
| Gözenekli beton | 20 | 0,003 | 1,4 |
| Kırma taşlı beton | 20 | 0,003 | 1,28 |
| Katı beton | 20 | 0,004 | 1,75 |
| Isı yalıtımlı beton | 20 | 0,0004 | 0,18 |
| Bitüm | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Kağıt | 20 | 0,0003 | 0,14 |
| Yağlı kağıt | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Kuru kağıt | 20 | 0,0002 | 0,1 |
| Hafif mineral yün | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| Ağır mineral yün | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Pamuk yünü | 20 | 0,0001 | 0,055 |
| Vermikülit levhalar | 20 | 0,0002 | 0,1 |
| Asbest keçesi | 20 | 0,0001 | 0,052 |
| Yün keçe | 20 | 0,0001 | 0,045 |
| İnşaat alçısı | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Çakıl (dolgu) | 20 | 0,002 | 0,93 |
| Betonarme | 20 | 0,004 | 1,7 |
| Odun külü | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Kireç-kum harcı | 20 | 0,002 | 0,87 |
| Don | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Iporka (köpüklü reçine) | 20 | 0,0001 | 0,038 |
| Kamış (levhalar) | 20 | 0,0003 | 0,105 |
| Karton | 20 | 0,0003–0,0008 | 0,14–0,35 |
| Çok katmanlı inşaat kartonu | 20 | 0,0003 | 0,13 |
| Isı yalıtımlı karton BTK-1 | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Genişletilmiş kil beton | 20 | 0,0005 | 0,2 |
| Silika tuğla | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| İçi boş tuğla | 20 | 0,001 | 0,44 |
| Silikat tuğla | 20 | 0,002 | 0,81 |
| Katı tuğla | 20 | 0,002 | 0,67 |
| Katı tuğla | 20 | 0,002 | 0,67 |
| Cüruf tuğlası | 20 | 0,001 | 0,58 |
| Deri | 20 | 0,0003 | 0,15 |
| Lakotkan | 20 | 0,0006 | 0,25 |
| Buz | 0 | 0,005 | 2,21 |
| -20 | 0,006 | 2,44 | |
| -60 | 0,007 | 2,91 | |
| Emprenyesiz sargı | 20 | 0,0005–0,0010 | 0,2–0,4 |
| Emprenyeli sargı | 20 | 0,0003–0,0005 | 0,1–0,2 |
| Köpük beton | 20 | 0,0007 | 0,3 |
| Glassine | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Perlit | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Perlitli çimento levhalar | 20 | 0,0002 | 0,08 |
| Kaplama fayansları | 20 | 0,251 | 105 |
| Isı yalıtım karosu PMTB-2 | 20 | 0,0001 | 0,036 |
| Köpük kauçuk | 20 | 0,0001 | 0,04 |
| Portland çimento harcı | 20 | 0,001 | 0,47 |
| Mantar panosu | 20 | 0,0001 | 0,043 |
| Mantar levhalar hafiftir | 20 | 0,0001 | 0,035 |
| Mantar levhalar ağırdır | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Rüberoit | 20 | 0,0004 | 0,17 |
| Kar erimeye başladı | 20 | 0,0015 | 0,64 |
| Yeni yağmış kar | 20 | 0,0003 | 0,105 |
| Kar sıkıştırıldı | 20 | 0,0008 | 0,35 |
| Bardak | 20 | 0,003 | 1,15 |
| Cam yünü | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Fiberglas | 20 | 0,0001 | 0,036 |
| Kağıt çatı keçesi | 20 | 0,0006 | 0,23 |
| Turba levhası | 20 | 0,0001 | 0,065 |
| Çimento levhaları | 20 | 0,005 | 1,92 |
| Çimento-kum harcı | 20 | 0,003 | 1,2 |
| Yün | 20 | 0,0001 | 0,05 |
| Granül cüruf | 20 | 0,0004 | 0,15 |
| Kazan cürufu | 20 | 0,0007 | 0,29 |
| Kül betonu | 20 | 0,0014 | 0,6 |
| Kuru sıva | 20 | 0,0005 | 0,21 |
| Çimento sıvası | 20 | 0,002 | 0,9 |
| Elektrikli karton | 20 | 0,0004 | 0,17 |
kaynakdünyası.ru
Isı iletkenliği - çelik - Büyük Petrol ve Gaz Ansiklopedisi, makale, sayfa 2
Isı iletkenliği - çelik
Sayfa 2
Çeliğin ısıl iletkenliği ısıtıldığında nasıl değişir?
