Entre la gran cantidad de parámetros, la caracterización de los metales existe y un concepto de este tipo como conductividad térmica. Su valor es difícil de sobreestimar. Este parámetro se usa al calcular piezas y nodos. Por ejemplo, engranajes de engranajes. En general, toda una sección de ciencia llamada termodinámica se dedica a la termodinámica.
¿Qué es la conductividad térmica y la resistencia térmica?
La conductividad térmica de los metales se puede describir de esta manera, esta es la capacidad de los materiales (gas, líquido, etc.) para transferir el exceso de energía térmica de las partes precalentadas del cuerpo hasta el frío. La transferencia se realiza mediante partículas elementales que se movían libremente, que incluyen electrones y etc. átomos.
El proceso de intercambio de calor en sí mismo ocurre en cualquier cuerpo, pero el método de transferencia de energía depende en gran medida del estado agregado del cuerpo.
Además de esta conductividad térmica, es posible dar otra definición: este es un parámetro cuantitativo de las capacidades del cuerpo para llevar a cabo la energía térmica. Si comparamos las redes térmicas y eléctricas, este concepto es similar a la conductividad eléctrica.
La capacidad del cuerpo físico para prevenir la propagación de la oscilación térmica de las moléculas se llama resistencia térmica. Por cierto, algunos están sinceramente equivocados, este es el concepto con la conductividad térmica.
El concepto de coeficiente de conductividad térmica.
El coeficiente de conductividad térmica se denomina valor que es igual a la cantidad de calor transferido a través de la unidad de superficie en un segundo.
La conductividad térmica del metal se instaló en 1863. Fue entonces cuando se demostró que los electrones libres corresponden a la transmisión de calor, que en el metal es un gran conjunto. Es por eso que el coeficiente de conductividad térmica de los metales es significativamente más alto que el de los materiales dieléctricos.
¿De qué depende la conductividad térmica de
La conductividad térmica es un valor físico y, en su mayor parte, depende de la temperatura, la presión y el tipo de sustancia. La mayoría de los coeficientes están determinados por la forma experimental. Para esto, se han desarrollado muchos métodos. Los resultados se reducen a las tablas de referencia, que luego se utilizan durante varios cálculos científicos y de ingeniería.
Los cuerpos tienen diferentes temperaturas y con el intercambio térmico (la temperatura) se distribuirán de manera desigual. En otras palabras, es necesario saber cómo depende el coeficiente de conductividad térmica a la temperatura.
Numerosos experimentos muestran que muchos materiales tienen un vínculo entre el coeficiente y la conductividad térmica en sí es lineal.
La conductividad térmica de los metales se debe a la forma de su celosía de cristal.
En muchos sentidos, el coeficiente de conductividad térmica depende de la estructura del material, el tamaño de sus poros y la humedad.
Cuando se toma en cuenta el coeficiente de conductividad térmica.
Los parámetros de la conductividad térmica no se tienen necesariamente en cuenta durante la elección de materiales para encerrar estructuras: paredes, superposiciones, etc. en las habitaciones, donde las paredes están hechas de materiales de alta conducción de calor durante la temporada fría serán bastante frescos. La decoración de la habitación no ayudará. Para evitar evitar la pared, debe hacerse bastante grueso. Esto seguramente implicará un aumento en el costo de los materiales y el trabajo.
Es por eso que el diseño de las paredes proporciona el uso de los bajos materiales de conductividad térmica (lana mineral, espuma, etc.).
Indicadores para acero
- En materiales de referencia en la conductividad térmica de diversos materiales, los datos proporcionados en los aceros de diferentes marcas están particularmente ocupados.
Por lo tanto, los materiales de referencia contienen datos experimentales y calculados de los siguientes tipos de aleaciones de acero:
resistente a la corrosión, temperatura elevada; - diseñado para la producción de resortes, herramientas de corte;
- saturado por aditivos aleados.
Las tablas resumieron indicadores que se recolectaron para aceros en el rango de temperatura de -263 a 1200 grados.
Los indicadores promediados son para:
- aceros de carbono 50 - 90 w / (m × granizo);
- aleaciones resistentes a la corrosión, resistentes al calor y resistentes al calor que pertenecen a martensíticos, de 30 a 45 w / (m × HRAD);
- aleaciones que pertenecen al austenítico de 12 a 22 w / (M × graduado).
En estos materiales de referencia, se publican la información y las propiedades de hierro fundido.
Los coeficientes de conductividad térmica de aluminio, cobre y aleaciones de níquel.
Durante los cálculos de metales y aleaciones no ferrosos, los diseñadores aplican materiales de referencia ubicados en tablas especiales.
Presentan materiales en la conductividad térmica de metales y aleaciones no ferrosas, excepto en esta información de datos sobre la composición química de las aleaciones. Los estudios se llevaron a cabo a temperaturas de 0 a 600 ° C.
De acuerdo con la información recopilada en estos materiales de tabla, se puede ver que los metales no ferrosos con alta conductividad térmica de las aleaciones se basan en el magnesio y el níquel. A los metales en los que la baja conductividad térmica incluye nichrome, invar y algunos otros.
La mayoría de los metales tienen una buena conductividad térmica, uno tiene más, en otros menos. Los metales con buena conductividad térmica incluyen oro, cobre y otros. Los bajos materiales de conductividad térmica incluyen estaño, aluminio, etc.
La alta conductividad térmica puede ser la dignidad y la desventaja. Todo depende del alcance de la aplicación. Para, un ejemplo, la alta conductividad térmica es buena para los utensilios de cocina. Los materiales con baja conductividad térmica se utilizan para crear un compuesto detallado de piezas metálicas. Hay familias completas de aleaciones hechas sobre la base de la lata.
Desventajas de alta conductividad térmica de cobre y sus aleaciones.
El cobre tiene un valor mucho mayor que el aluminio o el latón. Pero mientras tanto, este material tiene una serie de desventajas asociadas con sus partidos positivos.
