Проводимость металлов таблица: Металлы электропроводность — Справочник химика 21

Содержание

Металлы электропроводность — Справочник химика 21

    Электропроводность различных металлов различна. Наибольшей электропроводностью обладает серебро у других металлов электропроводность уменьшается в следующем порядке Ag, Си, Аи, Сг, А1, М , Ыа, 1г, Ве, КЬ, 2п. [c.219]

    Сопоставьте свойства п объясните различия разбавленной и концентрированной серной кислоты (действие на металлы, электропроводность, водоотнимающее действие). [c.230]

    Характерные свойства металлов — электропроводность и теплопроводность, в частности, зависят от передвижения электронов внутри решетки. Под воздействием внешнего электрического поля валентные электроны, число которых у атомов металлов невелико (1,2 или 3)-, перемещаются в направлении поля, создавая электрическую проводимость. [c.136]


    Подготовка поверхности неорганических диэлектриков К неорганическим диэлектрикам относятся керамика, стекло фарфор слюда ситаллы ферриты Металлизацию неорганических диэлектриков применяют для придания поверхности деталей свойств металла электропроводности способности к пайке, теплопроводности Металлизацию стекла используют для получения зеркал Силикатные материалы (стекло кварц ситаллы, слюда ИТ п ) подвергают сначала химическому обезжириванию а затем обработке в хромовой смеси и в растворе плавиковой кислоты 
[c. 37]

    Физические свойства определяются видом щелочного металла. Электропроводность МСС выше, чем у применяемого для этого синтеза графита, по оси а в 10 раз, по оси с в 200 раз. Температурный коэффициент электросопротивления положительный, т. е. носит металлический характер. Аналогичные изменения наблюдаются у МСС щелочной металл (Аг)-графит. 

[c.273]

    Нитриды металлических элементов, как правило, тугоплавки и мало летучи. Расплавленные нитриды щелочных металлов электропроводны. Нитриды неметаллических элементов немногочисленны, и свойства их изучены еш,е недостаточно. [c.57]

    Важное свойство металлов — электропроводность, которое обусловлено наличием подвижных в кристаллической решетке металлов электронов. При обычных условиях наилучшей электрической проводимостью из всех металлов обладает серебро. Из элементов-металлов лишь германий является полупроводником (по электрической проводимости он занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками).

Возможностью перемещения электронов объясняется и высокая теплопроводность металлов. [c.196]

    Огромное большинство неорганических тел относится к категории полупроводников. Их удельная электропроводность меньше 10 Ом см В отличие от металлов электропроводность полупроводников растет с температурой. [c.516]

    В некоторых естественных в узком смысле слова подгруппах металлов электропроводность с возрастанием заряда ядра падает. Ниже приведены для некоторых металлов значения электропроводности в обратных омах, умноженные на 10  [c.219]

    Графит хорошо проводит тепло (в 3 раза лучше ртути) и обладает близкой к металлам электропроводностью (0,1 от электропроводности ртути). И электро- и теплопроводность больше параллельно слоям, чем перпендикулярно им. Максимум теплопроводности графита наблюдается около 0°С, а электропроводности — около 600 °С. Механическая прочность графита при переходе от обычных температур к 2500 °С возрастает почти вдвое. Его сжимаемость примерно в 20 раз больше сжимаемости алмаза. Заметное окисление графита при нагревании на воздухе наступает лишь выше 700 С. [c.502]


    При Повышении температуры металла электропроводность его уменьшается. Причиной этого являются тепловые колебания положительных ионов металла. Амплитуда этих тепловых колебаний с повышением температуры увеличивается, что препятствует свободному перемещению электронов. [c.68]

    ПОЛУПРОВОДНИКИ — вещества с электронной проводимостью, величина электропроводности которых лежит между электропроводностью металлов и изоляторов. Характерной особенностью П. является положительный температурный коэффициент электропроводности (в отличие от металлов). Электропроводность П. зависит от температуры, количества и природы примесей, влияния электрического поля, света и других внешних факторов. К П. относятся простые вещества — бор, углерод (алмаз), кремний, германий, олово (серое), селен, теллур, а также соединения — карбид кремния, соединения типа filmen (инднй — сурьма, индий — мышьяк, галлий — сурьма, алюминий — сурьма), соединения двух или трех элементов, в состав которых входит хотя бы один элемент IV—VII групп периодической системы элементов Д.

И. Менделеева, некоторые органические вещества — полицены, азоаромати-ческие соединения, фталоцианин, некоторые свободные радикалы и др. К чистоте полупроводниковых материалов предъявляют повышенные требования, например, в германии контролируют примеси 40 элементов, в кремнии — 27 элементов и т. д. Тем не менее некоторые примеси придают П. определенные свойства и тип проводимости, а потому и являются необходимыми. Содержание примесей не должно превышать 10 —Ш %. П. применяются в приборах в виде монокристаллов с точно определенным содержанием примесей. Применение П. в различных отраслях техники, в радиотехнике, автоматике необычайно возросло в связи с большими преимуществами полупроводниковых приборов — они экономичны, надежны, имеют высокий КПД, малые размеры и др. 
[c.200]

    Атомы металлов в твердой и жидкой фазах образуют в основном плотноупакованные структуры. При плавлении металлов электропроводность а обычно падает примерно в 1,5—2 раза. При повышении температуры жидкого металла электропроводность уменьшается, но медленнее, чем у твердых металлов.

В жидких свинце и висмуте электропроводность почти не зависит от температуры, а у жидких цинка, кадмия и ртути она даже растет с увеличением температуры. Число электронов проводимости в единице объема жидких металлов часто почти совпадает с числом валентных электронов. Подвижность электронов в металлах, как было показано А. Р. Регелем [7], при плавлении меняется мало. Плотность жидких металлов меняется при их затвердевании незначительно. Сжимаемость жидких металлов, как и твердых, мала. Она примерно на порядок меньше сжимаемости жидких диэлектриков. 
[c.169]

    Таким образом, при добавлении титранта (МОН) ионы Н+ заменяются ионами металла, а концентрация аниона остается неизменной. До точки эквивалентности число ионных частиц неизменно, только ионы водорода замещаются на ионы металла, и поскольку подвижность ионов водорода существенно вьппе подвижности ионов металла, электропроводность раствора падает, пока не достигается точка эквивалентности. После точки эквивалентности электропроводность определяется избытком гидроксид-ионов и возрастает с увеличением коицентрации титранта.

Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием имеет У-образную форму. [c.379]

    Ковалентно-металлические связи. Полупроводники. В 6 мы уже упоминали, что наряду с металлами, обладающими большой электропроводностью, и изоляторами, которые практически ток не проводят, существует широкий класс кристаллических веществ, обладающих слабой (по сравнению с металлами) электропроводностью, причем температурная зависимость электропроводности таких кристаллов резко отлична от температурной зависимости электропроводности металлов (с повышением [c.214]

    Применение диэлектриков с металлическими покрытиями позволяет заменять легкие сплавы и цветные металлы (например, цинковые сплавы при изготовлении многих изделий сложной конфигурации), резко снижать массу и себестоимость конструкций, соединять детали пайкой, придавать их поверхности свойства металлов (электропроводность и магнитные свойства, экранирование от воздействий электрического и магнитного полей, газовых разрядов, дру- 

[c. 3]

    Исходя из этого представления о механизме собственно моющего действия присадок к моторным маслам, наибольшей собственно моющей эффективностью должны обладать присадки, которые при растворении в маслах образуют наибольшее количество частиц, несущих самый высокий электрический заряд, т. е. растворы таких присадок в маслах должны обладать наибольшей эквивалентной (по металлу) электропроводностью. 

[c.219]

    Металлы могут растворяться в расплавах солей и взаимодействовать, давая ионы металлов в неустойчивом валентном состоянии, что создает сложности при электролитическом получении металлов. Электропроводность таких растворов очень высока (ввиду избытка свободных электронов), и законы Фарадея неприменимы к подобным расплавам. [c.176]

    Легко понять, что величина электропроводности зависит от числа носителей тока и от их подвижности. Количество электронов, переносящих электричество в металле, от температуры не зависит. Однако при повышении температуры увеличивается взаимодействие электронов с ионами, и электропроводность падает.

В противоположность металлам электропроводность полупроводников при повышении температуры растет. Это может быть объяснено только тем, что возрастание температуры приводит к увеличению в них концентрации электронов, способных переносить ток. [c.265]


    Второе характерное свойство металлов — электропроводность. В отличие от большинства неметаллических сред металлы проводят электрический ток, не претерпевая при этом химических изменений. Поэтому без металлов немыслима была бы электротехника, в частности передача электроэнергии на большие расстояния от ее источника. [c.442]

    В более концентрированных растворах сольватированные ионы металла оказываются связанными в кластеры, а в области концентраций, больших 1 моль, растворы по свойствам приближаются к металлам. В последнем случае аммонизированные ионы металла удерживаются морем электронов , аналогично тому, что, имеет место в металле. Электропроводность растворов в аммиаке аномально большая при всех концентрациях, но особенно велика она в области больших концентраций и приближается к электропроводности металлического проводника. С позиций окислительно-510 [c.510]

    Марганец, обладая более устойчивым строением валентного слоя электронов (d s ), в меньшей степени склонен к образованию металлообразных соединений. Марганец и рений образуют только силиды, обладающие металлической электропроводностью, а карбиды, нитриды и бориды этих металлов электропроводностью такого типа не обладают. [c.123]

    Вначале оба металла получают в виде порошка грязно-серого цвета, но после переплавки они превращаются в блестящие, с серебристым оттенком плотные слитки по внешнему виду и свойствам это типичные металлы. Электропроводность их составляет приблизительно 30% электропроводности серебра. Они исключительно тугоплавки Мо плавится при 2610°, а W при 3380°. [c.359]