Kc - çeliğin ısıl iletkenliği; bs - yüzeyden termokupl bağlantısına olan mesafe; e - burgu sırtının kesme genişliği; Tts, termokuplun monte edildiği yerdeki silindirin sıcaklığıdır; T c - silindir ile granül tabakası arasındaki arayüzdeki sıcaklık, sürtünme katsayısının hesaplanmasında belirleyici değerdir.
400 - 500 C sıcaklıklarda çeliklerin ısıl iletkenliği ölçülürken, kompozit numune bir elektrikli soba (11) ile çevrelenir; - 400 - 500 C sıcaklıklarda su ceketi kullanılır.
Çeliğin ısıl iletkenliğini belirlemek için yarı sınırlı bir çubuk için üçüncü türden düzenli bir mod (Angström sıcaklık dalgası yöntemi) kullanıldı.
Alaşım elementleri çeliğin ısıl iletkenliğini azaltır ve bu nedenle alaşımlı çelikler yavaş ve düzgün bir ısıtma gerektirir. İç gerilimlerin, çatlakların ve bükülmelerin ortaya çıkmasını önlemek için soğumaları da ani olmamalıdır. Östenitin izotermal ayrışmasının başlangıç ve bitiş eğrilerinin sağa doğru kayması, alaşımlı çeliklerin, özellikle manganez, silikon, krom, nikel, tungsten vb. ile alaşımlı çeliklerin derin sertleşebilirliğini sağlar. Alaşımlı çeliklerden yapılmış büyük kesitli parçalar için izotermal ve kademeli sertleştirme kullanın.
Alaşım elementleri, çeliğin bileşimi ne kadar karmaşıksa çeliğin ısıl iletkenliğini o kadar azaltır. Mevcut verilere dayanarak, bir alaşım elementinin ısıl iletkenliği ile bu elementin, dahil edildiği çeliğin ısıl iletkenliği üzerindeki etki derecesi arasında tutarlı bir ilişki kurmak zordur; yalnızca kobaltın en az etkiye sahip olduğunu, krom, nikel ve tungstenin en büyük etkiye sahip olduğunu söyleyebiliriz.
Alaşım elementleri çeliğin ısıl iletkenliğini azaltır ve bu nedenle alaşımlı çelikler yavaş ve düzgün bir ısıtma gerektirir. Görünmemesi için soğutmaları da keskin olmamalıdır. iç gerilimler, çatlaklar ve herhangi bir bükülme meydana gelmedi. Alaşım elementlerinin eklenmesiyle çeliklerin derin sertleşebilirliği sağlanır; özellikle manganez, krom, molibden, nikel, silikon vb. alaşımlı çelikler. Alaşımlı çeliklerden üretilen büyük kesitli parçaların izotermal ve kademeli sertleştirilmesi mümkün hale gelir.
Kromun varlığı çeliğin ısıl iletkenliğini azaltır ve kaynaklanabilirliğini bozar.
Mükemmel değerçeliğin ısıl iletkenliğine sahiptir. Östenitik yapıya sahip çeliklerin ısı iletkenliği düşüktür. Kesme sırasında oluşan ısı ürün tarafından çok az emilir, ancak esas olarak kesme noktalarında yoğunlaşır ve aletin kesici kenarını ısıtarak dayanıklılığını azaltır. Bu nedenle, düşük sertliklerine rağmen östenitik çelikler kötü işlenir.
Çeliğin ısıl iletkenliği büyük önem taşımaktadır. Östenitik yapıya sahip çeliklerin ısı iletkenliği düşüktür. Kesme sırasında oluşan ısı ürün tarafından çok az emilir, ancak esas olarak kesme noktalarında yoğunlaşır ve aletin kesici kenarını ısıtarak dayanıklılığını azaltır. Bu nedenle, düşük sertliklerine rağmen östenitik çelikler kötü işlenir.
