Fyzikálne vlastnosti hliníka a medi: tepelná vodivosť

Tento strieborný kov sa používa v mnohých odvetviach: automobilový priemysel, lietadlá, stavebníctvo a samozrejme v odvetví výroby elektrickej energie. Hliník je 13. členom periodickej tabuľky Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. V súčasnosti sa odhaduje, že to predstavuje asi 8% z celkovej hmotnosti pevnej kôry a je chemický prvok 3 na prevalenciu na planéte Zem, čo vykonáva len kyslík a kremík.

História objavu

Ale pretože hliník má vysokú chemickú aktivitu, vo svojej čistej forme to je prakticky nenachádza v prírode, takže na rozdiel od mnohých iných kovov neho stal jediným známym na začiatku XIX storočia, kedy bol oficiálne dostal hliníka.

V roku 1824 dostal dánsky fyzik hliník prvýkrát v procese elektrolýzy. Hoci kov obsahoval prísady ortuti a draslíka, tento prípad je prvým dokázaným prípadom získania hliníka v laboratórnych podmienkach.

Názov vedca, ktorý viedol k revolučnej metóde, bol Hans Christian Oersted. Trvalo to však takmer pol storočia vyvíjať technológie na získanie v priemyselnej výrobe. Najviac prirodzený hliník sa nachádza v zložení minerálov kamenca. Práve vďaka tomuto minerálu dostal hliník svoje meno, ktoré v latinčine ozvučuje Alumen.

Hliníková ruda

V modernom svete je hliník široko používaný pri výrobe hliníka - bauxitu. Bauxit je ílovitá hornina, ktorá zahŕňa rôzne modifikácie hydroxidu nečistotami, ako je chróm, kremík, titán, síra, vanád, uhličitany horčíka, vápnika a železa.

V bauxitoch sa nachádza takmer polovica tabuľky chemických prvkov Mendelejeva. Hodnota tejto rudy je okrem toho jedna tona hliníka extrahovaná zo štyroch ton bauxitu, Hodnota pre odvetvie má aj nečistoty. Z bauxitu v procese spracovania sa získa biely prášok - oxid hlinitý (Al2O3), ktorý sa nazýva aj "oxid hlinitý". Z kovu oxidu hlinitého je kov vyrábaný elektrolýzou v moderných podnikoch.

Úloha výroby elektrickej energie vo výrobe

Výroba hliníka spotrebuje obrovské množstvo elektrickej energie. Za účelom získania jednej tony kovu, energia vynaložená natoľko, že to bude stačiť pre potreby 100 bytu doma dobu jedného mesiaca. Menovite 15 MW * h. Preto väčšina z hliníka závody sa nachádzajú v blízkosti vodných elektrární, jadrových elektrární, alebo majú svoje vlastné tepelnej elektrárne, rovnako ako vyvinuté konštrukcii elektrických energetických systémov a sietí.

Vlastnosti hliníka

V hliníku je zriedkavá kombinácia takých vlastností, ako sú:

• nízka hmotnosť;
• plastová, elektrická vodivosť;
• možnosť vytvárania zliatin s inými kovmi.

Povrch hliníka je vždy pokrytý veľmi tenkým oxidovým filmom, ktorý je veľmi silný a neumožňuje koróziu hliníka. toto materiál v horúcom i chladnom stave možno ľahko spracovať tlakom. Takéto metódy spracovania ako valcovanie, razenie, ťahanie sa často vyrábajú v podniku pri výrobe určitých častí.

Ďalšia hodnota hliníka spočíva v tom, že je netoxický, nespáľa a nepotrebuje ďalšie farbenie: jeho použitie v automobilovom a leteckom priemysle je nepostrádateľným prvkom. prekvapujúce ťažnosť hliník: z sa podarilo vyrobiť fólie, a veľmi malú hrúbku drôtu 4 um, a hrúbka fólie - dosiahnuť trikrát tenšie než ľudský vlas.

Vzhľadom na schopnosť hliníka tvoriť zlúčeniny s veľkou skupinou chemických prvkov sa objavila veľká skupina zliatin. Napríklad, kombinácia hliníka a zinku sa používa pri vytváraní rôznych typov plášťov a dosiek telefóny, hliníka v kombinácii horčíka a kremíka používajú pri výrobe rôznych typov motorov, pozostávajúce z prevodových prvkov a rôznych motorov. V priemysle elektrickej energie sa používajú rôzne zliatiny.

Moderná veda naďalej skúma a vymýšľa najnovšie typy hliníkových zliatin. V súčasnosti neexistuje odvetvie, kde sa hliník nepoužíva. Môžeme s istotou povedať, že tieto druhy priemyslu, ako je letectvo, letectvo, energetika, automobilový priemysel, potravinárstvo, elektronický dostal svoje moderné vývojové vďaka hliníka a jeho zliatin.

Je nemožné neuviesť takú dôležitú vlastnosť ako tepelná vodivosť. Koniec koncov, táto vlastnosť kovu je potrebná pri výrobe vykurovacích systémov, elektrických výrobkov, v automobilových a leteckých budovách, pri výrobe brzdových systémov a podobne. Tepelná kapacita je proces prenosu tepelnej energie do fyzických telies alebo ich častíc z horúcich objektov na studené na základe Fourierovho zákona. Súťažiacim s hliníkom v tejto oblasti je meď.

Ktorý kov má vysokú tepelnú vodivosť? Nie je to absolútne jednoznačná otázka. Je známe, že tepelná vodivosť hliníka je menšia ako meď pri miernych teplotách, ale pokiaľ ide o nízkych teplotách, a to pri teplote 50 ° K, pričom tepelná vodivosť hliníka sa výrazne zvyšuje, zatiaľ čo tepelná vodivosť medi sa znižuje. Teplota topenia hliníka je 933,61 K, je to asi 660 ° C, v tom čase sa znižujú vlastnosti AI, ako je tepelná vodivosť a hustota.

Hustota strieborného kovu závisí od jeho teploty a závisí od jeho stavu. Tak pri teplote 27 ° C je hustota hliníka 2697 kg / m3 a pri teplote topenia 660 ° C, jeho hustota sa rovná 2368 kg / m3. Zníženie hustoty kovu ako funkcie teploty je dôsledkom jeho rozšírenia pri priamom zahriatí.

Tabuľky s vlastnosťami hliníka a medi

Ďalej uvažujte tabuľky fyzikálnych vlastností a tepelnej vodivosti hliníka a medi pri rôznych teplotách.

• hustota Cu a Al, kg / m3;
• špecifické teplo Cu a Al, J / (kg · K);
• tepelná difuzivita Cu a Al, m2 / s;
• tepelná vodivosť Cu a Al, W / (mK);
• špecifický elektrický odpor Cu a Al, Ohm · m;
• Lorentzova funkcia Cu a Al;

Tabuľka fyzikálnych vlastností hliníka

Tabuľka fyzikálnych vlastností medi

Z vyššie uvedeného jasne vyplýva, že hliník je prioritou kov priemysel, ale má ešte jednu vlastnosť: kov a jeho zliatiny môžu byť rafinérie, opakovane navyše bez straty svojich vlastností. Okrem iného je to ekonomickejšie ako ťažba z rudy. Takže pri jednej elektrickej energii úspory presahujú 14 kW / h. Odhaduje sa, že 75% všetkých hliníka a zliatin vyrobených v minulosti sa stále používa.