La alta conductividad térmica de este metal obliga a la creación de condiciones especiales para su procesamiento. Es decir, los espacios en blanco de cobre deben calentarse con mayor precisión que el acero. Además, a menudo, antes de comenzar el procesamiento, el calentamiento preliminar o acompañante.
No debemos olvidar que las tuberías hechas de cobre implican que se llevará a cabo el aislamiento térmico completo. Esto es especialmente cierto para aquellos casos en que el sistema de calefacción se recoge de estos tubos. Esto aumenta significativamente el costo del trabajo de instalación.
Ciertas dificultades surgen y al usar la soldadura de gas. Para realizar el trabajo, se requiere una herramienta más poderosa. A veces, para procesar el cobre con un espesor de 8 a 10 mm, puede ser necesario usar dos, o incluso tres quemadores. En este caso, uno de ellos está soldando la tubería de cobre, y el resto se involucra en ella con calefacción. Todos los demás trabajos con cobre requieren más consumibles.
Trabajar con cobre requiere el uso y la herramienta especializada. Por ejemplo, al cortar partes de bronce o latón con un espesor de 150 mm necesitará un cortador que pueda funcionar con acero con una gran cantidad de cromo. Si se usa para manejar el cobre, el grosor máximo no excederá de 50 mm.
¿Es posible aumentar la conductividad térmica del cobre?
No hace mucho tiempo, un grupo de científicos occidentales realizó una serie de estudios para mejorar la conductividad térmica de cobre y sus aleaciones. Para trabajar, utilizaron películas hechas de cobre, con una capa delgada de grafeno aplicado a su superficie. Para aplicarlo, utilizaron la tecnología de su deposición del gas. Durante los estudios, se utilizaron una pluralidad de dispositivos que fueron llamados a confirmar la objetividad de los resultados obtenidos.
Los resultados de la investigación mostraron que el grafeno posee una de la conductividad térmica más alta. Después de que se puso en un sustrato de cobre, la conductividad térmica cayó un poco. Pero, al realizar este proceso, el cobre se calienta y los granos aumentan en ella, y los electrones resultantes aumentan.
Al calentar el cobre, pero sin aplicar este material, los granos han conservado su tamaño.
Una de las citas de cobre es una descarga de calor adicional de circuitos electrónicos y eléctricos. Uso de la pulverización de grafeno Esta tarea se resolverá mucho más eficiente.
Influencia de la concentración de carbono.
El acero con bajo contenido de carbono tiene alta conductividad térmica. Es por eso que los materiales de esta clase se utilizan para la fabricación de tuberías y refuerzo para ello. La conductividad térmica de los aceros de este tipo se encuentra en el rango de 47-54 w / (m × k).
Importancia en la vida cotidiana y en la producción.
El uso de la conductividad térmica durante la construcción.
Cada material tiene su propia conductividad térmica. Cuál es su valor más bajo, que, respectivamente, por debajo del nivel de intercambio de calor entre el entorno externo e interno. Esto significa que en el edificio construido de un material de conductividad térmica bajo, en invierno será cálido, y en el verano es fresco.
Al construir varios edificios, incluidos los edificios residenciales, sin conocimiento sobre la conductividad térmica de los materiales de construcción, no es necesario. Al diseñar estructuras de construcción, es necesario tener en cuenta los datos sobre las propiedades de tales materiales como concreto, vidrio, lana mineral y muchos otros. Entre ellos, la conductividad térmica limitante pertenece al concreto, que se está referente, es 6 veces menos en la madera.
Sistemas de calefacción
La tarea clave de cualquier sistema de calefacción es la transferencia de energía térmica del refrigerante a la habitación. Para tal calentamiento, se utilizan baterías o radiadores de calefacción. Son necesarios para la transferencia de energía térmica en las instalaciones.
- El radiador de calefacción es una construcción en el interior, que mueve el refrigerante. Las principales características de este producto incluyen:
material de donde se fabrica; - tipo de diseño;
- tamaños, incluyendo el número de secciones;
- indicadores de transferencia de calor.
Es la transferencia de calor y un parámetro clave. La cosa es que determina la cantidad de energía que se transmite desde el radiador a la habitación. Cuanto más este indicador, menor será la pérdida de calor.
Hay tablas de referencia que determinan los materiales óptimos para su uso en sistemas de calefacción. De los datos que se colocan en ellos, queda claro que el cobre se considera el material más eficiente. Pero, debido a su alto precio y ciertas dificultades tecnológicas asociadas con el procesamiento del cobre, su uso no es tan alto.
Es por eso que los modelos hechos de acero o aleaciones de aluminio se utilizan cada vez más. A menudo, también se utilizan la combinación de diversos materiales, como el acero y aluminio.
Cada fabricante de radiadores, cuando se marca los productos preparados, debe indicar una característica tan característica como el poder del retorno térmico.
En el mercado de sistemas de calefacción, puede comprar radiadores hechos de hierro fundido, acero, aluminio y bimetal.
Métodos para estudiar los parámetros de conductividad térmica.
Al estudiar los parámetros de conductividad térmica, es necesario recordar que las características de un metal en particular o sus aleaciones del método de su producción. Por ejemplo, los parámetros del metal obtenido por la fundición pueden diferir significativamente de las características del material realizado de acuerdo con los métodos de metalurgia en polvo. Las propiedades del metal en bruto son fundamentalmente diferentes de la que ha pasado a través del procesamiento térmico.
La inestabilidad térmica, es decir, la transformación de las propiedades individuales del metal después de la exposición a altas temperaturas es común a casi todos los materiales. Como ejemplo, se pueden dar los metales que los metales después de una larga exposición de diferentes temperaturas son capaces de lograr diferentes niveles de recristalización, y esto se refleja en los parámetros de la conductividad térmica.