    Согласно электронной теории металлов электропроводность а=1/р и теплопроводности Я объясняют движением электронов, но физические сущности этих свойств-различны. Закон Виде-мана — Франца, связывающий эти свойства, имеет всеобщий характер. Анализ этого закона на основе представлений электроотрицательности металлов позволил выяснить, что значение Яр различно для электроположительных, электроотрицательных и переходных металлов. Кроме того, для электроотрицательных металлов (А1, Си, 2п, kg, 5п, 8Ь, Аи, Т1, РЬ и В1) произведение кр возрастает с увеличением Р = 1г.  [c.80]

    С повышением валентности металла электропроводность хлоридов уменьшается для повышения электропроводности таких расплавов к ним добавляют хлориды щелочных металлов. Данные по вязкости и плотности в системе NaF — AIF3 (гл. XI) говорят, например, о наличии криолита, как химического соединения не только в твердом (о чем говорит диаграмма плавкости), айв жидком состоянии. О наличии в расплаве магниевой ванны карналлита как химического соединения говорят кривые плотности, вязкости удельной электропроводности, (гл. XII). [c.409]

    Железо, кобальт и никель- серебристо-белые металлы, электропроводные, ковкие, обладающие магнитными свойствами.[c.211]

    При повышении температуры металла электропроводность его уменьшается. Причиной этого являются тепловые колебания положительных ионов металла. Амплитуда этих тепловых колебаний с повышением температуры увеличивается, что препятствует свободному перемещению электронов. При температуре, которая на 100° выше точки плавления металла, электропроводность понижается по линейному закону, делается исчезающе малой. При переходе в парообразное состояние следует ожидать еще более резкого падения электропроводности. При понижении температуры электропроводность металлов увеличивается вначале линейно, а при низких температурах необычайно быстро. Так, при температуре —260° С электропроводность серебра почти в 50 раз больше, чем при0°С. Камерлинг-Оннесом были проведены работы по измерению электропроводности металлов при очень низких [c.218]

    Несмотря на достигнутые успехи, вопрос об электронных полупроводниках остается и поныне одним из важнейших в тематике ЛФТИ. Однако в 40-е годы Абрам Федорович дал ему новое направление, связав электроппыс полупроводники не столько с типичными диэлектриками, в которые многие из них превраш аются при низких температурах, сколько с типичными металлами. Электропроводность металлов, как известно, не только не уменьшается, но, наоборот, увеличивается при понижении температуры. Опыты, проведенные Ю. П. Маслаковцем, Е. Д. Девятковой, Ю. А. Дунаевым и другими по указанию А. Ф. Иоффе, показали, во-первых, что многие полупроводники с проводимостью, обусловленной примесями (например, РЬЗд), при достаточно большом содержании последних или при достаточно низких температурах ведут себя фактически как металлы. При этом роль примесей в кристаллах типа СнзО играют избыточные (по отношению к химической формуле) атомы металла (Си) или металлоида (О). [c.19]

    Вследствие весьма прочной связи ионита с катионом образовавшаяся внутрикомплексная соль обладает очень низкой степенью диссоциации. Об этом свидетельствует низкая электропроводность порядка 10″ сим1см для солей формы того же ионита содержащей щелочные металлы, электропроводность составляет величину порядка 10″ сим1см.[c.71]

    Таким образом, при Т 0 К могут существовать только два вида вещества — кепроводники (изоляторы) и проводники, Прн повышсини температуры вещества начинаются тепловые колебания атомов в решетке, тем большие, чем выше температура. Эти 1- олебания препятствуют движению электронов. Поэтому в проводника.х типа металла электропроводность с повышением температуры снижается. [c.282]

    Электрич. св-ва С.н. зависят от состава и т-ры среды-С.н. могут бьггь диэлектриками, полупроводниками или проводниками. Большая группа оксидных С.н. (силикатные, боратные, фосфатные) относится к классу изоляторов почти идеальный изолятор-кварцевое С.н. Поскольку носители тока в оксидных С.н.-катионы щелочных и щел.-зем. металлов, электропроводность, как правило, возрастает с увеличением их содержания в С. н. и повыщением т-ры. Стеклянные изоляторы используют для высоковольтных линий электропередач. Пригодность элежтротех-нических С.н. для работы в тех шш иных температурных условиях зависит от их состава и оценивается по т-ре (ТКюо), при к-рой С. н. имеет уд. электрич. проводимость [c.423]

    Одргако для металлов все же наиболее характерно, что электроны последней зоны можно рассматривать как почти свободные, вся совокупность этпх электронов участвует в образовании металлической связи, а та часть электронов, которая расположена в квантовых ячейках вблизи поверхности Ферми, ответственна за специфические физические свойства металлов (электропроводность, теплопроводность и т. п.). [c.203]

    Электропроводность ионных кристаллов очень различна у твердого тела и у расплава, поскольку она является следствием движения ионов, т. е. она является электролитической проводимостью в противоположность электронной проводимости в л еталлах. Электропроводность ионных кристаллов, зa eтнaя только при температурах, близких к точке плавления, составляет около 10 о.и см и быстро уменьшается с температурой. У расплавленных галогенидов характерная электропроводность находится в пределах от 0,1 до 10 о.и см (при температурах несколько выше точки плавления). С другой стороны, электрические и оптические свойства металлов (электропроводность. [c.138]

    Благодаря высокой электропроводности углеродных волокон карбоволокниты могут выполнять функции антистатических или радиопоглощающих материалов, применяться в качестве электропроводящих панелей радиационного отопления и антиобледенителей самолетов. Такая отопительная система, в которой конструкционный волокнит является одновременно тепловыделяющим материалом, экономична и ее можно полностью автоматизировать. В этом случае эффективность применения волокнита зависит от выбора связующего. Электрическое сопротивление последнего понижают введением порошка графита, саж, тонкодисперсных частиц металлов. Электропроводность углеродного наполнителя способствует сокращению продолжительности формования толстостенных изделий из карбоволокнита, обеспечивая равномерный и быстрый прогрев заготовки пропусканием электрического тока по наполнителю [61]- [c.230]

    Серебро обладает наивысшей среди металлов электропроводностью. Содержание металла в лакокрасочных материалах зависит от того, каким способом их наносят на отделываемую поверхность. При нанесении кистью оно не менее 50%, при распылении 35%, а при шелкографическом методе должно доходить до 60%, Токопроводящие лакокрасочные материалы приготовляют диспергированием порошка серебра в растворе связующего в органическом растворителе. Поверхность пластмассы покрывают лакокрасочными композициями, высыхающими на воздухе или отверждающимися на холоду. Покрытия горячего отверждения наносят [c.141]


Электрическая проводимость металлов и сплавов

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ  [c.30]

На электрическую проводимость металлов и сплавов влияют температура, концентрация примесей я атомы с некомпенсированными электронами. Рассчитать влияние всех этих факторов весьма сложно-. П. Вейс отмечал, что электрическую проводимость легко можно вычислить с ошибкой 200—300%, по очень трудно (а подчас и невозможно) с ошибкой 10%.[c.35]

Связь между теплопроводностью и электрической проводимостью металлов и сплавов определяется числом Лоренца =Я,рэ/7. Для большинства металлов и сплавов величина L находится в пределах от 2,1.10-8 до 2,8.10-8 Вт-Ом.К-2 при 20 С.  [c.47]


Опыт, накопленный при изучении проводимости металлов и сплавов, экспериментальная техника, созданная для исследования электроизоляционных материалов, служат базой для определения электрических свойств покрытий. Рассматриваются многие свойства удельное электрическое сопротивление, электрическая прочность , электрическая проводимость, контактное сопротивление между покрытием и основным металлом, диэлектрическая проницаемость,, температурный коэффициент электрического сопротивления. Что касается керамических покрытий, которые используются в качестве электроизоляционного материала, то основным их свойством следует считать электрическую прочность. За электрическую прочность часто принимают напряженность пробоя, отнесенную к усредненной толщине покрытия.[c.85]

Электрическая проводимость и электрическое сопротивление металлов и сплавов  [c.292]

По удельному электрическому сопротивлению р металлические проводниковые материалы можно разбить на две основные группы металлы высокой проводимости, у которых р при нормальной температуре составляет не более 0,05 мкОм-м, и металлы и сплавы высокого сопротивления, имеющие при тех же условиях р не менее 0,3 мкОм-м. Проводниковые материалы первой группы применяются в основном для изготовления обмоточных и монтажных проводов, жил кабелей различного назначения, шин и т. д. Проводниковые материалы второй группы используются при производстве резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания и т. п.  [c.111]

Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики. Благодаря этому оказывается возможным контролировать не только однородность химического состава, но и структуру металлов и сплавов, а также определять механические напряжения. Широко применяют вихретоковые измерители удельной электрической проводимости и другие приборы для сортировки металлических материалов и графитов по маркам (по химическому составу). С помощью вихретоковых приборов контролируют качество термической и химико-термической обработки деталей, состояние поверхностных слоев после механической обработки (шлифование, наклеп), обнару-  [c.83]

Наиболее совершенны универсальные приборы и установки со встроенными микропроцессорами и микроЭВМ. Установка УВМ-ЮНП (табл. 18) предназначена для контроля качества одно- и двухслойных объектов из неферромагнитных металлов и сплавов. Используя последовательно три частоты тока возбуждения ВТП, она позволяет определять толщину слоев (например, в двухслойных трубах) и их удельную электрическую проводимость. Вспомогательные операции (установка нуля, выбор режима кон-  [c.158]


Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой проводимости, имеющие удельное сопротивление р при нормальной температуре не более 0,05 мкОм-м, и сплавы высокого сопротивления, имеющие р при нормальной температуре не менее 0,3 мкОм-м. Металлы высокой проводимости используются для проводов, токопроводящих жил кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов и т. п, Металлы и сплавы высокого  [c.186]