Artan sıcaklıkla birlikte çeliklerin ısıl iletkenliği azalır; ancak katı çözeltide ne kadar çok alaşım maddesi çözülürse, bu azalma o kadar az belirgin olur.
Her iki durumda da boru çeliğinin ısıl iletkenliğinin A olduğu varsayılır.
Sayfalar: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Isı iletkenliği - çelik - Büyük Petrol ve Gaz Ansiklopedisi, makale, sayfa 3
Isı iletkenliği - çelik
Sayfa 3
Karbon içeriği arttıkça çeliğin ısıl iletkenliği azalır. Alaşımlı çelikler daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir.
Çeliğin ısıl iletkenliğinin bakırınkinden neredeyse on kat daha düşük olduğu unutulmamalıdır, bu nedenle çelik ek parça mümkün olduğu kadar ince olmalıdır.
Ostenite geçişle birlikte çeliğin ısıl iletkenliği yeniden artmaya başlar.
Alaşım elementleri çeliğin ısıl iletkenliğini önemli ölçüde azaltır. Alaşımlı çeliğin ısıl iletkenliği, basit karbon çeliğinin ısıl iletkenliğinden birkaç kat daha düşük olabilir, bu nedenle alaşımlı çeliğin ısıl işlem sırasında karbon çeliğinden daha yavaş ve eşit şekilde ısıtılması gerekir. Aksi takdirde ürünlerde eğrilme veya çatlaklar meydana gelebilir.
Burada çeliğin x ve y yönlerinde ısıl iletkenliğinin aynı olduğu varsayılmaktadır. Sıcaklığın ve küfün bağımlılığı Şekil 2'de gösterilmektedir.
Bazı alaşım elementleri çeliğin ısıl iletkenliğini azaltır, bu nedenle ısıtma ve soğutma sırasında alaşımlı çeliklerde büyük iç gerilimler oluşur. Bu çeliklerin ısınma hızı karbon çeliğine göre daha az olmalıdır. Bazı alaşım elementleri difüzyon hızını azaltır, bu nedenle alaşımlı çeliklere ısıl işlem uygulandığında, kimyasal bileşimi eşitlemek için gerekli difüzyon işlemlerinin tamamen gerçekleşmesi için yeterli uzun süre maruz kalmaya izin vermek gerekir.
ATM-1 grafit plastiğin ısıl iletkenliği, St.
Çeliğin ısıl iletkenlik katsayısının çok yüksek olduğu, dolayısıyla borunun iç yüzeyinin sıcaklığının dış yüzeyinin sıcaklığından biraz farklı olduğu unutulmamalıdır.
1Х18Н9Т çeliğinin ısı iletkenliğini belirlemek için deneyler yapılmadan önce, X bakır belirlenerek tesisat test edildi. Bu değer aynı zamanda radyant akıların ölçümü sırasındaki hatayı da belirler.
Çeliklerin (özellikle östenitik olanlar) düşük ısı iletkenliği nedeniyle, yalnızca bıçağın tabanında gözle görülür bir sıcaklık düşüşünün gözlemlendiğine, bıçağın sıcaklığının hızla durgunluğa ulaştığına dikkat edilmelidir; Akan gazın sıcaklığı.
Sayfalar: 1 2 3 4
Tablo demirin yoğunluğunu göstermektedir D ve spesifik ısı kapasitesinin değerleri C p, termal yayılma A, termal iletkenlik katsayısı λ , elektriksel direnç ρ , Lorentz fonksiyonları LL 0 farklı sıcaklıklarda - 100 ila 2000 K aralığında.
Demirin özellikleri önemli ölçüde sıcaklığa bağlıdır: Bu metal ısıtıldığında yoğunluğu, ısıl iletkenliği ve ısıl yayılımı azalır ve demirin özgül ısı kapasitesinin değeri artar.
Oda sıcaklığında demirin yoğunluğu 7870 kg/m3’tür.. Demir ısıtıldığında yoğunluğu azalır. Demir çeliğin ana elementi olduğundan demirin yoğunluğu da değeri belirler. Demir yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığı zayıftır - ısıtıldığında metalin yoğunluğu azalır ve 1810 K veya 1537 ° C erime noktasında minimum 7040 kg/m3 değerini alır.