Puede decir lo siguiente: cuando realiza estudios de los parámetros de conductividad térmica, es necesario utilizar muestras de metales y sus aleaciones en un estado tecnológico estándar y cierto, por ejemplo, después del procesamiento térmico.
Por ejemplo, hay requisitos para la molienda de metal para su investigación utilizando métodos de análisis térmico. De hecho, ese requisito existe cuando realiza una serie de estudios. También ocurre un requisito, como la fabricación de platos especiales y muchos otros.
La menorMasibilidad de los metales pone una serie de restricciones al uso de métodos de investigación termófisos. El hecho es que este método de conducción realiza investigaciones requiere muestras de calentamiento al menos dos veces, en un cierto rango de temperatura.
Un método se llama relajante y dinámico. Está diseñado para realizar mediciones en masa de capacidad de calor de metales. En este método, la curva de transición de la temperatura de la muestra se registra entre sus dos estados estacionarios. Este proceso es una consecuencia de la potencia de calentamiento de la potencia térmica a la muestra de prueba.
Este método se puede llamar relativo. Utiliza las muestras sujetas y comparativas. Lo principal es que las muestras tenían la misma superficie emisora. Al realizar estudios, la temperatura que actúa en las muestras debe variar cada vez más, mientras que cuando los parámetros especificados logran los parámetros especificados, es necesario soportar una cierta cantidad de tiempo. La dirección de cambio de temperatura y su paso deben seleccionarse de tal manera que la muestra diseñada para las pruebas se calentó uniformemente.
En estos momentos, se comparan los flujos térmicos y la relación de transferencia de calor se determinará como la diferencia en las fluctuaciones de la temperatura.
A veces, en el proceso de estos estudios, la fuente del calentamiento indirecto del estudio en estudio y la muestra comparativa.
Se pueden crear cargas térmicas adicionales en una de las muestras en comparación con la segunda muestra.
¿Qué método de medición de la conductividad térmica es la más adecuada para su material?
Hay métodos para medir la calidez, como LFA, GHP, HFM y TCT. Se diferencian entre sí con dimensiones y parámetros geométricos de muestras utilizadas para probar la conductividad térmica de los metales.
Estas reducciones se pueden descifrar como:
- Ghp (método de zona de seguridad caliente);
- HFM (método de flujo de calor);
- TCT (método de alambre caliente).
Los métodos anteriores se utilizan para determinar los coeficientes de varios metales y sus aleaciones. Al mismo tiempo, utilizando estos métodos, participe en el estudio de otros materiales, como las células minerales o los materiales refractarios.
Las muestras de metales en los que se realizan los estudios, tienen dimensiones dimensionales de 12.7 × 12.7 × 2.
En muchas industrias de la industria moderna, dicho material es muy utilizado como cobre. La conductividad eléctrica de este metal es muy alta. Esto explica la conveniencia de su uso principalmente en ingeniería eléctrica. Se obtienen cobre con excelentes conductores de rendimiento. Por supuesto, este metal se usa no solo en la ingeniería eléctrica, sino también en otras industrias. Su relevancia se explica, entre otras cosas, como sus cualidades como resistencia a la destrucción de la corrosión en varios medios agresivos, refractarios, plasticidad, etc.
Referencia histórica
El cobre es un metal conocido por una persona con antigüedad profunda. Un conocido temprano de las personas con estos materiales es principalmente una naturaleza generalizada en forma de pepitas. Muchos científicos creen que era el cobre que era el primer metal, una persona restaurada de los compuestos de oxígeno. Una vez que las rocas simplemente se calientan en el orificio y se agitan fuertemente, como resultado de lo que estaban crackizando. Más tarde, la recuperación del cobre comenzó a producirse en incendios con la adición de carbón y pieles de relleno. Mejorar este método, en última instancia, condujo a la creación, incluso más tarde, este metal comenzó a recibir el método de los minerales de fusión oxidativos.
Cobre: \u200b\u200bconductividad material
En un estado tranquilo, todos los electrones libres de cualquier metal giran alrededor del núcleo. Al conectar una fuente externa de exposición, se construyen en una secuencia determinada y se convierten en operadores actuales. El grado de capacidad de metal para pasar a través de él último y se llama conductividad eléctrica. La unidad de su medición en el CIR internacional es Siemens, definida como 1 cm \u003d 1 ohm -1.
La conductividad eléctrica de cobre es muy alta. En este indicador, supera todos los metales no denominados. Mejor su corriente pasa solo la plata. La conductividad eléctrica del cobre es de 57x104 cm -1 a una temperatura de +20 ° C. Gracias a este artículo, este metal es actualmente el conductor más común de todos usados \u200b\u200ben fines industriales y nacionales.
El cobre perfectamente resiste permanente y también se caracteriza por la confiabilidad y la durabilidad. Entre otras cosas, este metal se caracteriza por un alto punto de fusión (1083.4 ° C). Y esto, a su vez, permite cobre durante mucho tiempo trabajar en el estado calentado. De acuerdo con la prevalencia, solo el aluminio puede competir con este metal puede competir con este metal.
El efecto de las impurezas en la conductividad eléctrica del cobre.
Por supuesto, en nuestro tiempo, se utilizan técnicas mucho más avanzadas para funditar este metal rojo que en la antigüedad. Sin embargo, hoy es casi imposible conseguir un Cu completamente limpio. En el cobre siempre hay varios tipos de impurezas. Puede ser, por ejemplo, silicona, hierro o berilio. Mientras tanto, cuantas más impurezas en el cobre, cuanto menor sea el indicador de su conductividad eléctrica. Para la fabricación de cables, por ejemplo, solo suficiente metal puro adecuado. Según las regulaciones, es posible utilizar el cobre con la cantidad de impurezas que no exceda el 0,1%.