Штамповку импульсным магнитным полем применяют для обжима и раздачи трубчатых заготовок, калибровки трубчатых деталей, формовки рифлений, вырубки плоских деталей, пробивки отверстий в деталях из различных металлов и сплавов, сборки. Для обработки предпочтительны металлы и сплавы с высокой электрической проводимостью. Материалы с недостаточно высокой электрической проводимостью (углеродистые и коррозионно-стойкие стали) деформируют через передающую среду или через спутник — промежуточный материал с высокой электропроводностью, помещаемый на заготовку. Толщина заготовок 1,5 — 2 мм для стали, 1,7 —2,5 мм для латуни, 2 — 3 мм для алюминиевых и магниевых сплавов.  [c.167]

Атомы металла при самодиффузии, а также примеси, атомы которых замещают атомы основного. металла в кристаллической решетке, перемещаются путем обмена местами с вакансиями (рис, 10, а) примеси, располагающиеся в междоузлии (при диффузии) передвигаются путем перехода из одного междоузлия в другое (рис. 10, 6). Точечные дефекты Шоттки и Френкеля влияют на некоторые физические свойства. металла (электрическую проводимость, магнитные свойства и др.), а также на фазовые превращения в металлах и сплавах.  [c.19]

Материалы высокой проводимости классифицируют по группам медь, сплавы меди с оловом (бронзы), сплавы меди с цинком (латуни), алюминий, серебро и прочие металлы и сплавы. В особую группу выделяют материалы для электрических контактов. В табл.1 приведены свойства наиболее распространенных металлов высокой проводимости.  [c.514]

Общеизвестно широкое применение цветных металлов и сплавов на их основе в различных области производства. Так, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы широко применяются в авиационной промышленности. В то же время изделия из легких сплавов используют в строительстве, транспортном машиностроении, приборостроении, судостроении и других отраслях промышленности. Медь обладает высокой электрической проводимостью и широко применяется в электротехнике она является также основой многих важных промышленных сплавов (например, латуней, бронз и др. ). Основой многих жаростойких, жаропрочных и электротехнических сплавов является никель. Одновременно он часто используется как легирующий элемент в специальных сталях. В качестве конструкционных материалов для новой техники широко используют тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, ниобий, хром и др.), а также сплавы на их основе.  [c.176]

Особую группу материалов с высокой электрической проводимостью образуют сверхпроводники. С понижением температуры удельное электросопротивление всех металлов монотонно падает (рис. 18.7). Однако есть металлы и сплавы, у которых при критической температуре значение р резко падает до нуля — материал становится сверхпроводником. Сверхпроводимость обнаружена у 30 элементов и у около 1000 сплавов.  [c.579]

Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики. Благодаря этому оказывается возможным контролировать не только вариации химического состава, но и структуру металлов и сплавов, а также определять механические напряжения в них. Широко применяют вихретоковые измерители удельной электрической проводимости и другие приборы для сортировки металлических материалов и графитов по маркам (по химическому составу). С помощью электромагнитных приборов контролируют качество термической и химико-термической обработки деталей, состояние поверхностных слоев после механической обработки (шлифование, наклеп), обнаруживают остаточные механические напряжения, выявляют усталостные трещины в металлах на ранних стадиях их развития, обнаруживают наличие а-фазы и т. д.  [c.92]


Необходимо определить электрическую проводимость быстрорежущих сталей с различной термообработкой, а также цветных металлов и сплавов  [c.244]

В этом плане и рассматриваются работы, проведенные за рубежом и в нашей стране. Известно, что при определении диэлектрических параметров материалов электроды должны обладать высокой электрической проводимостью, хорошо и надежно контактировать с образцом, не оказывая при этом на него отрицательного влияния (деформировать, вступать в химическое взаимодействие, диффундировать в толщину), не должны изменять свою форму и размеры под воздействием окружающих сред и температуры (плавиться, окисляться и т. д.). Применение жидких электродов из ртути и олова, используемых при измерении диэлектрических показателей слюд [16], нежелательно вследствие испарения первой и образования пористой оксидной пленки на поверхности олова, вносящих погрешности в результаты измерения сопротивления. Использование накладных электродов из пластин или фольги различных металлов (нержавеющая сталь, серебро, платина, платинородиевый сплав) [17, 22] также приводит к искажению результатов измерений  [c.10]

Металлические проводниковые материалы могут быть разделены на материалы высокой проводимости и материалы высокого сопротивления. Металлы с высокой проводимостью используются для проводов, кабелей, обмоток трансформаторов, электрических машин и т. д. Металлы и сплавы высокого сопротивления применяются в электронагревательных приборах, лампах накаливания, реостатах, образцовых сопротивлениях и т. п.  [c.277]

Удельное сопротивление и удельная электрическая проводимость металлов, сплавов и угля  [c. 21]

Рнс. 5-4-8, Сравнение зависимости удельного электрического сопротивления меди р от температуры Т с металлами, обладающими хорошей проводимостью (/) н с хуже проводящи.ми металлами и сплавами (Я). См, также рис. 6-3-1.  [c.270]

В основе электротехнических угольных материалов лежат графит и уголь — разновидности почти чистого углерода, являющегося полупроводником, вследствие чего графит и уголь имеют отрицательный температурный коэ( ициент удельного сопротивления, хотя по проводимости они немногим уступают металлам и их сплавам, в силу чего в различных электротехнических устройствах угольные изделия используются как проводящие элементы. Важнейшими видами электротехнических угольных изделий являются 1) щетки для электрических машин 2) угольные электроды (для электрических печей, электролитических ванн и сварки) 3 осветительные угли 4) непроволочные сопротивления  [c.264]

Тип припоя выбирают, сообразуясь с родом спаиваемых металлов или сплавов, требуемой механической прочностью, коррозионной стойкостью, стоимостью и — при пайке токоведущих частей — с удельной электрической проводимостью припоя.[c.225]

Увеличение температуры нагрева приводит к возрастанию электрической проводимости и падению прочности. Систематический контроль за изменением электрической проводимости нагревающихся деталей из алюминиевых сплавов (например, обшивки самолета) позволяет заранее сказать о допустимой потере прочности. Это возможно до температур подкалки металла на воздухе.  [c.157]

В результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму, поэтому такое превращение также называют перекристаллизацией. Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением всех свойств металлов или сплавов удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, электрической проводимости, магнитных свойств, механических и химических свойств и т. д.  [c.36]

Металлизация — покрытие поверхности изделия слоем металла или сплава для придания ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, эрозии, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях. Металлизация позволяет обрабатывать изделия, собранные в конструкции, однако получается шероховатая поверхность.  [c.239]

Металлы характеризуются прочностью, твердостью и пластичностью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью, высокой электрической проводимостью и многими другими ценными свойствами. Они хорошо обрабатываются литьем и давлением, режутся и свариваются. В технике широко используются магнитные свойства металлов, их способность противостоять агрессивным химическим средам. Чистые металлы — железо, медь, алюминий, никель, цинк, свинец и другие — составляют основу огромного количества сплавов. Изменяя химический состав чистых металлов, вво-  [c.3]

Трущиеся детали в зависимости от назначения изготовляют из конструкционных, фрикционных, износостойких и антифрикционных материалов обширной номенклатуры. Во многих случаях на конструкционный материал наносят износостойкие покрытия, пленки и др. Иногда при особых требованиях к электрической проводимости (скользящие контакты, ламели коллекторов электродвигателей), стойкости к воздействию химически агрессивных сред (газов, в том числе горючих рабочих жидкостей в системах питания двигателей и ракет кислот и щелочей) и др. трущиеся детали изготовляют из сталей и сплавов специального назначения, окислов металлов, спеченных и неметаллических материалов.  [c.321]

Обычно материалами для таких контактов служат серебро и сплавы на его основе. Основным преимуществом серебра является его высокая электрическая проводимость. Однако при воздействии электрической дуги оно окисляется и подвергается электроэрозионному изнашиванию. Окисление не приводит к значительному росту переходного электрического сопротивления, так как оксид серебра электропроводен и при нагреве восстанавливается. Чистое серебро применяют в слабонагруженных контактах при небольшой частоте переключений. Серебро технологично при производстве проката и наиболее дешево из всех благородных металлов.  [c.581]


Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой проводимости, имеющие удельное сопротивление р [см. формулу (В.3)1 при нормальной температуре не более 0,1 мкОм -м, и сплавы высокого сопротивления с р при нормальной температуре не менее 0,3 мкОм -м. Металлы высокой проводимости используют для проводов, токопроводящих жил кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов и т. п. Сплавы высокого сопротивления применяют при изготовлении резисторов, электронагревательных элементов и т. п.  [c.11]

Тип припоя выбирают в зависимости от рода спаиваемых металлов или сплавов, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости, стоимости и (при пайке токоведущих частей) удельной электрической проводимости припоя.  [c.41]

Проводниковые материалы представляют собой металлы и сплавы. Металлы имеют кристаллическое строение. Однако основное свойство кристаллического тела — анизотропность — не наблюдается у металлов. В период охлаждения металла одновременно зарождается большое количество элементарных кристаллов, образуются кристаллиты (зерна), которые в своем росте вступают в соприкосновение друг с другом и приобретают неправильные очертания. Кристаллиты приближаются по своим свойствам к изотропным телам. Высокая тепло-и электропроводность металлов объясняется большой концентрацией свободных электронов, не принадлежащих отдельным атомам. При отсутствии электрического поля равновероятны все направления теплового движения электронов в металле. Под воздействием электрического поля в движении электронов появляется преимущественное направление. При этом, однако, составляющая скорости электрона вдоль этого направления в среднем невелика, благодаря рассеянию на узлах решетки, Рассеяние электронов возрастает при уведичении степени искажения решетки. Даже незначительное содержание примесей, таких как марганец, кремний, вызывает сильное снижение проводимости меди. Другой причиной снижения проводимости металла или сплава может явиться наклеп— т. е. волочение, штамповка и т. п. Твердотянутая проволока имеет более низкую проводимость, чем мягкая, отожженная. При отжиге происходит рекристаллизация металла, сопровождающаяся повышением проводимости. Ее величина приближается к первоначальной благодаря восстановлению правильной формы кристаллической решетки. Во многих случаях желательно получение проводникового материала с низкой проводимостью такими свойствами обладают сплавы — твердые растворы двух типов. Твердыми растворами замещения называют такие, в которых атомы одного из компонентов сплава замещают в кристаллической решетке второго компонента часть его атомов. В твердых растворах внедрения атомы одного из компонентов сплава размещаются в пространстве между атомами второго, расположенными в узлах кристаллической решетки. Если атомы первого и второго компонентов сплава близки по размерам и строению электронных оболочек  [c.272]