Tabloya göre demirin özgül ısı kapasitesi 450 J/(kg derece) 27°C sıcaklıkta. Yapısına bağlı olarak katı demirin özgül ısı kapasitesi artan sıcaklıkla farklı şekilde değişir. Tablodaki değerler, demirin Tc yakınındaki ısı kapasitesinde karakteristik bir maksimumu ve yapısal geçişler ve erime sırasındaki sıçramaları göstermektedir.
Erimiş halde demirin özellikleri değişir. Böylece sıvı demirin yoğunluğu azalarak 7040 kg/m3'e eşit olur. Demirin erimiş haldeki özgül ısı kapasitesi 835 J/(kg derece) olup, demirin ısıl iletkenliği 39 W/(m derece)'ye düşer. Bu durumda bu metalin elektriksel direnci artar ve 2000 K'de 138·10 -8 Ohm·m değerini alır.
Demirin oda sıcaklığında ısıl iletkenliği 80 W/(m derece)'dir.. Artan sıcaklıkla birlikte demirin ısıl iletkenliği azalır - 100-1042 K sıcaklık aralığında negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve ardından biraz artmaya başlar. Demirin ısıl iletkenliğinin minimum değeri Curie noktası yakınında 25,4 W/(m derece)'dir. β-γ geçişi sırasında ısıl iletkenlikte hafif bir değişiklik gözlenir, bu durum γ-δ geçişi sırasında da meydana gelir.
Safsızlık miktarı arttıkça demirin termal iletkenliği keskin bir şekilde düşer, özellikle ve . Çok saf elektrolitik demir en yüksek termal iletkenliğe sahiptir; 27°C'deki termal iletkenliği 95 W/(m derece)'dir.
Demirin ısıl iletkenlik katsayısının sıcaklığa bağımlılığı da bu metalin saflık derecesine göre belirlenir. Demir ne kadar safsa, ısıl iletkenliği de o kadar yüksek olur ve sıcaklık arttıkça mutlak değeri de o kadar azalır.
Metaller sahip olan maddelerdir kristal yapısı. Isıtıldığında erime, yani akışkan bir duruma dönüşme yeteneğine sahiptirler. Bazılarının erime noktası düşüktür: Sıradan bir kaşığa yerleştirilip mum alevi üzerinde tutularak eritilebilirler. Bu kurşun ve kalay. Diğerleri ise ancak özel fırınlarda eritilebilir. Bakır ve demir yüksektir. Bunu azaltmak için metale katkı maddeleri eklenir. Ortaya çıkan alaşımlar (çelik, bronz, dökme demir, pirinç) orijinal metalden daha düşük bir erime noktasına sahiptir.
Metallerin erime noktası neye bağlıdır? Hepsinin belirli özellikleri vardır - metallerin ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği. Isı kapasitesi, ısıtıldığında ısıyı absorbe etme yeteneğidir. Sayısal göstergesi spesifik ısı kapasitesidir. 1°C ısıtılan birim metal kütlesinin absorbe edebileceği enerji miktarını ifade eder. Metal iş parçasını gerekli sıcaklığa ısıtmak için yakıt tüketimi bu göstergeye bağlıdır. Çoğu metalin ısı kapasitesi 300-400 J/(kg*K), metal alaşımlarının ise 100-2000 J/(kg*K) aralığındadır.
Metallerin ısıl iletkenliği, makroskobik olarak hareketsiz olduklarında Fourier yasasına göre ısının daha sıcak parçacıklardan daha soğuk olanlara aktarılmasıdır. Malzemenin yapısına, kimyasal bileşimine ve atomlar arası bağın türüne bağlıdır. Metallerde ısı transferi elektronlar tarafından, diğerlerinde ise sert malzemeler- fononlar. Sahip oldukları kristal yapı ne kadar mükemmel olursa metallerin ısıl iletkenliği de o kadar yüksek olur. Bir metal ne kadar fazla yabancı maddeye sahipse, kristal kafes o kadar bozuk olur ve termal iletkenlik o kadar düşük olur. Alaşımlama, metallerin yapısında bu tür bozulmalara neden olur ve ana metale göre termal iletkenliği azaltır.
