удельная теплоемкость металлов

Данный видеоурок посвящен теме « Удельная теплоемкость ». Здесь мы познакомимся с понятием удельной теплоемкости вещества : она различается для всех веществ и зависит от их химического и молекулярного состава. Рассмотрим место удельной теплоемкости в формуле для определения количества тепла и разбёрем несколько примеров на нахождение удельной теплоемкости. Дадим определение этого понятия , узнаем, какой буквой оно сказывается и в каких единицах измерения вычисляется. И познакомимся с таблицей удельной теплоемкости некоторых веществ.

Как мы уже говорили в прошлом уроке , такая величина , как количество теплоты зависит от массы тела , разницы температур и природы вещества этого тела. Вот именно род вещества будет характеризоваться такой величиной , как удельная теплоемкость тела. Рассмотрим то , как удельная теплоемкость характеризует вещество на примерах.

Когда речь идет об измерении значение удельной теплоемкости для конкретного вещества , то мы имеем право пользоваться уже измеренным приближенными значениями, которые собраны в специальной таблице удельных теплоемкость различных веществ. Пример такой таблицы вы можете увидеть на рисунке 1.

Удельная теплоемкость воды примерно в десять раз выше удельной теплоемкости железа, поэтому кастрюля нагреется десять раз быстрее воды в ней. Интересно , что удельная теплоемкость льда в два раза меньше теплоемкости воды. Поэтому лед будет нагреваться в два раза быстрее воды. Растопить лед проще , чем нагреть воду. Как ни странно звучит, но это факт.

При этом , при увеличении температуры , газ увеличивается в объеме , и нам надо ввести еще одно значение - постоянного или переменного объема, тоже повлияет на теплоемкость. Поэтому при расчетах количества теплоты для воздуха и других газов пользуются специальными графиками величин удельной теплоемкости газов в зависимости от различных факторов и условий.

В зависимости от ряда факторов, например содержания воды и жира в продуктах, их теплоемкость и удельная теплоемкость бывает разной. В кулинарии знания о теплоемкости продуктов дают возможность использовать некоторые продукты для изоляции. Если теплоизолирующими продуктами накрыть другую пищу, то они помогут этой пищи под ними дольше сохранить тепло. Если в блюд под этими теплоизолирующими продуктами высокая теплоемкость, то они и так медленно отдают тепло в окружающую среду. После того, как они хорошо прогреются, они теряют тепло и воду еще медленнее благодаря изолирующим продуктам сверху. Поэтому они дольше остаются горячими.

Чаще всего мы выбираем материалы для посуды и кухонных принадлежностей , основываясь на их теплоемкости. Это в основном касается предметов , которые напрямую контактируют с теплом , например кастрюль , тарелок , форм для выпечки , и другой аналогичной посуды. Например , для кастрюль и сковородок лучше использовать материалы с низкой теплоемкостью , например металлы. Это помогает теплая легче и быстрее передаваться от нагревателя через кастрюлю к продуктам питания и ускоряет процесс приготовления пищи.

С другой стороны , у воды очень высокая удельная теплоемкость , даже по сравнению с другими жидкостями , поэтому нужно гораздо больше энергии , чтобы нагреть одну единицу массы воды на один градус , по сравнению с веществами , удельная теплоемкость которых ниже. Вода обладает высокой теплоемкостью благодаря прочным связям между атомами водорода в молекуле воды.

Вода - один из главных составляющих всех живых организмов и растений на Земле , поэтому ее удельная теплоемкость играет большую роль для жизни на нашей планете. Благодаря высокой удельной теплоемкости воды , температура воды в растениях и температура полостной жидкости в организме животных мало меняется даже в очень холодные или очень жаркие дни.

Скрытая теплота плавления металлов. Это характеристика ( таблица 5) рядом с удельной теплоемкости металлов в значительной степени определяет необходимую мощность плавильного агрегата. Для расплавления легкоплавкого металла иногда нужно больше тепловой энергии , чем для тугоплавкого.

Удельная теплоемкость. Это количество энергии , необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти :

Чистые металлы в декоративно- прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы , цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.