Muy a menudo en este metal contiene un cierto porcentaje de azufre, arsénico y antimonio. La primera sustancia reduce significativamente la plasticidad del material. La conductividad eléctrica de cobre y azufre es muy diferente. La corriente no gasta esta ingesta. Es decir, es un buen aislante. Sin embargo, la conductividad eléctrica del azufre de cobre no afecta a casi no. Lo mismo se aplica a la conductividad térmica. Con antimonio y arsénico hay una imagen inversa. Estos elementos de conductividad eléctrica de cobre pueden reducir significativamente.
Aleaciones
El tipo de aditivos diversos se puede usar y específicamente para aumentar la resistencia de un material de plástico como el cobre. Su conductividad eléctrica también se reducen. Pero su aplicación le permite extender significativamente la vida útil de los diversos tipos de productos.
La mayoría de las veces, CD (0.9%) se utiliza como una resistencia de cobre incrementada. Como resultado, se obtiene bronce de cadmio. Su conductividad es el 90% de la conductividad del cobre. A veces, en lugar de cadmio, el aluminio también se usa como un aditivo. La conductividad de este metal es el 65% del mismo indicador de cobre. Para aumentar la resistencia de los cables en forma de aditivos, se pueden aplicar otros materiales y sustancias: estaño, fósforo, cromo, berilio. Como resultado, se obtiene el bronce de una determinada marca. La conexión de cobre con zinc se llama latón.
Características de las aleaciones.
Puede depender no solo de la cantidad de impurezas disponibles en ellas, sino también de otros indicadores. Por ejemplo, con un aumento en la temperatura de calentamiento, la capacidad de cobre para saltar a sí misma disminuye. Afecta la conductividad eléctrica de un cable de este tipo incluso el método de su fabricación. En la vida cotidiana y la producción se pueden usar ambos conductores de cobre recocidos suaves y alterados sólidos. En la primera especie, la capacidad de omitir la corriente anterior.
Sin embargo, la mayoría de los efectos, por supuesto, los aditivos utilizados y su cantidad en la conductividad eléctrica del cobre. La siguiente tabla representa la información integral del lector sobre la capacidad de pasar la corriente de las aleaciones más comunes de este metal.
Aleación | Estado (O - recocido, ducto t-sólido) | Electricidad (%) |
Cobre limpio | ||
Bronce de estaño (0.75%) | ||
Cadmio Bronce (0.9%) | ||
Bronce de aluminio (2.5% A1, 2% SN) | ||
Bronce fosforoso (7% SN, 0.1% ρ) | ||
La conductividad eléctrica de latón y cobre es comparable. Sin embargo, en el primer metal, este indicador, por supuesto, es ligeramente más bajo. Pero al mismo tiempo es más alto que el de Bronce. Como conductor, el latón es bastante ancho. Ella pierde peor cobre, pero al mismo tiempo es más barato. La mayoría de las veces, desde latón, póngase en contacto, clips y varias piezas para equipos de radio.
Altas aleaciones de cobre de resistencia.
Dichos materiales conductores se utilizan principalmente en la fabricación de resistencias, risostatos, instrumentos de medición y dispositivos de calefacción eléctrica. La mayoría de las veces, las aleaciones de cobre de KonstantA y Manganin se utilizan para este propósito. La resistencia específica de la primera (86% de CU, 12% Mn, 2% NI) es de 0.42-0.48 MCOM / M, y el segundo (60% CU, 40% NI) - 0.48-0.52 MC / M.
Comunicación con coeficiente de conductividad térmica.
Cobre - 59 500,000 cm / m. Este indicador, como ya se mencionó, es fiel, pero solo a una temperatura de +20 o C entre la conductividad térmica de cualquier metal y la conductividad específica, hay una cierta conexión. Establece su ley Vidman - Franz. Se realiza para metales a altas temperaturas y se expresa en una fórmula de este tipo: k / γ \u003d π 2/3 (k / e) 2 t, donde y es una conductividad específica, K es una constante de Boltzmann, E es una carga elemental .
Por supuesto, hay una conexión similar y en un metal tal como el cobre. La conductividad térmica y la conductividad eléctrica de la misma es muy alta. En el segundo lugar después de la plata, está en ambos indicadores.
Conexión de alambres de cobre y aluminio.
Recientemente, el equipo eléctrico se ha utilizado en la vida y la industria cotidianos. En el momento de la URSS, el cableado se realizó principalmente de aluminio barato. Los nuevos requisitos de sus características operativas, lamentablemente, ya no corresponden. Por lo tanto, hoy en día en la vida cotidiana y en la industria se cambian a menudo en el cobre. La principal ventaja de este último, además del refractario, es que durante el proceso oxidativo, sus propiedades conductoras no se reducen.
A menudo, al actualizar, los aluminio y los cables de cobre deben estar conectados. Es imposible hacerlo directamente. En realidad, la conductividad eléctrica de aluminio y cobre difiere demasiado. Pero solo en estos metales mismos. Las películas oxidativas en las propiedades de aluminio y cobre tienen desigual. Debido a esto, la conductividad en el sitio de conexión se reduce significativamente. La película oxidativa en aluminio es mucho más resistente que en el cobre. Por lo tanto, la conexión de estas dos variedades de conductores debe hacerse exclusivamente a través de adaptadores especiales. Esto puede ser, por ejemplo, las abrazaderas que contienen una pasta que protege los metales de la aparición de óxido. Esta variante de adaptadores se usa generalmente cuando está en la calle. En las instalaciones se aplican más a menudo mediante complicaciones de sucursales. Su construcción incluye una placa especial, eliminando el contacto directo entre aluminio y cobre. En ausencia de tales conductores en condiciones de hogar, en lugar de torcer los cables, se recomienda usar la lavadora y una tuerca como un "puente" intermedio directamente.
Propiedades físicas
Por lo tanto, descubrimos qué conductividad eléctrica del cobre. Este indicador puede variar dependiendo de las impurezas incluidas en este metal. Sin embargo, la demanda de cobre en la industria está determinada por las otras propiedades físicas útiles, para obtener información sobre la cual puede ser de la tabla a continuación.