Tüm metallerin ısı iletkenliği iyidir, ancak bazıları diğerlerinden daha yüksektir. Bu tür metallere örnek olarak altın, bakır, gümüş verilebilir. Daha düşük ısı iletkenliği- kalay, alüminyum, demir. Metallerin artan ısı iletkenliği, kullanım alanlarına bağlı olarak avantaj veya dezavantajdır. Örneğin yiyecekleri hızlı bir şekilde ısıtmak için metal kapların kullanılması gerekir. Aynı zamanda, tencere kulplarının üretiminde yüksek ısı iletkenliğine sahip metallerin kullanılması kullanımı zorlaştırır - kulplar çok çabuk ısınır ve dokunulması imkansızdır. Bu nedenle burada ısı yalıtım malzemeleri kullanılmaktadır.
Bir metalin özelliklerini etkileyen diğer bir özelliği de termal genleşme. Metalin ısıtıldığında hacminde bir artış, soğutulduğunda ise bir azalma gibi görünüyor. Metal ürünler üretilirken bu fenomen dikkate alınmalıdır. Örneğin tencerelerin kapakları baş üstü yapılır; çaydanlıkların da kapağı ile gövde arasında boşluk bulunur, böylece kapak ısıtıldığında sıkışmaz.
Her metal için bir katsayı hesaplanmıştır. 1 m uzunluğundaki bir test numunesinin en fazla 1°C ısıtılmasıyla belirlenir. büyük katsayı kurşun, çinko, kalay var. Bakır ve gümüşte ise daha azdır. Daha da düşük - demir ve altın.
İle kimyasal özellikler metaller çeşitli gruplara ayrılır. Hava veya suyla anında reaksiyona girebilen aktif metaller (potasyum veya sodyum gibi) vardır. Birinci grubu oluşturan en aktif altı metal periyodik tablo, alkalin denir. Erime noktaları düşüktür ve bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktırlar. Su ile birleştiklerinde alkali çözeltiler oluştururlar, dolayısıyla isimleri de buradan gelir.
İkinci grup ise alkali toprak metalleri- kalsiyum, magnezyum vb. Birçok mineralin parçasıdırlar, daha sert ve daha dayanıklıdırlar. Aşağıdaki, üçüncü ve dördüncü grupların metal örnekleri kurşun ve alüminyumdur. Çok güzel yumuşak metaller ve sıklıkla alaşımlarda kullanılırlar. Geçiş metalleri (demir, krom, nikel, bakır, altın, gümüş) daha az aktiftir, daha kolay şekillendirilebilir ve endüstride sıklıkla alaşım şeklinde kullanılır.
Aktivite serisindeki her metalin konumu, reaksiyona girme yeteneğini karakterize eder. Nasıl metal daha aktif oksijeni daha kolay alır. Bileşiklerden izole edilmeleri çok zordur, düşük aktif olanlar ise saf formda bulunabilir. Bunlardan en aktif olanları - potasyum ve sodyum - gazyağı içinde depolanır ve hemen oksitlenir; Endüstride kullanılan metaller arasında bakır en az aktif olanıdır. Tank ve boru yapımında kullanılır. sıcak su ve ayrıca elektrik kabloları.
Bakırın diğerleriyle birlikte yüksek ısı iletkenliği dikkat çekici özellikler bu metalin gelişim tarihinde önemli bir yere sahip olduğunu belirledi insan uygarlığı. Bakır ve alaşımlarından üretilen ürünler hayatımızın hemen her alanında kullanılmaktadır.
1
Isı iletkenliği, vücudun daha fazla ısıtılan kısımlarındaki parçacıkların (elektronlar, atomlar, moleküller) enerjisinin daha az ısıtılan kısımlardaki parçacıklara aktarılması işlemidir. Bu ısı değişimi sıcaklığın eşitlenmesine yol açar. Vücutta yalnızca enerji aktarılır; madde hareket etmez. Isı iletme yeteneğinin bir özelliği, birim sıcaklık gradyanı ile 1 saniyede 1 m2 alana, 1 m kalınlığa sahip bir malzemeden geçen ısı miktarına sayısal olarak eşit olan termal iletkenlik katsayısıdır.