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

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

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

Достаточно перспективным проводниковому материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2.8 раза больше? меди и в 1.7 раз больше? алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод с натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из другого металла. Однако натрий чрезвычайно активный химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), чем натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна предоставлять провода необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягкий и имеет малый предел прочности при деформациях.

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокую по сравнению с медью и алюминием удельное сопротивление; ? стали, то есть железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытия цинком.

Это электрическое сопротивление единицы длины проводника единичной площади сечения [ Ohm · m ], оказываемое движения носителей заряда в проводнике , а также полупроводников проводят ионы растворах , под действием потенциального электрического поля.Удельное электрическое сопротивление постоянному току с одной строны является производным понятием от электрического сопротивления проводника , а с другой -Базовый понятием электротехнического материаловедения , поскольку определяет свойства материала проводника независимо от его длины и формы вообще.

В некоторых металлов при нагревании на 100 ° сопротивление увеличивается на 40 - 50%. Есть сплавы, незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается , сопротивление электролитов (жидких проводников) , угля и некоторых твердых веществ , наоборот , уменьшается.

Удельный теплоемкость.Ето количество энергии , необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти :

Чистые металлы в декоративно- прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы , цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.

Псевдо-а-сплавы имеют преимущественно а-структуру и, вследствие дополнительного легирования B-стабиливаторами (Мп, V, Nb, Mo), - 1-5% Р-фазы. Благодаря наличию р-фазы они обладают хорошей технологической пластичностью при сохранении достоинств а-сплавов. Сплавы с низким содержанием алюминия (2-3%) обрабатываются давлением в холодном состоянии и только при изготовлении деталей сложной формы подогреваются до 500-700 ° С (ОТ4, ОТ4-1). Сплавы с большим содержанием алюминия при обработке давлением требуют подогрева до 600-800 ° С на жаропрочность сплавов кроме алюминия благоприятно влияют цирконий и кремний. Цирконий способствует увеличению растворимости p-стабилизаторов в а-фазе и повышает температуру рекристаллизации. Кремний повышает жаропрочность вследствие образования тонкодисперсных силицидов, трудно растворимых в а-фазе. Поэтому псевдо-а-сплавы с повышенным содержанием алюминия (7-8%), легированные Zr, V, Mo, Nb, Si, используются в изделиях, работающих при наиболее высоких температурах.

Технический титан хорошо обрабатывается давлением при 20-25 ° С и повышенных температурах. Из него изготавливают все виды прессованного и катаной полуфабриката (листы, трубы, проволока, поковки и др.). Ковку проводят при температуре 1000-750 ° С, горячую прокатку - на 100 ° С ниже температуры ковки. Горячей прокаткой получают листы толщиной более 6 мм, письма меньшей толщины изготавливают холодной прокаткой или с нагревом до 650-700 ° С Температура прессования 950-1000 ° С Титан хорошо сваривается аргонодуговой и всеми видами контактной сварки. Сварной шов обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности. Прочность шва составляет 90% прочности основного металла.

Использование современных методов получения легированных порошков дуговой плавкой с вращающимся анодом и недвижимым вольфрамовым катодом , електроплазменной плавкой или распылением в вакууме и других позволяет исключить загрязнение. Повышение качества полуфабрикатов и готовых деталей сложных форм может быть достигнуто в результате использования новых прогрессивных методов , таких , как горячее компактирования гранул , горячее изостатическое прессование легированных порошков ( ГИП ) с последующим спеканием в вакуума и др.

А- сплавы упрочняемые термической обработкой и применяются в отожженном состоянии.Сплавы с цирконием наиболее технологичные , но это самые дорогие из а- сплавов. В горячем состоянии сплавы куют , прокатывают и штампуют. Из сплава ПТ7М изготавливают горяче- и холоднокатаные трубы. Сплавы поставляют в виде прутков сортового проката , поковок , труб , проволоки. Они предназначены для изготовления деталей, работающих в широком диапазоне температур: от криогенных до 500 ° С.

1396.0372ms

Похожие статьи Полная обработка металла на станках по современным технологиям. .

Вход для пользователей