Parámetro | Valor |
Grazalt Cubic, A \u003d 3.6074 Å |
|
Radio atómico | |
Calor especifico | 385.48 J / (kg · k) a +20 o |
Conductividad térmica | 394,279 w / (m · k) a +20 o |
Resistencia eléctrica | 1.68 · 10-8 Ohm · M |
Coeficiente de expansión lineal | |
Dureza | |
Fuerza de Tensión |
Propiedades químicas
De acuerdo con tales características, cobre, conductividad eléctrica y conductividad térmica de los cuales son muy altos, ocupa una posición intermedia entre los elementos de la primera tríada del octavo grupo y el primer grupo alcalino de la tabla MENDELEEV. Sus principales propiedades químicas incluyen:
tendencia a la formación compleja;
la capacidad de dar compuestos pintados y sulfuros insolubles.
La más característica del cobre es un estado bivalente. No tiene ninguna similitud con metales alcalinos. La actividad química también es pequeña. En presencia de 2 o humedad en la superficie del cobre, se forma una película de carbonato verde. Todas las sales de cobre son sustancias venenosas. En el mismo estado y en el estado bivalente, este metal forma un mayor valor muy estable para la industria tiene amoníaco.
Alcance USAL
El alto calor y la conductividad eléctrica del cobre determinan su uso generalizado en diversas industrias. Por supuesto, la mayoría de las veces este metal se utiliza en ingeniería eléctrica. Sin embargo, esta no es la única esfera de su aplicación. Entre otras cosas, se puede utilizar el cobre:
en joyería;
en arquitectura;
al ensamblar la plomería y los sistemas de calefacción;
en gasoductos.
Para la fabricación de varios tipos de joyas, se utiliza principalmente aleación de cobre con oro. Esto le permite aumentar la resistencia de la joyería para deformar y abrasionar. En la arquitectura, el cobre se puede usar al forrar techos y fachadas. La principal ventaja de tal acabado es la durabilidad. Por ejemplo, las hojas de este metal en particular están cubiertas con un techo de un hito arquitectónico ampliamente conocido, una catedral católica en la ciudad alemana de Hildesheim. El techo de cobre de este edificio protege de manera confiable su espacio interior durante casi 700 años.
Comunicación de ingeniería
Las principales ventajas de las tuberías de agua de cobre también son la durabilidad y la confiabilidad. Además, este metal es capaz de dar propiedades únicas especiales de agua, lo que lo hace útil para el cuerpo. Para ensamblar las tuberías de gas y los sistemas de calefacción, las tuberías de cobre también son adecuadas, principalmente debido a su resistencia a la corrosión y la plasticidad. En caso de aumento de emergencia en la presión, tales autopistas pueden soportar una carga mucho mayor que el acero. El único inconveniente de las tuberías de cobre es su alto costo.
Página 3.
La conductividad térmica del recubrimiento de esmalte, incluso el esmalte habitual es bastante bajo, - 0 8 - 1 0 vatios por metro Dentamento. Para comparación: conductividad térmica de hierro - 65; Acero - 70 - 80; Cobre - 330 vatios por metros grados. Con las burbujas de gas en el esmalte, lo que conduce a una disminución en la densidad aparente de ella, se reduce la conductividad térmica. Por ejemplo, a la aparente densidad de esmalte de 2,48 gramos por centímetro, la conductividad térmica cúbica es de 1 18 vatios por metro de grado, luego a la densidad aparente de 2 20 gramos por centímetro, la conductividad térmica cúbica ya es 0 46 vatios por metro.
La celosía de cristal de aluminio consiste, como en muchos otros metales, a partir de cubos grados (ver la conductividad térmica de aluminio dos veces más conductividad térmica de hierro y es igual a la mitad de la conductividad térmica del cobre. Su conductividad eléctrica es mucho más alta que la Conductividad eléctrica del hierro y alcanza el 60% de la conductividad eléctrica del cobre.
| Composición y propiedades mecánicas de algún hierro fundido de cromo. |
La aleación está bastante inclinada a la formación de cáscaras de contracción. La conductividad térmica de la aleación es aproximadamente la mitad de la conductividad térmica del hierro, que debe tenerse en cuenta en la fabricación de aparatos de calor de la hierro fundido de cromo.
En la soldadura de arco de cobre, se debe tener en cuenta que la conductividad térmica del cobre es aproximadamente seis veces la conductividad térmica del hierro. Con la fuerza de cobre, disminuye tanto que las grietas se forman a los golpes fáciles. Melts cobre a una temperatura de 1083 C.
El módulo elástico de titanio es casi el doble de menor que el módulo elástico de hierro, se encuentra en un nivel con el módulo de aleaciones de cobre y es significativamente mayor que la del aluminio. Conductividad térmica de titanio: es aproximadamente el 7% de la conductividad térmica del aluminio y el 16 al 5% de la conductividad térmica del hierro. Esto es necesario para tener en cuenta cuando el metal se calienta para el procesamiento de presión y durante la soldadura. La resistencia eléctrica de titanio es aproximadamente 6 veces más que hierro y 20 veces más que aluminio.
El módulo elástico de titanio es casi el doble de menor que el módulo elástico de hierro, se encuentra en un nivel con el módulo de aleaciones de cobre y es significativamente mayor que la del aluminio. La conductividad térmica, el titanio es bajo: es aproximadamente el 7% de la conductividad térmica del aluminio y el 16 al 5% de la conductividad térmica del hierro.
Este material tiene una resistencia mecánica satisfactoria y una resistencia química extremadamente alta a casi todos, incluso los reactivos químicos más agresivos, con la excepción de agentes oxidantes fuertes. Además, difiere de todos los demás materiales no metálicos por alta conductividad térmica, más del doble de la conductividad térmica del hierro.