Проводниковые материалы классифицируют в зависимости от удельного электрического сопротивления на металлы и сплавы высокой проводимости, криопроводники и сверхпроводники, сплавы с повышенным электросопротивлением.  [c.125]

Необходимо определить электрическую проводимость образцов из быстрорежущей стали с различной термообработкой и цветных металлов и сплавов с полющью компенсационной схемы Поггендорффа и индукционного метода с применением образцовых катушек после соответственно предписанной настройки (градуировки) приборов (см. инструкции по эксплуатации приборов).  [c.247]

Припой представляет собой сплав, с помощью которого производится соединение металлических деталей за счет взаимодейстдия жидкого припоя с поверхностными слоями металлов. Припой имеет температуру плавления ниже, чем у соединяемых металлов, и обладает способностью их смачивать. При пайке происходит частичное растворение основных металлов в жидком припое, диффузия атомов компонентов припоя в эти металлы, химические реакции между компонентами припоя и основными металлами и другие процессы. Припои должны иметь хорошую жидкотекучесть, малый интервал температур кристаллизации, механическую прочность, коррозионную стойкость и высокую электрическую проводимость. Припои с температурой плавления Г,и, ss 450 С называют мягкими, припои с Т л > 450° С твер-  [c.280]

При образовании смесей из перечисленных фаз электросопротивление сплава, согласно правилу Н.С. Курнакова, растет по закону сложения. На рис. 18.6 это показано на примере сплавов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости и эвтектические смеси. Подобные сплавы сохраняют высокую электрическую проводимость химически чистых металлов, но по сравнению с ними имеют некоторые дополнительные преимущества более низкуй температуру плавления, лучшую жидкоте-кучесть (для сплавов эвтектического состава), более высокую твердость и износостойкость, если один из сплавляемых металлов обладает таковыми, и т.д.  [c.573]

Одной из структурно-чувствительных характеристик металлов является электрическая проводимость, которая позволяет оценитыетепень легиро-ванности Твердого раствора, а в отдельных случаях и дисперсность выделений, Кроме трго, она коррелирует с плотностью дислокаций. Электрическую проводимрсть сплавов определяли на установке У-303,, работающей по принципу двойного моста, а также методом вихревых токов на приборах ВЭ-20Н отечественного производства и Сигма тест фирмы Ф( стер ( ог5/ег ). -  [c.32]

Медь и ее сплавы. Медь— это вязкий, красноваторозового цвета металл. По электрической проводимости медь занимает среди металлов второе место после серебра. Кроме того, медь характеризуется высокой теплопроводностью (в 6 раз больше, чем у стали и железа) и коррозионной стойкостью. Температура плавления меди—1083°С (1356°К), плотность — 8,9 г/см .  [c.12]

По изменению электрической проводимости можно судить о качестве точечной контактной и шовной контактной сварки алюминиевых сплавов. В случае наличия литого ядра электропроводность в зоне последнего для сплавов Д16АМГ уменьшается на 10… 15 % по сравнению с электропроводностью основного металла. Для В-95, АМ-6 и других сплавов это изменение может достигать 15…30 %. При наличии дефектов типа слипание или непровар электропроводность литого ядра примерно равна электропроводности основного металла.  [c.341]


Урок по теме: «Электропроводность металлов»

 

 

 

 

 

 

 

Урок по теме электропроводность металлов

 

Разработан Щелкуновой Галиной Валентиновной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План урока

Предмет: физика

Тема программы: Электрический ток в различных средах

Тема урока: Электропроводность металлов

Тип урока: Изучение нового материала

Цель урока, его воспитательные и развивающие задачи:

1.      К концу урока учащиеся будут

 

Знать

 

Уметь

·        Особенности электронного строения атомов металла и тип кристаллической решётки;

·          Распределять металлы в порядке уменьшения или увеличения их электропроводности;

·        Сущность понятий: электропроводность, сверхпроводимость, сопротивление

·          Решать задачи

·          Работать с текстом

·        Основные факторы, влияющие на электропроводность;

 

2.      Воспитывать умение работать самостоятельно, нести ответственность за выполненную работу.

3.      Развивать внимание, логическое и техническое мышление.

Методика — дидактическое оснащение урока

1      Направляющий текст (Л — 1)

2       Информационный лист (Л — 2)

3       Тестовое задание (Л — 3, Л — 4)

4       Таблица с заданием(Л — 5)

5       Задачи (Л —   6)

6       Эталон ответа для теста(Л — 3, Л — 4)

7       Эталон ответа для таблицы(Л-5)

8       Эталон ответа для задач(Л — 6)

5       Оценочный лист(Л -7)

Оборудование:

Модели кристаллических решёток;

Периодическая таблица Д.И.Менделеева;

Карточки метаплана;

Магниты;

Стенд с образцами проводов из алюминия и меди различного сечения;

 

 

 

 

 

 

 

Ход урока

   На доске вывешивается стенд с проводами из алюминия и меди различного сечения.

Разыгрывается инсценировка:

Покупатель пришел в магазин для приобретения проводов.

Педагог наводящими вопросами мотивирует студентов на изучение нового материала. После этого на доске с помощью карточек метаплана «знать» и «уметь» выстраиваются задачи поставленные на уроке.

   На столах лежит пакет документов разделённый на две части.

В первой части: направляющий текст, информационный материал, задания, тесты, оценочный лист.(Во второй части эталоны ответов).

Далее преподаватель инструктирует студентов по работе с направляющим текстом.

   После выполнения группой основной части задания преподаватель выдаёт эталоны ответов для каждого варианта или просит достать из мультифор лежащих на столах вторую часть разработки урока. Студенты во второй раз проверяют правильность выполнения задания и анализируют допущенные ошибки.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направляющий текст                        Л -1

Задание: Вам необходимо выявить причину возникновения электропроводимости, выяснить факторы влияющие на данное свойство металлов.

Выполните задание на листе (Л — 6) руководствуясь текстом

Информирование:

Проанализируйте задание. Познакомьтесь с представленной информацией (Л-2) при необходимости воспользуйтесь дополнительными источниками: справочниками, учебниками, конспектами и др.

1.        Выполните тестовое задание (Л-3, Л — 4)

2.        Заполните таблицу(Л — 5)

3.      Сравните свои ответы с эталоном, подсчитайте количество набранных баллов и занесите их в оценочный лист (Л-7)

Планирование:

Прежде чем приступить к выполнению задания ответьте письменно на вопросы:

1.      На какие группы по числу электронов на последнем слое можно разделить элементы периодической таблицы Д.И.Менделеева?

2.      Дайте определение какие вещества называются металлами?

3.       Укажите какой тип кристаллической решётки характерен для металлов.

4.      Уточните какой вид связи образуется между частицами в узлах кристаллической решетки металлов.

5.      Какие заряженные частицы способствуют возникновению электрического тока в металлах?

6.       Дайте определение электропроводности металлов.

7.      Изменяется ли температурный режим проводника при прохождении по нему электрического тока?

8.       Что называется сопротивлением?

9.       Сравните проводимость металлов при различных температурах.

10.   Что означает явление сверхпроводимости? Для каких металлов оно характерно?

Принятие решения: Ещё раз проанализируйте свои ответы. Вся ли необходимая информация есть у вас для решения поставленной задачи. В случае необходимости воспользуйтесь дополнительными источниками (учебниками, конспектами и др.)

Выполнение:

Выполните тестовое задание на листе (Л-3, Л — 4)

Заполните таблицу (Л — 5)

Выполните задание на листе (Л -6)

Контроль:

Сравните свои варианты ответов с эталоном (Л-3, Л -4, Л — 5, Л — 6.)

Проставьте баллы в оценочный лист (Л — 7)

Оценка:

Заполните оценочный лист (Л — 7),суммируйте набранное вами количество баллов и переведите их в оценку. Критерии оценки даны на листе (Л — 7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Информационный лист                   ( Л — 2)

С точки зрения электронного строения атомов, химические элементы, периодической таблицы Д.И.Менделеева условно делятся на две группы, не считая амфотерные элементы с двойственной природой.

 

Химические элементы

Металлы

Неметаллы

На последнем электронном уровне 1 — 3 электрона

Исключение: В (бор)

На последнем электронном уровне 4-6

электронов

Исключение:

Ge (германий)

Sn (олово)

РЬ (свинец)

В зависимости от характера распределения электронов в молекулах веществ различают три основных типа:

                                    полярную(Н+Сl)

ковалентную

                                    неполярную(Сl-)

ионную (Nа+Сl)

 

металлическую (Fе)

Тип связи а так же частицы находящиеся в узлах кристаллической решётки определяют виды кристаллических решёток.

 

Типы кристаллических решёток

 

 

 

Атомная

Состоит из одних атомов с неполной ковалентной связью

 

например:

Алмаз(С)

Графит(С)

 

Молекулярная

Состоит из неполярных или полярных молекул

 

 

например:

О2 при t = 2190С

НСl при t = 1440С

СО2 – сухой лёд

 

Ионная

Состоит из противоположно заряженных ионов

 

 

например:

+Сl

 

Металлическая

Состоит из положительных ионов и свободных электронов в узлах кристаллической решётки металлов

например:

Fe,Cu,Au

 

 

 

МЕТАЛЛЫ — это вещества, обладающие высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. Эти характерные свойства металла обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке. Из известных в настоящее время 107 химических элементов 85 относятся к металлам.