Bakırın 20–100 °C sıcaklıktaki ısıl iletkenlik katsayısı 394 W/(m) * K) – yalnızca gümüş için daha yüksek. bu göstergede bakırdan neredeyse 9 kat ve demirden 6 kat daha düşüktür. Farklı safsızlıkların metallerin fiziksel özellikleri üzerinde farklı etkileri vardır. Bakır ile malzemeye eklendiğinde veya malzemeye maruz kaldığında ısı transfer hızı azalır. teknolojik süreç aşağıdaki gibi maddeler:
- alüminyum;
- ütü;
- oksijen;
- arsenik;
- antimon;
- sülfür;
- selenyum;
- fosfor.
Yüksek termal iletkenlik, ısıtma enerjisinin nesnenin tüm hacmine hızlı bir şekilde yayılmasıyla karakterize edilir. Bu yetenek, bakırın herhangi bir ısı transfer sisteminde yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. Buzdolaplarının, klimaların, vakum ünitelerinin ve arabaların boru ve radyatörlerinin imalatında, soğutucudaki fazla ısının uzaklaştırılması için kullanılır. Isıtma cihazlarında ısıtma amacıyla benzer bakır ürünler kullanılmaktadır.
Bakırın ısıyı iletme yeteneği ısıtıldığında azalır. Bakırın havadaki ısıl iletkenlik katsayısının değerleri, ısı transferini (soğutma) etkileyen ikincisinin sıcaklığına bağlıdır. Ortam sıcaklığı ne kadar yüksek olursa metal o kadar yavaş soğur ve ısıl iletkenliği o kadar düşük olur. Bu nedenle, tüm ısı eşanjörleri bir fan aracılığıyla cebri hava akışını kullanır; bu, cihazların verimliliğini artırır ve aynı zamanda termal iletkenliği optimum seviyede tutar.
2
Alüminyum ve bakırın ısıl iletkenliği farklıdır - birincisi ikincisinden 1,5 kat daha azdır. Alüminyum için bu parametre 202–236 W/(m * K) ve diğer metallere göre oldukça yüksek, ancak altın, bakır ve gümüşten daha düşüktür. Yüksek ısı iletkenliğinin gerekli olduğu alüminyum ve bakırın uygulama kapsamı, bu malzemelerin bir takım diğer özelliklerine bağlıdır.
Alüminyum, korozyon önleyici özelliklerde bakırdan daha aşağı değildir ve aşağıdaki göstergelerde üstündür:
- yoğunluk ( özgül ağırlık) alüminyum 3 kat daha azdır;
- Maliyet 3,5 kat daha düşük.
Alüminyumdan yapılmış benzer bir ürün bakırdan çok daha hafiftir. Gereken metalin ağırlığı 3 kat daha az ve fiyatı 3,5 kat daha düşük olduğundan, alüminyum parça yaklaşık 10 kat daha ucuz olabilir. Bu özelliği ve yüksek ısı iletkenliği sayesinde alüminyum, fırınlar için sofra takımı ve gıda folyosu üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu metal yumuşak olduğundan saf haliyle kullanılmaz - alaşımları çoğunlukla yaygındır (en ünlüsü duralumindir).
Çeşitli ısı eşanjörlerinde asıl önemli olan fazla enerjinin ısıya salınma hızıdır. çevre. Bu sorun, radyatörün bir fan kullanılarak yoğun bir şekilde üflenmesiyle çözülür. Aynı zamanda, alüminyumun daha düşük ısı iletkenliği pratikte soğutma kalitesini etkilemez ve ekipman ve cihazlar çok daha hafif ve daha ucuzdur (örneğin bilgisayarlar ve ev aletleri). Son zamanlarda üretimde klima sistemlerindeki bakır boruların alüminyum borularla değiştirilmesi yönünde bir eğilim ortaya çıkmıştır.