Todos estos requisitos son satisfactorios de acero estructural de hierro, carbono y baja aleación con bajo contenido de carbono: temperatura de fusión de hierro 1535 s, quemando 1200 ° C, temperatura de fusión de óxido de hierro - 1370 C. El efecto térmico de las reacciones de oxidación suficientemente alto: FE 0 5O2 FEO 64 3 KCAL / G -MOL, 3FE 2O2 FE3O4 H - 266 9 KCAL / Sr., 2FE 1 5O2 FE2O3 198 5 Kcal / Sr., y la conductividad térmica de Hierro es limitada.
Los titanio y sus aleaciones debidas a las altas propiedades fisicoquímicas se utilizan cada vez más como material estructural para la tecnología de aviación y cohetes, ingeniería química, fabricación de instrumentos, nave y ingeniería mecánica, en alimentos y otras industrias. Titán es casi dos veces más ligero que el acero, su densidad es de 4 5 g / cm3, tiene altas propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión a temperaturas normales y altas y en muchos medios activos, la conductividad térmica de titanio es casi cuatro veces más pequeños que la conductividad térmica de hierro .
Una de estas soluciones es que la punta de la superficie enfriada con soldadura solo se agarra a esta superficie, después de lo cual la unión de la tubería con la carcasa está recubierta con una resina epoxi mezclada con un polvo de hierro. La conductividad térmica de la mezcla está cerca de la conductividad térmica del hierro. Como resultado, se crea un buen contacto térmico entre la carcasa y la tubería, que mejora las condiciones de enfriamiento de la carcasa.
Todas estas condiciones satisfacen el hierro y el acero al carbono. Los óxidos FEO y FE304 están montados a temperaturas 1350 y 1400 C. La conductividad térmica del hierro en comparación con otros materiales estructurales no es grande.
Para los metales que operan a bajas temperaturas, es muy importante cómo cambia su conductividad térmica cuando cambia la temperatura. La conductividad térmica del acero con una disminución de las subidas de temperatura. El hierro limpio es muy sensible al cambio de temperatura. Dependiendo de la cantidad de impurezas, la conductividad térmica del hierro puede cambiar dramáticamente. El hierro limpio (99 7%), que contiene 0 01% C y 0 21% O2, tiene una conductividad térmica de 0 35 canales CM-1 C - 19C - AT - 173 C y 0 85 Crema CM - 10C - 10C - AT- 243.
Los más ampliamente aplicados por un hierro de soldadura, quemadores de gas, inmersión en soldadura derretida y en los hornos. Las restricciones en su aplicación son causadas solo por el hecho de que el soldador de hierro se puede soldar solo por partes de paredes delgadas a una temperatura de 350ºC, partes masivas debido a una gran conductividad térmica superior a 6 veces la conductividad térmica del hierro, soldadura. Quemadores de gas. Para intercambiadores de calor de cobre tubulares, soldando con inmersión en fundidos de sales y soldaduras. Cuando se soldando con inmersión en fusión, se usan sales, como regla general, los baños de hornos de sal. Las sales generalmente sirven como fuente de calor y tienen una acción de flujo, por lo que no se requieren flujos adicionales cuando se soldan. Cuando se soldando la inmersión en un baño con una soldadura, las partes precueltas se calientan en la masa fundida de la soldadura, que a la temperatura de la junta llena las brechas de conexión. El espejo de soldadura está protegido por carbono activado o gas inerte. La desventaja de la soldadura en los baños de sal es la incapacidad en una serie de casos de eliminación de sales o residuos de flujo.
Los metales tienen una gran cantidad de características que determinan sus cualidades operativas y la posibilidad de aplicar en la fabricación de ciertos productos. Una característica importante de todos los materiales se puede llamar conductividad térmica. Este indicador determina la capacidad del cuerpo material a la transferencia de energía térmica. La tabla de conductividad térmica se encuentra en varios libros de referencia, puede depender de sus diferentes características. Un ejemplo es que el mecanismo de transferencia de energía térmica depende en gran medida del estado agregado de la sustancia.
¿De qué depende la conductividad térmica de
Teniendo en cuenta la conductividad térmica de metales y aleaciones (la tabla se crea no solo para metales, sino también para otros materiales), debe tenerse en cuenta que el coeficiente de conductividad térmica es el indicador más importante. Depende de los puntos a continuación:
En las tablas para algunos metales y aleaciones, el coeficiente de conductividad térmica ya está indicado en la fase líquida.
Hoy en la práctica prácticamente No mida el indicador en consideración. Esto se debe al hecho de que el coeficiente de conductividad térmica con un cambio insignificante de composición química permanece casi sin cambios. Los datos Tabar se utilizan en el diseño y la realización de otros cálculos.
El concepto de coeficiente de conductividad térmica.
Para denotar el valor en consideración, se usa el símbolo λ, la cantidad de calor que se transmite por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie en el momento de la creciente temperatura. Este valor se aplica durante varios cálculos.
Descripción Las propiedades de la conductividad térmica de muchos metales se realizan de acuerdo con la fórmula K \u003d 2.5 · 10-8ΣT. Esta fórmula tiene en cuenta:
- Temperatura medida en Kelvin.
- Conductividad eléctrica.
Esta relación es la más adecuada para determinar las propiedades de los conductores en el momento de la operación durante la calefacción, pero recientemente se utiliza para medir el grado de conductividad de la energía térmica.
Los semiconductores y los aisladores tienen indicadores de conductividad térmica más bajos, que se asocia con características los edificios de su celosía de cristal..
Cuando se tiene en cuenta
Al considerar varias propiedades de los materiales, la atención se presta a menudo a la conductividad térmica. Este indicador es importante en los casos a continuación:
En conclusión, observamos que antes del desarrollo de la teoría de la cinética molecular, se consideró la transmisión de la energía térmica por un signo del flujo de la máquina de calor hipotética. La aparición de equipos modernos hizo posible estudiar la estructura de los materiales y explorar el comportamiento de las partículas cuando se expone a alta temperatura. Transmisión de energía Ocurre debido al rápido movimiento de las moléculas, que comienzan a enfrentarse, y conduce en movimiento otras moléculas que están en estado tranquilo.