 

Все характерные свойства металлов объясняются особым строением их кристаллической решётки

 

 

Кристаллы металлов состоят из положительных ионов и свободных электронов.

 

 

Металлическая связь это связь, которая образуется между положительными ионами и свободными электронами в узлах кристаллической решётки металлов. Кристаллическая решётка с металлическим типом связи называется металлической

   Электроны свободно перемещаются в массе металла, и не связаны с определёнными ионами. Число свободных электронов равно числу ионов в кристаллической решетке. Этим объясняется хороша я электропроводность металлов по сравнению с неметаллами, (электроны не переносят вещество).

Наличие свободных электронов, их подвижность объясняет такие свойства металлов как:

·        электропроводность (способность проводить электрический ток)

·        теплопроводность (способность проводить энергию)

·        пластичность (способность изменять форму при ударе например: золото, медь и т.д.)

·        -металлический блеск (электроны отражают лучи света)

 

   Но почему тогда электрики говорят о потере тока и нагреве проводника при прохождении по нему электрического тока?

   Для того чтобы электрический ток проходил в веществе, необходимо выполнение следующих условий:

Наличие свободных заряженных частиц;

Действие внешнего электрического поля;

Так что же такое электрический ток?

Электрическим током называется упорядоченное движение свободных заряженных частиц под действием внешнего электрического поля.

   Оказывается, в результате действия внешнего электрического поля электроны ( в металлах) приобретая кинетическую энергию, сталкиваются с ионами кристаллической решётки и передают им свою энергию. В результате этих столкновений энергия движущихся электронов переходит во внутреннюю энергию (тепловую) колебательного движения узлов (ионов) кристаллической решетки, амплитуда колебания которых возрастает. (Ионы могут колебаться только возле своего положения равновесия). Создаются дополнительные помехи, для свободного продвижения электронов внутри проводника, что приводит к ещё большему нагреву провода. Это явление получило называние электрическое сопротивление.

   Электрическим сопротивлением называется способность проводника ограничивать силу тока в цепи. Оно зависит от внутреннего строения проводника (дефектов в кристаллической решётке, примесей, неправильного расположения атомов нехватка или избыток атомов) и движения частиц внутри него.

Однако известен обратный процесс, когда при температурах близких к 0° К у металлов появляется свойство сверхпроводимости.

    Это явление было открыто в 1911 году голландским ученым Гейке Камерлинг – Онесом. Оказалось, что в некоторых случаях, сопротивление в металлах сначала постепенно, а затем скачком падает до нуля.

    По результатам экспериментов Камерлинг – Онес пришёл к выводу, что сопротивление сверхпроводников равно нулю.

Для этого должны соблюдаться условия:

·       Наличие правильной кристаллической решётки у металлов

·       Отсутствие примесей (т.к. они способствуют появлению сопротивления)

·       Понижение температуры проводника до значений близких к 00 К.

Соблюдение данных условий позволяет в проводниках небольшого сечения получать огромные токи.

Самое длительное зафиксированное до сих пор существование незатухающего тока в сверхпроводнике два года (и то потому, что эксперимент был прерван) Следовательно, чем ниже температура проводника, тем выше его электрическая проводимость.

Электропроводность это способность проводника проводить электрический ток. Она зависит от нескольких факторов:

·        Площади поперечного сечения проводника;

·        Длины проводника

·        Температуры

·        Природы металла(строения атома)

Наиболее электропроводными металлами являются: серебро (Ag), за ним следует медь (Сu), затем золото (Аu), алюминий (А1), железо (Fе), т. к. имеют различную природу (строение атома).

   К сверхпроводникам относятся сплавы ниобия — титана, ниобия — олова и др. В настоящее время из сверхпроводников изготовляют обмотки мощных электрических генераторов и сверхмощных электромагнитов, которые охлаждают гелием, до 4° К. Разрабатываются сверхпроводящие кабели для передачи электроэнергии.

Свойство электропроводности металлов широко применяется в радиоэлектронике электротехнике, энергетике и других отраслях народного хозяйства.

   А теперь перейдём к вопросу покупателя.

Задание  Для обслуживания буфета требуется 15 метров проводки. Максимальная потребляемая мощность в помещении равна 1,5 кВт при напряжении 127 В. В магазине нам предложили несколько образцов провода. Они отличались по сечению провода и материалу.

    Перед нами встала проблема, какому проводу отдать предпочтение.

Как оказалось, во время консультации нам необходимо при выборе проводящего материала учитывать его электропроводность и факторы, влияющие на это свойство, а так же определить необходимое сечение и материал проводника. Затем сверить получившиеся расчёты с нормативными данными.

    Консультант в магазине предложил нам таблицу

допустимые токи в изолированных проводниках

при напряжении 127 В в цепи

Сечение в мм2

Медь

Ток

Алюминий

в Амперах

Железо

(норма)

1

6

6

1,5

10

8

2,5

12

10

6

4

15

15

8

6

20

20

10

10

25

25

15

16

35

35

25

25

60

60

     После этого объяснил, что выбор сечения проводов для электрической проводки производится с учётом падения напряжения

     в осветительной цепи не более 2 %

     в силовых сетях 4% (сети питающие электрические двигатели, мощные электрические цепи и другие производственные установки и аппараты).

    Чтобы провода сильно не нагревались, ток в них не должен превышать некоторой допустимой величины (нормы).

   Для коротких линий выбирается сечение проводов по таблице, с учётом силы тока проходящей по проводнику

Сила тока                 

Мощность              Р=UI

Сопротивление проводов ( прямого и обратного) рассчитывают по формуле:

                                 R=2ρl/s   

цифра 2 указывает длину «обратного» провода.

Затем проверяется величину падения напряжения по формуле.

                                  Uпн =IR

Оно не должно превышать 2,5 В для данного напряжения.

Удельное сопротивление металлов и сплавов дано в таблице.

 

Таблица: Удельное сопротивление (при 200С) Металлы и сплавы, × 10-6, Ом·м

 

Алюминий       0.028

Вольфрам         0055

Константан      0,480

Латунь              0,071

Манганин         0,450

Медь                 0,017

Никелин           0,420

Нихром            1,100

Платина            0,100

Ртуть                 0,958

Свинец              0,210

Серебро             0,016

Сталь                 0,120

Фехраль            1,200

Цинк                  0,060

 

Выполните вычисления

 

 

 

 

 

 

Тестовое задание            Л -3

 

   Каждый правильный ответ оценивается в один балл.

 

1. Что способствует возникновению тока в металлах?

А. Наличие свободных нейтральных частиц;

Б. Наличие электрического и магнитного полей;

В. Наличие свободных заряженных частиц в металлах;

Г. Наличие свободных зарядов и внешнего электрического поля.

2. Что называется металлами?

А. Вещества с кристаллической решёткой валентные электроны в которой могут свободно перемещаться в пределах тела;

Б. Вещества с молекулярным типом связи;

В. Вещества с ковалентным типом связи;

Г. Вещества обладающие сопротивлением.

3.Какая проводимость в металлах?

А. Ионная;                                       В. Электронная;

Б. Протонная;                                  Г. Нейтронная;

4.Сопротивление в металлах объясняется…У кажите все правильные ответы.

А. Дефектами кристаллической решётки;

Б. Тепловыми колебаниями ионов;

В. Зависит от формы проводника;

Г. От расположения металлов в периодической таблице Д.И.Менделеева;

Д. Материала проводника, длины, поперечного сечения провода.

5.Разместить в порядке увеличения наиболее электропроводные металлы:

А. Золото;                                Г. Серебро

Б. Железо;                                Д. Алюминий;

В. Медь;

6. Ток в металлах подчиняется законам:

А Кулона;                                                      В. Гей – Люссака;

Б Ома;                                                                 Г. Менделеева – Клайперона;

7. Явление сверхпроводимости металлов объясняется:

А. Наличием сопротивления;

Б. Потерей электрического заряда при прохождении тока по проводнику;

В. Сопротивлением внутри проводника равным 0;

Г. Из — за изменения параметров: температуры, сопротивления, длины, площади поперечного сечения проводника.

8. Способность проводить электрический ток это —

А. Пластичность;                      В. Теплопроводность

Б. Электропроводность;           Г.Сопротивление

9 Электропроводность металлов зависит от:

А. Давления;                          В. Природы металлов;

Б. Катализатора;                     Г. Температуры;

 

 

 

 

 

Тестовое задание           Л — 4

    Каждый правильный ответ оценивается в один балл.

Сделайте правильный выбор

1.       Из предложенных элементов выберите металлы. Форма ответа: цифра — буква.

А. № 6 С ) )                        В. № 12 Mg ) ) )

Б. № 16 S ) ))                  Г. №19 К ) )8e )8e )

2.       К кристаллическим решёткам металлов относят

А. ионные                                 В. металлические

Б. атомные                                  Г. молекулярные

3.       Частицами проводящими электрический ток являются

А. электроны                          В. ионы

Б. протоны                              Г. нейтроны

4.       Способность проводить электрический ток это-

А. пластичность                      В. теплопроводность

Б. электропроводность           Г. сопротивление

5.       Электропроводность металлов зависит от

А. давления                            В. природы металлов

Б. катализатора                       Г. температуры

6.       Наиболее электропроводными металлами считаются:

А. золото (Аu)                        В. магний (Mg)

Б. железо (Fe)                          Г. ртуть (Hg)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица                      Л – 5

 

Каждый правильный по вашему мнению ответ оценивается в 1 балл

 

Содержание задания

Выполнение

Баллы

1. Изобразите схему электронного строения атома А1.