Bakır, radyo endüstrisinde ve elektronikte iletken bir malzeme olarak pratikte yeri doldurulamaz. Yüksek sünekliği nedeniyle çapı 0,005 mm'ye kadar olan tellerin çekilmesinde ve diğer çok ince iletken bağlantıların yapılmasında kullanılabilir. elektronik cihazlar. Alüminyumdan daha yüksek iletkenlik sağlar minimum kayıp ve radyo elemanlarının daha az ısınması. Termal iletkenlik, çalışma sırasında üretilen ısıyı cihazların dış elemanlarına (muhafaza, besleme kontakları (örneğin mikro devreler, modern mikroişlemciler) etkili bir şekilde gidermenizi sağlar).
Bakır şablonlar, çelik bir parçanın kaplanması gerektiğinde kaynakta kullanılır. istenilen şekil. Yüksek ısı iletkenliği, bakır şablonun kaynaklı metale bağlanmasına izin vermeyecektir. Alüminyumun erime veya yanma ihtimali yüksek olduğundan bu gibi durumlarda kullanılamaz. Bakır aynı zamanda karbon ark kaynağında da kullanılır - bu malzemeden yapılmış bir çubuk, tüketilmeyen bir katot görevi görür.
3
Birçok durumda düşük ısı iletkenliği istenilen özellik– ısı yalıtımının temeli budur. Isıtma sistemlerinde bakır boruların kullanılması birçok soruna yol açmaktadır. büyük kayıplarŞebeke ve diğer malzemelerden yapılmış dağıtımları kullanırken olduğundan daha fazla ısı. Bakır boru hatları daha dikkatli ısı yalıtımı gerektirir.
Bakır, yeterli ısı iletkenliğini sağlayan yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. karmaşık süreç kurulum ve kendine has özellikleri olan diğer işler. Bakırın kaynaklanması, lehimlenmesi ve kesilmesi, çeliğe göre daha yoğun ısıtma ve genellikle metalin ön ısıtma ve eşzamanlı ısıtmasını gerektirir.
Bakır gaz kaynağı yaparken, aynı kalınlıktaki çelik parçalara göre 1-2 sayı daha yüksek güce sahip torçların kullanılması gerekir. Bakır 8-10 mm'den kalınsa, iki hatta üç torçla çalışılması önerilir (genellikle biriyle kaynak yapılır ve diğerleriyle ısıtma yapılır). Kaynak çalışması sürüyor alternatif akım elektrotlara artan metal sıçraması eşlik eder. 300 mm'lik yüksek kromlu çelik kalınlığı için yeterli bir kesici, 150 mm kalınlığa kadar pirinç, bronz (bakır alaşımları) ve yalnızca 50 mm kalınlığa kadar saf bakırın kesilmesi için uygundur. Tüm işler sarf malzemeleri için önemli ölçüde daha yüksek maliyetler içerir.
4
Bakır elektronikteki ana bileşenlerden biridir ve tüm mikro devrelerde kullanılır. Akımın geçmesiyle oluşan ısıyı ortadan kaldırır ve dağıtır. Saat frekansı arttıkça işlemci ve diğer devre elemanlarının ısınması nedeniyle bilgisayarların hızı sınırlıdır. Aynı anda çalışan birkaç çekirdeğe bölünme ve aşırı ısınmayla mücadelenin diğer yöntemleri kendilerini tüketti. Şu anda, daha yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine sahip iletkenlerin elde edilmesine yönelik gelişmeler devam etmektedir.
Bilim insanları tarafından yakın zamanda keşfedilen grafen, bakır iletkenlerin ısıl iletkenliğini ve ısıyı dağıtma yeteneklerini önemli ölçüde artırabilir. Deney sırasında bakırın her tarafı grafenle kaplandı. Bu, iletkenin ısı transferini %25 oranında artırdı. Bilim adamlarının açıkladığı gibi, yeni madde ısı transferinin yapısını değiştiriyor ve enerjinin metal içinde daha serbestçe hareket etmesini sağlıyor. Buluş tamamlanma aşamasındadır - deney sırasında çok fazla bakır iletken kullanılmıştır. büyük boyutlar işlemcide olduğundan.