La conductividad térmica es un valor físico que determina la capacidad de los materiales para llevar a cabo el calor. En otras palabras, la conductividad térmica es la capacidad de las sustancias para transmitir la energía cinética de los átomos y las moléculas a otras sustancias que están en contacto directo con ellos. En X, este valor se mide en W / (k * m) (vatio en el medidor de kelvin), que es equivalente a J / (C * M * K) (JOULE para un segundo medidor de Kelvin).
El concepto de conductividad térmica.
Es una cantidad física intensa, es decir, el valor que describe la propiedad de la materia que no depende del número de este último. Los valores intensos también son temperaturas, presión, conductividad eléctrica, es decir, estas características son las mismas en cualquier lugar en la misma sustancia. Otro grupo de cantidades físicas son extensas, que se determinan por la cantidad de sustancia, por ejemplo, la masa, el volumen, la energía y otros.
El valor opuesto para la conductividad térmica es la resistencia al calor, que refleja la capacidad del material para interferir con la transferencia de calor que pasa a través de ella. Para el material isotrópico, es decir, el material cuyas propiedades son las mismas en todas las instrucciones espaciales, la conductividad térmica es un valor escalar y se determina como la relación de flujo de calor a través de una sola área por unidad de tiempo a un gradiente de temperatura. Por lo tanto, la conductividad térmica igual a un vatio en el medidor Kelvin significa que la energía térmica en un julio se transfiere a través del material:
- en un segundo;
- a través del área de un cuadrado de un metro;
- por una distancia de un metro;
- cuando la diferencia de temperatura en las superficies ubicadas a una distancia de un metro entre sí, en el material es igual a un kelvin.
Está claro que cuanto mayor sea el valor de la conductividad térmica, mejor el material lleva calor, y viceversa. Por ejemplo, el valor de este valor para el cobre es de 380 w / (m * k), y este metal es 10,000 veces mejor para transferir el calor que el poliuretano, cuya conductividad térmica es de 0.035 w / (m * k).
Transferencia de calor a nivel molecular.
Cuando se calienta el MATERMIUM, la energía cinética promedio de los componentes de sus partículas aumenta, es decir, el nivel de trastorno aumenta, los átomos y las moléculas comienzan con mayor intensidad y con una amplitud mayor para fluctuar sobre sus posiciones de equilibrio en el material. La transferencia de calor, que, en un nivel macroscópico, puede describirse por la ley de Fourier, a nivel molecular, representa el intercambio de energía cinética entre partículas (átomos y moléculas) de la sustancia, sin transferir este último.
Esta explicación del mecanismo de conductividad térmica a nivel molecular lo distingue del mecanismo de la convección térmica, en la que se produce la transferencia de calor debido a la transferencia de la sustancia. Todos los cuerpos sólidos tienen la capacidad de conductividad térmica, mientras que la convección del calor es posible solo en líquidos y gases. De hecho, los sólidos llevan calor principalmente debido a la conductividad térmica, y líquidos y gases, si hay gradientes de temperatura en ellos, transfieren calor principalmente a procesos de convección.
Conductividad térmica de los materiales.
La capacidad pronunciada para llevar a cabo calurosamente poseer metales. Para los polímeros, la baja conductividad térmica se caracteriza, y algunos de ellos prácticamente no calientan el calor, por ejemplo, fibra de vidrio, tales materiales se denominan aisladores térmicos. Para existir uno u otro flujo de calor a través del espacio, es necesario tener alguna sustancia en este espacio, por lo tanto, en el espacio abierto (espacio vacío), la conductividad térmica es cero.
Cada material homogéneo (homogéneo) se caracteriza por un coeficiente de conductividad térmica (denotado por la letra griega de la lambda), es decir, el valor que determina cuánto calor debe transferirse a través de un área de 1 m² para que en un segundo , pasando por la carrera del material en un medidor, la temperatura en sus extremos ha cambiado en 1 k. Esta propiedad es inherente a cada material y varía según su temperatura, por lo que este coeficiente se mide, como regla general, a temperatura ambiente. (300 k) para comparar las características de diferentes sustancias.
Si el material es inhomogéneo, por ejemplo, concreto reforzado, luego se introduce el concepto del coeficiente de conductividad térmica útil, que se mide de acuerdo con los coeficientes de sustancias homogéneas que constituyen este material.
La siguiente tabla muestra los coeficientes de conductividad térmica de algunos metales y aleaciones en W / (m * k) para una temperatura de 300 k (27 ° C):
- acero 47-58;
- aluminio 237;
- cobre 372,1-385.2;
- bronce 116-186;
- zinc 106-140;
- titán 21.9;
- tIN 64.0;
- lEAD 35.0;
- hierro 80.2;
- brass 81-116;
- oro 308.2;
- plata 406.1-418.7.
La siguiente tabla muestra los datos para sólidos no metálicos:
- fibra de vidrio 0.03-0.07;
- vidrio 0.6-1.0;
- asbesto 0.04;
- Árbol 0.13;
- parafina 0.21;
- ladrillo 0.80;
- almaz 2300.
A partir de los datos en consideración, se puede ver que la conductividad térmica de los metales es mucho mayor que la de los no metales. La excepción es el diamante, que tiene un coeficiente de transferencia de calor cinco veces más que el cobre. Esta propiedad del diamante está asociada con fuertes enlaces covalentes entre átomos de carbono, que forman su celosía de cristal. Es gracias a esta propiedad, un hombre se siente frío cuando se toca con labios al diamante. La propiedad del diamante se transfiere bien a la energía térmica utilizada en microelectrónica para eliminar el calor del chip. Y esta propiedad se utiliza en dispositivos especiales, lo que permite distinguir un diamante real de la falsificación.