 

 

2. Зарисуйте кристаллическую решётку металла. Укажите на рисунке свободные электроны, положительные ионы, нейтральные атомы

 

 

3. Расположите известные вам металлы в порядке увеличения электропроводности

 

 

4. Перечислите факторы, влияющие на проводимость металлов

 

 

5. Даны два проводника из одинакового материала. У одного из них площадь поперечного сечения S 2мм2, a у другого 3мм2. В каком из проводников сопротивление меньше и почему.

 

 

6. Взяли два провода одинаковой длины и сечения один из алюминия другой из меди. Пропустили через них электрический ток равный по величине. Какой из них нагревается больше

 

 

7. При вытягивании металлической проволоки её длина, увеличилась вдвое. Во сколько раз изменится сопротивление проволоки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание                       Л- 6

 

Практическое задание оценивается в 5 б

Задача:

    Для обслуживания кабинета химии требуется 14 метров проводки. Максимальная потребляемая мощность в кабинете равна 1,5 кВт при напряжении 127 В. Определить необходимое сечение и материал проводника Сверить получившиеся расчёты с нормативными данными.

 

 

Теоретические задания

 

Задание оценивается в 1 б.

    Даны два проводника из одинакового материала. У одного из них площадь поперечного сечения 2мм2.,а у другого 3мм2. В каком из проводников сопротивление меньше и почему?

 

 

Задание оценивается в 2 б

     Взяли два провода одинаковой длины и сечения один из алюминия другой из меди. Пропустили через них электрический ток равный по величине. Какой из них нагревается больше?

 

 

Задание оценивается в 3 б

     При вытягивании металлической проволоки её длина, увеличилась вдвое. Во сколько раз изменится сопротивление проволоки?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эталон ответа для тестового задания                       Л — 3

1. Г;

2. А;

3. В;

4. А, Б, Г;

5. Г, В, А, Д, Б;

6. Б;

7. Б;

8. Б;

9. В, Г;              

Правильных ответов 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эталон ответа для тестового задания        Л — 4

1. В,Г;

2. В;

3. А;

4. Б;

5. В, Г;

6. А;

 

Правильных ответов 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эталон ответа для таблицы     Л – 5

 

Содержание задания

Выполнение

Баллы

1. Изобразите схему электронного строения атома А1.

№ 13 А1 ) ) )

2. Зарисуйте кристаллическую решётку металла. Укажите на рисунке свободные электроны, положительные ионы, нейтральные атомы

1 б

3. Расположи известные тебе металлы в порядке увеличения электропроводности

Ag, Сu, Au, Al, Fe

4. Перечисли факторы, влияющие на проводимость проводов из металлов

S — площадь поперечного сечения

1 — длина проводника

R — сопротивление

ρ — природа металла(зависит от строения атома)

1 б

 

1 б

1 6

1 б

5. Даны два проводника из одинакового материала. У одного из них площадь поперечного сечения S 2мм2, а у другого 3мм2. В каком из проводников сопротивление меньше.

У второго проводника сопротивление меньше

6. Взяли два провода одинаковой длины и сечения один из алюминия другой из меди. Пропустили через них электрический ток равный по величине. Какой из них нагревается больше

Алюминий

1 б

7. При вытягивании металлической проволоки её длина, увеличилась вдвое. Во сколько раз изменится сопротивление проволоки.

Увеличится в 4 раза

1 б

Итого 10 баллов

 

 

 

 

Эталон ответа к задачам               Л — 6

 

Расчёт на 14 метров

P-UI

I=P/U≈12A

R=2ρl/s   для меди 0,190 Ом

                для алюминия 0,196 Ом

Unн=I·R   для меди 2,28 В

               для алюминия2,35 В                                                                               5 б

 

 

Ответ на теоретические задачи:

 

1.    У второго проводника сопротивление меньше                                          1 б

 

2.   Алюминий.                                                                                                     2 б

 

3. Увеличится в 4 раза                                                                                       3 б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Оценочный лист                                      Л — 8

 

Ф И О

Количество баллов за тестовое задание

Количество баллов за заполнение таблицы

Количество баллов за задачи

Сумма

Перевод баллов в оценку

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Оценка преподавателя:

 

 

 

 

 

 

Критерии оценок за тестовое задание

14 правильных ответов-5 баллов

13 правильных ответов -4 балла

12 — 9 правильных ответов — 3 балла

8- 1 материал не усвоен — 2 балла

 

Критерии оценок за заполненную таблицу

10 правильных ответов — 5 баллов

9 правильных ответов — 4 балла

8 — 6 правильных ответов — 3 балла

5 — 1 материал не усвоен

 

Критерии оценок решения практических задач

задача решена — 5 баллов

задача решена на половину 3 балла

задача не решена 0 баллов

 

Критерии оценок решения теоретических задач

решены три задачи — 3 балла

решены две задачи — 2 балла

решена одна задача — 1 балл

задачи не решены — 0 баллов

 

Перевод в баллы

18 — 16 баллов — оценка 5

15-13 баллов — оценка 4

12 — 11 баллов — оценка 3

10 — 1 балла оценка 2 материал не усвоен

 

Физика — 11

ИССЛЕДОВАНИЕ 1
Чему равна скорость хаотического движения свободных электронов в металле?
Задача 1.

Определите скорость хаотического движения электронов в металле при температуре Т = 300K (комнатная температура). Используйте информацию, что согласно закону сохранения энергии эту скорость можно определить на основе формулы: mev2
2 = 3
2 kT (me = 9 • 10 -31кг, k = 1,38 • 10-31Дж/К).

Обсуждение результата:
  • Чему равна скорость хаотического движения свободных электронов в металле?
  • Какая из скоростей свободных электронов внутри металла больше: скорость хаотического движения, или скорость упорядоченного движения? Обоснуйте свое предположение.

I. Электрическая проводимость. Удельная электропроводность.

Электропроводность (электрическая проводимость, или просто проводимость) — это свойство вещества, выраженное в его способности проводить электрический ток. Это свойство вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной электропроводностью (или удельной проводимостью).

Удельная электропроводность — скалярная физическая величина, численно равная обратному значению удельного сопротивления вещества:.

σ = 1
ρ. (1)

Здесь σ — удельная проводимость вещества, единицей ее измерения в СИ является 1
Oм ⋅ м.

В зависимости от значений удельной электропроводности вещества делятся на 3 группы: 1. Проводники — вещества, хорошо проводящие электрический ток, — их удельная электропроводность σ > 106(Oм ⋅ м)-1. Диэлектрики (изоляторы) — вещества, плохо проводящие электрический ток, — их удельная электропроводность σ > 10-8(Oм ⋅ м)-1. К диэлектрикам относятся: газы, некоторые жидкости (дистиллированная вода, масло и др), стекло, каучук, керамика, пластмасса и др. 3. Полупроводники — вещества, по своей проводящей способности находящиеся между проводниками и диэлектриками. К полупроводникам относятся: германий, кремний, олово, некоторые оксиды и сульфиды, теллуриды и др.

II. Электропроводность металлов. По удельной проводимости металлы делятся на две группы: обладающие высокой или слабой электропроводностью (см. таблицу 2.1).

Согласно классической электронной теории электропроводности металлов:

1. Металлы имеют кристаллическое строение: в узлах её кристаллической решетки находятся положительные ионы,

потерявшие электроны. Эти ионы совершают только колебательное движение около положения равновесия. 2. Количество свободных электронов в единице объёма металлов (их концентрация) приблизительно равно числу атомов в единице объёма (например, концентрация свободных электроноввмеди n = 8,5 ⋅ 1028м-3. 3. Свободные электроны совершают хаотическое движение по всему объёму кристаллической решетки. 4. Совершая хаотическое движение, электроны сталкиваются только с ионами. 5. Сталкиваясь с ионами, электроны передают им всю свою кинетическую энергию. 6. Движение свободных электронов подчиняется законам Ньютона. 7. При помещении металлического проводника во внешнее электрическое поле (при создании разности потенциалов на его концах) хаотическое движение свободных электронов приобретает упорядоченный характер — в металлическом проводнике возникает электрический ток.

электропроводность, свойства, особенности и использование

Во многих отраслях современной промышленности очень широко используется такой материал, как медь. Электропроводность у этого металла очень высокая. Этим и объясняется целесообразность его применения прежде всего в электротехнике. Из меди получаются проводники с отличными эксплуатационными характеристиками. Конечно же, используется этот металл не только в электротехнике, но и в других отраслях промышленности. Объясняется его востребованность в том числе и такими его качествами, как стойкость к коррозионным разрушениям в ряде агрессивных сред, тугоплавкость, пластичность и т.д.

Историческая справка

Медь является металлом, известным человеку с глубокой древности. Объясняется раннее знакомство людей с эти материалом прежде всего его широкой распространенностью в природе в виде самородков. Многие ученые считают, что именно медь была первым металлом, восстановленным человеком из кислородных соединений. Когда-то горные породы просто нагревали на костре и резко остужали, в результате чего они растрескивались. Позднее восстановление меди начали производить на кострах с добавлением угля и поддувом мехами. Совершенствование этого способа в конечном итоге привело к созданию шахтной печи. Еще позже этот металл начали получать методом окислительной плавки руд.

Медь: электропроводность материала

В спокойном состоянии все свободные электроны любого металла вращаются вокруг ядра. При подключении внешнего источника воздействия они выстраиваются в определенной последовательности и становятся носителями тока. Степень способности металла пропускать сквозь себя последний и называется электропроводностью. Единицей ее измерения в Международной СИ является сименс, определяемый как 1 См = 1 Ом-1.

Электропроводность меди очень высока. По этому показателю она превосходит все известные на сегодня неблагородные металлы. Лучше нее ток пропускает только серебро. Показатель электропроводности меди составляет 57х104 см-1 при температуре в +20 °С. Благодаря такому своему свойству этот металл на данный момент является самым распространенным проводником из всех используемых в производственных и бытовых целях.

Медь отлично выдерживает постоянные электрические нагрузки и к тому же отличается надежностью и долговечностью. Помимо всего прочего, этот металл характеризуется и высокой температурой плавления (1083,4 °С). А это, в свою очередь, позволяет меди долгое время работать в нагретом состоянии. По распространенности в качестве проводника тока конкурировать с этим металлом может только алюминий.