En algunos procesos industriales, está tratando de aumentar la capacidad de la transferencia de calor, que se logra a expensas de buenos conductores, o al aumentar el área de contacto entre los componentes de la estructura. Ejemplos de tales estructuras son intercambiadores de calor y disipados de calor. En otros casos, por el contrario, intentan reducir la conductividad térmica, que se logra mediante el uso de los aisladores térmicos, los vacíos en estructuras y reducen el área de contacto de los elementos.
Coeficientes de aceros de transferencia de calor.
La capacidad de transmitir calor para aceros depende de los dos factores principales: composición y temperatura.
El simple acero al carbono con un aumento en el contenido de carbono reduce su participación, según los cuales también disminuyen y su capacidad para transferir el calor de 54 a 36 W / (m * k) con un cambio en el porcentaje de carbono en acero de 0,5 a 1,5%.
El acero inoxidable contiene cromo (10% o más) en su composición, que, junto con carbono, forma carburos complejos que evitan la oxidación del material, y también aumenta el potencial de metal del electrodo. La conductividad térmica del acero inoxidable es pequeña en comparación con otros acero y fluctúa de 15 a 30 W / (m * k) dependiendo de su composición. El acero cromonichel resistente al calor posee valores aún más bajos de este coeficiente (11-19 W / (M * K).
Otra clase es de acero galvanizado con un peso específico de 7,850 kg / m3, que se obtienen aplicando recubrimientos sobre acero que consiste en hierro y zinc. Dado que el zinc es más fácil de conducir calor que el hierro, la conductividad térmica del acero galvanizado será relativamente alto en comparación con otras clases de acero. Fluctúa de 47 a 58 w / (m * k).
La conductividad térmica del acero a diferentes temperaturas, como regla general, no cambia con fuerza. Por ejemplo, el coeficiente de conductividad térmica del acero 20 con la temperatura cada vez mayor de la temperatura ambiente de hasta 1200 ° C disminuye de 86 a 30 w / (m * k), y para el grado de acero 08x13, la temperatura aumenta de 100 a 900 ° C No cambia su conductividad térmica (27-28 W / (M * K).
Factores que afectan la cantidad física.
La capacidad de realizar calor depende de una serie de factores, incluida la temperatura, la estructura y las propiedades eléctricas de la sustancia.
Material de temperatura
El efecto de la temperatura sobre la capacidad de realizar el calor varía según los metales y los no metales. En metales, la conductividad se asocia principalmente con electrones libres. Según la ley de Vidmen-Franz, la conductividad térmica del metal es proporcional al producto de una temperatura absoluta, expresada en Kelvin, en su conductividad eléctrica. En metales puros con la temperatura creciente, la conductividad eléctrica disminuye, por lo que la conductividad térmica permanece aproximadamente valor constante. En el caso de las aleaciones, la conductividad eléctrica cambia poco con la temperatura creciente, por lo que la conductividad térmica de las aleaciones crece en proporción a la temperatura.
Por otro lado, la transferencia de calor en Nonmetallah se debe principalmente a las oscilaciones de la celosía y el intercambio de fonones de celosía. Con la excepción de cristales de alta calidad y bajas temperaturas, la ruta del kilometraje de fonón en la red se reduce significativamente a altas temperaturas, por lo que la conductividad térmica sigue siendo un valor constante a lo largo del rango de temperatura, es decir, es insignificante. A temperaturas por debajo de la temperatura, la disminución de la capacidad de los no metales para llevar a cabo el calor, junto con su capacidad de calor, disminuye significativamente.
Transiciones y estructuras de fase.
Cuando el material está experimentando una transición de fase del primer tipo, por ejemplo, de un estado sólido a un líquido o líquido en gas, su conductividad térmica puede cambiar. Un ejemplo vívido de tal cambio es la diferencia de este valor físico para el hielo (2.18 W / (m * k) y agua (0.90 w / (m * k).
Los cambios en la estructura cristalina de los materiales también afectan la conductividad térmica, que se explica por las propiedades anisotrópicas de varias modificaciones por completo de la sustancia de la misma composición. La anisotropía afecta la intensidad diferente de la dispersión de los fonones de celosía, los principales portadores de calor en no metdellah, y en diversas direcciones en el cristal. Aquí, un brillante ejemplo es el zafiro, cuya conductividad cambia de 32 a 35 W / (m * k) dependiendo de la dirección.
Conductividad eléctrica
La conductividad térmica en los metales cambia junto con la conductividad eléctrica de acuerdo con la ley de Vidmen Franz. Esto se debe al hecho de que los electrones de valencia, se mueven fluidamente a lo largo de la red cristalina del metal, la transferencia no solo la energía eléctrica, sino también la energía térmica. Para otros materiales, la correlación entre estos tipos de conductividad no se pronuncia, debido a la contribución menor del componente electrónico en la conductividad térmica (los fonones de celosía desempeñan el papel principal en el mecanismo del mecanismo de transferencia de calor).
Convección del proceso
El aire y otros gases suelen ser buenos insuladores térmicos en ausencia de un proceso de convección. En este principio, se basa el trabajo de muchos materiales de aislamiento térmico que contiene un gran número de pequeños vacíos y poros. Tal estructura no permite que la convección se extienda a largas distancias. Ejemplos de tales materiales obtenidos por la persona son poliestireno y aceite de silicida. En la naturaleza, en el mismo principio, tales aisladores térmicos están trabajando como pieles de animales y plumaje de aves.
Los gases ligeros, como el hidrógeno y el gel, tienen altos valores de conductividad térmica, y gases pesados, como el argón, el xenón y el radón, son los malos conductores de calor. Por ejemplo, el argón, el gas inerte, que es más pesado que el aire, se usa a menudo como un relleno de gas aislante de calor en ventanas dobles y en bombillas eléctricas. La excepción es el hexafluoruro de azufre (ElegeAZ), que es un gas pesado y tiene una conductividad térmica relativamente alta, debido a su alta capacidad de calor.