Влияние примесей на электропроводность меди

Конечно же, в наше время для выплавки этого красного металла используются гораздо более совершенные методики, чем в древности. Однако и сегодня получить совершенно чистый Cu практически невозможно. В меди всегда присутствуют разного рода примеси. Это могут быть, к примеру, кремний, железо или бериллий. Между тем, чем больше примесей в меди, тем меньше показатель ее электропроводности. Для изготовления проводов, к примеру, подходит только достаточно чистый металл. Согласно нормативам, для этой цели можно использовать медь с количеством примесей, не превышающем 0.1 %.

Очень часто в этом металле содержится определенный процент серы, мышьяка и сурьмы. Первое вещество значительно снижает пластичность материала. Электропроводность меди и серы сильно различается. Ток эта примесь совершенно не проводит. То есть является хорошим изолятором. Однако на электропроводность меди сера не влияет практически никак. То же самое касается и теплопроводности. С сурьмой и мышьяком наблюдается обратная картина. Эти элементы электропроводность меди способны снижать значительно.

Сплавы

Разного рода добавки могут использоваться и специально для повышения прочности такого пластичного материала, как медь. Электропроводность ее они также снижают. Но зато их применение позволяет значительно продлить срок службы разного рода изделий.

Чаще всего в качестве повышающей прочность меди добавки используется Cd (0.9 %). В результате получается кадмиевая бронза. Ее проводимость составляет 90 % от проводимости меди. Иногда вместо кадмия в качестве добавки используют также алюминий. Проводимость этого металла составляет 65 % от этого же показателя меди. Для повышения прочности проводов в виде добавки могут применяться и другие материалы и вещества — олово, фосфор, хром, бериллий. В результате получается бронза определенной марки. Соединение меди с цинком называется латунью.

Характеристики сплавов

Зависеть электропроводность металлов может не только от количества имеющихся в них примесей, но и от других показателей. К примеру с повышением температуры нагрева способность меди пропускать сквозь себя ток снижается. Оказывает влияние на электропроводность такой проволоки даже способ ее изготовления. В быту и на производстве могут использоваться как мягкие отожженные медные проводники, так и твердотянутые. У первой разновидности способность пропускать сквозь себя ток выше.

Однако больше всего влияют, конечно же, используемые добавки и их количество на электропроводность меди. Таблица ниже представляет читателю исчерпывающую информацию относительно способности пропускать ток наиболее распространенных сплавов этого металла.

Электропроводность медных сплавов

Сплав

Состояние (О — отожженная, Т-твердотянутая)

Электропроводность (%)

Чистая медь

О

101

Т

98

Оловянная бронза (0.75 %)

О

55-60

Т

50-55

Кадмиевая бронза (0.9 %)

О

95

Т

83-90

Алюминиевая бронза (2,5 % А1, 2 % Sn)

О

15-18

Т

15-18

Фосфористая бронза (7 % Sn, 0,1 % Ρ)

О

10-15

Т

10-15

Электропроводность латуни и меди сравнима. Однако у первого металла этот показатель, конечно же, немного ниже. Но при этом он и выше, чем у бронз. В качестве проводника латунь используется довольно-таки широко. Ток она пропускает хуже меди, но при этом и стоит дешевле. Чаще всего из латуни делают контакты, зажимы и различные детали для радиоаппаратуры.

Медные сплавы высокого сопротивления

Такие проводниковые материалы применяют в основном при изготовлении резисторов, реостатов, измерительных приборов и электронагревательных устройств. Чаще всего для этой цели используются медные сплавы константан и манганин. Удельное сопротивление первого (86 % Cu, 12 % Mn, 2 % Ni) составляет 0.42-0.48 мкОм/м, а второго (60 % Cu, 40 % Ni) — 0.48-0.52 мкОм/м.

Связь с коэффициентом теплопроводности

Удельная электропроводность меди — 59 500 000 См/м. Этот показатель, как уже упоминалось, верен, однако только при температуре +20 оС. Между коэффициентом теплопроводности любого металла и удельной проводимостью существует определенная связь. Устанавливает его закон Видемана — Франца. Выполняется он для металлов при высоких температурах и выражается в такой формуле: K/γ = π2 / 3 (k/e)2T, где y — удельная проводимость, k — постоянная Больцмана, e — элементарный заряд.

Разумеется, существует подобная связь и у такого металла, как медь. Теплопроводность и электропроводность у нее очень высокие. На втором месте после серебра она находится по обоим этим показателям.

Соединение медных и алюминиевых проводов

В последнее время в быту и промышленности начало использоваться электрооборудование все более высокой мощности. Во времена СССР проводка изготавливалась в основном из дешевого алюминия. Новым требованиям ее эксплуатационные характеристики, к сожалению, уже не соответствуют. Поэтому сегодня в быту и в промышленности очень часто алюминиевые провода меняются на медные. Основным преимуществом последних, помимо тугоплавкости, является то, что при окислительном процессе их токопроводящие свойства не уменьшаются.

Часто при модернизации электросетей алюминиевые и медные провода приходится соединять. Делать это напрямую нельзя. Собственно, электропроводность алюминия и меди различается не слишком сильно. Но только у самих этих металлов. Окислительные же пленки у алюминия и меди свойства имеют неодинаковые. Из-за этого значительно снижается проводимость в месте соединения. Окислительная пленка у алюминия отличается гораздо большим сопротивлением, чем у меди. Поэтому соединение этих двух разновидностей проводников должно производиться исключительно через специальные переходники. Это могут быть, к примеру, зажимы, содержащие пасту, защищающую металлы от появления окиси. Данный вариант переходников обычно используется при соединении проводов на улице. В помещениях чаще применяются ответвительные сжимы. В их конструкцию входит специальная пластина, исключающая прямой контакт между алюминием и медью. При отсутствии таких проводников в бытовых условиях вместо скручивания проводов напрямую рекомендуется использовать шайбу и гайку в качестве промежуточного «мостика».

Физические свойства

Таким образом, мы выяснили, какая электропроводность у меди. Показатель этот может меняться в зависимости от входящих в состав этого металла примесей. Однако востребованность меди в промышленности определяется и другими ее полезными физическими свойствами, получить информацию о которых можно из представленной ниже таблицы.

Физические характеристики Cu

Параметр

Значение

Решетка

Гранецентрированная кубическая, а=3.6074 Å

Атомный радиус

1,28 Å

Удельная теплоемкость

385,48 дж/(кг·К) при +20 оС

Теплопроводность

394,279 вт/(м·К) при +20 оС

Электрическое сопротивление

1,68·10-8 Ом·м

Коэффициент линейного расширения

17,0·10-6

Твердость

350 Мн/м2

Предел прочности при растяжении

220 Мн/м2

Химические свойства

По таким характеристикам медь, электропроводность и теплопроводность которой очень высокие, занимает промежуточное положение между элементами первой триады восьмой группы и щелочными первой группы таблицы Менделеева. К основным ее химическим свойствам относят:

  • склонность к комплексообразованию;

  • способность давать окрашенные соединения и нерастворимые сульфиды.

Наиболее характерным для меди является двухвалентное состояние. Сходства с щелочными металлами она не имеет практически никакого. Химическая активность ее также невелика. В присутствии СО2 или же влаги на поверхности меди образуется зеленая карбонатная пленка. Все соли меди являются ядовитыми веществами. В одно- и двухвалентном состоянии этот металл образует очень устойчивые комплексные соединения. Наибольшее значение для промышленности имеют аммиачные.

Сфера использования

Высокая тепло- и электропроводность меди определяет ее широкое применение в самых разных отраслях промышленности. Конечно же, чаще всего этот металл используется в электротехнике. Однако это далеко не единственная сфера его применения. Помимо всего прочего, медь может использоваться:

  • в ювелирном деле;

  • в архитектуре;

  • при сборке водопроводных и отопительных систем;

  • в газопроводах.

Для изготовления разного рода ювелирных изделий используется в основном сплав меди с золотом. Это позволяет увеличить стойкость украшений к деформациям и истиранию. В архитектуре медь может использоваться при облицовке кровель и фасадов. Основным преимуществом такой отделки является долговечность. К примеру, листами именно этого металла обшита крыша широко известной архитектурной достопримечательности — католического собора в немецком городе Хильдесхайме. Медная кровля этого здания надежно защищает его внутреннее пространство вот уже почти 700 лет.

Инженерные коммуникации

Основными преимуществами медных водопроводов также являются долговечность и надежность. Кроме того, этот металл способен придавать воде особые уникальные свойства, делая ее полезной для организма. Для сборки газопроводов и систем отопления медные трубы также подходят идеально — в основном благодаря своей коррозийной стойкости и пластичности. При аварийном повышении давления такие магистрали способны выдерживать гораздо большую нагрузку, чем стальные. Единственным недостатком медных трубопроводов является их дороговизна.

Урок 32. электрический ток в металлах — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 32. Электрический ток в металлах

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) прохождение тока в металлах;

2) зависимость сопротивления металлов от температуры;

3) явление сверхпроводимости.

Глоссарий по теме

Свободные электроны – это электроны, не связанные с определенными атомами.

Сверхпроводимость – физическое явление, заключающееся в скачкообразном падении до нуля сопротивления вещества.

Температурный коэффициент сопротивления — величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на 1 К.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Обязательная литература:

Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 216-224.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009.- С.81-89.

М.М. Балашов О природе М., Просвещение, 1991г.

Е.А. Марон, А.Е. Марон Сборник качественных задач по физике. М., Просвещение, 2006

Я.И. Перельман Занимательная физика. М.: “Наука”, 1991.

Основное содержание урока

Все тела по проводимости электрического тока делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Для того чтобы электрическую энергию доставить от источника тока потребителю составляют электрические цепи. В большинстве случаев в электрической цепи используются металлические провода. По физической природе зарядов – носителей электрического тока, электропроводность подразделяют на:

А) электронную,

Б) ионную,

В) смешанную.

Какие заряженные частицы движутся в металлах при наличии тока?

После открытия в 1897 году английским ученым Дж. Дж. Томсоном электрона стали разрабатываться теории, объясняющие электропроводность металлов. Автором первой теории был Пауль Друде – немецкий физик. Эта теория нуждалась в опытном обосновании. В 1901 г. немецкий физик Э. Рикке поставил опыт по исследованию прохождения тока в металлах.

Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют. Впоследствии вопросом проводимости металлов заинтересовались и другие учёные. В 1913 году российские учёные Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси провели опыты по исследованию проводимости металлов. Суть опытов сводилась к тому, что катушка, на которую наматывали металлическую проволоку приводили во вращательное движение и резко тормозили. При торможении электроны продолжали двигаться по инерции и гальванометр, соединенный с катушкой фиксировал появление тока. По направлению отклонения стрелки гальванометра было установлено, что ток создается движением отрицательно заряженных частиц. На основании измерения отношения заряда частиц к их массе выяснилось, что ток создается движением свободных электронов. Аналогичный опыт был поставлен в 1916 году американскими учеными Т. Стюартом и Р. Толменом. Результаты опытов говорили, что ток в металлах создается движением электронов.

После анализа имеющихся данных о прохождении тока в металлах разными учеными была разработана современная классическая теория проводимости тока металлами. Основные положения электронной теории проводимости металлов.

1. Металл можно описать следующей моделью: кристаллическая решетка ионов погружена в идеальный электронный газ, состоящий из свободных электронов. У большинства металлов каждый атом ионизирован, поэтому концентрация свободных электронов приблизительно равна концентрации атомов 1023- 1029м-3 и почти не зависит от температуры.

2.Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Электрический ток в металле образуется только за счет упорядоченного движения свободных электронов.

Опираясь на данную теорию удалось объяснить основные законы электрического тока в металлах. Исходя из электронной теории можно найти связь между силой тока в металлах и скоростью движения электронов.

Сила тока равна произведению заряда электрона, их концентрации, площади сечения проводника и средней скорости движения электронов:

Отсюда . По этой формуле можно найти среднюю скорость движения электронов.

Если в эту формулу подставлять числовые данные силы тока, концентрации и площади сечения для разных металлов, то мы увидим, что средняя скорость движения электронов составляет всего лишь какие-то доли миллиметра в секунду. Когда говорят о скорости распространения тока имеют в виду скорость распространения электрического поля в проводнике, которое равно скорости света.

На силу тока в проводнике влияет и сопротивление проводника. Опыт показывает, что сопротивление металлов зависит от температуры. Увеличение сопротивления можно объяснить тем, при повышении температуры увеличивается скорость и амплитуда хаотического движения ионов кристаллической решетки металла и свободных электронов. Это приводит к более частым их соударениям, что затрудняет направленное движение электронов, то есть увеличивает электрическое сопротивление.

зависимость сопротивления металлов от температуры выражается формулой:

При нагревании размеры проводника практически не меняются, в основном меняется удельное сопротивление. Учет зависимости сопротивления от температуры используется в термометрах сопротивления.

Формула зависимости удельного сопротивления металлического проводника от температуры имеет вид:

где ρ0 — удельное сопротивление при 0 градусов,

t — температура,

α — температурный коэффициент сопротивления.

Графиком зависимости ⍴(t) является прямая.

Хотя коэффициент α довольно мал, учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим.

При понижении температуры сопротивление металлов должно уменьшаться. В 1911 году датский физик Х. Каммерлинг — Оннес открыл явление, названное сверхпроводимостью. Исследуя зависимость сопротивления ртути от температуры, он обнаружил, что при температуре 4,12 К сопротивление ртути исчезает. В сверхпроводящее состояние могут перейти многие химические соединения и сплавы. Некоторые вещества, переходящие при низких температурах в сверхпроводящее состояние, не являются проводниками при обычных температурах.

Вещества, находящиеся в сверхпроводящем состоянии, приобретают новые свойства. Наиболее важным из них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток в проводниках.

Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Теоретическое объяснение явления сверхпроводимости на основе квантово-механических представлений было дано учеными Дж. Бардиным, Дж. Шриффером (США) и Н. Н. Боголюбовым (СССР) в 1957 г.

В 1986 году была обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость (при 100 К).

В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ переходящими в сверхпроводящее состояние при более высокой температуре. Ученые надеются получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если удастся создать сверхпроводник при нормальной температуре, то будет решена проблема передачи электроэнергии по проводам без потерь.

Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.

Открытие вещества, переходящего в сверхпроводящее состояние при комнатной температуре, позволило бы упростить решение многих технических вопросов. Во-первых, отсутствие сопротивления означает отсутствие каких-либо потерь на нагревание. Отсутствие нагревания и потерь энергии на него чрезвычайно важно для электродвигателей и электронной вычислительной техники, а также для передачи электроэнергии.

В сверхпроводниках из-за отсутствия сопротивления протекают чрезвычайно высокие токи, создающие сильные магнитные поля, что может применяться при термоядерном синтезе для удержания высокотемпературной плазмы в реакторе.

На сегодняшний момент в некоторых странах существует железнодорожная сеть с поездами на магнитной подушке. После открытия сверхпроводимости Камерлинг-Оннес, пытаясь создать сверхпроводящий электромагнит, обнаружил, что изменение тока, или же магнитные поля, разрушают эффект сверхпроводимости. Только к середине двадцатого века удалось создать сверхпроводящие электромагниты. На данный момент продолжаются исследования по изучению высокотемпературной сверхпроводимости.

Разбор типовых тренировочных заданий

1. Сопротивление железного проводника при 0 0 С и 600 0С равны соответственно 2 Ом и 10 Ом. Каков температурный коэффициент железа?

Решение:

Зависимость сопротивления металлов от температуры определяется формулой

Из этой формулы выразим температурный коэффициент железа – α

После подстановки числовых данных получаем

2. Какова скорость дрейфа электронов в медном проводе диаметром 5 мм, по которому к стартеру грузовика подводится ток 100 А. Молярная масса меди

Дано:

I=100 А

d=0,005 м

____________

υ=?

Решение:

Сила тока в проводнике равна:

Выразим скорость из этой формулы:

Концентрацию электронов найдем по формуле:

Число электронов найдём по формуле:

Площадь сечения равна:

Учитывая всё это запишем конечную формулу для расчёта скорости дрейфа электронов:

После подстановки числовых данных получим:

υ=0,4 мм/с

Ответ: υ=0,4 мм/с

Электропроводность за период 3

Результаты обучения

Изучив эту страницу, вы сможете:

  • описать и объяснить, как электропроводность меняется в течение периода 3

Электропроводность

В таблице приведены значения электропроводности элементов от Na до Ar по отношению к алюминию.

Элемент Символ Атомный номер Электропроводность
натрий На 11 0.55
магний мг 12 0,61
алюминий Ал 13 1,00
кремний Си 14 0,10
фосфор Р 15 0
сера С 16 0
хлор Кл 17 0
аргон Ар 18 0

Вещества проводят электричество, если они содержат заряженные частицы, которые могут перемещаться с места на место при приложении разности потенциалов.

В таблице приведены некоторые сведения о различных веществах.

Вещество Примечания
металл проводить в твердом или жидком состоянии
ковалентные вещества не проводить (исключение составляет графит)
ионные соединения поведение в растворенном или жидком состоянии

Описание тренда

На графике показано изменение электропроводности в течение периода 3.

На этом графике много всего происходит, поэтому часто проще разделить его на три части. В таблице ниже приведен краткий обзор этих разделов.

Электропроводность .
Элементы Тип элемента Тип конструкции Описание
Na, Mg, Al металл металлический проводимость увеличивается от Na до Al
Si металлоид гигантская ковалентная значительно меньше, чем у Na, Mg и Al
P, S, Cl, Ar неметаллический простой молекулярный
(Ar одноатомный)
не проводят электричество
Когда вы нажмете на символ загрузки, вы сможете загрузить график в виде файла изображения или файла PDF, сохранить его данные, аннотировать его и распечатать.Обратите внимание, что графики будут помечены водяными знаками.
×

Объяснение этой тенденции

Натрий, магний и алюминий

Натрий, магний и алюминий — все это металлы. Они имеют металлическую связь, при которой ядра атомов металла притягиваются к делокализованным электронам.

Переход от натрия к алюминию:

  • число делокализованных электронов увеличивается …
  • больше электронов, которые могут двигаться и нести заряд через структуру …
  • электропроводность увеличивается.

Кремний

Кремний имеет гигантскую ковалентную структуру. Это полупроводник, поэтому он не является хорошим проводником или хорошим изолятором.

Фосфор, сера, хлор и аргон

Остальные элементы периода 3 не проводят электричество. У них нет свободных электронов, которые могут перемещаться и переносить заряд с места на место.

Металлическую связь часто неправильно описывают как притяжение между положительными ионами металла и делокализованными электронами.Однако металлы по-прежнему состоят из атомов, но внешние электроны не связаны с каким-либо конкретным атомом.

Подобным образом графит (неметалл) также имеет делокализованные электроны. Однако вы не понимаете, что он состоит из ионов углерода.

Гигантская решетчатая структура кремния похожа на структуру алмаза. Каждый атом кремния ковалентно связан с четырьмя другими атомами кремния в тетраэдрическом расположении.

Атомы в молекулах фосфора, серы и хлора удерживаются вместе ковалентными связями.

Теплопроводность обычных металлов и сплавов

Теплопроводность обычных металлов, сплавов и материалов

Теплопередача Содержание
Свойства металлов – теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость

В этой таблице приведены типичные значения тепловых характеристик некоторых распространенных промышленных металлов и сплавов.

Значения относятся к температуре окружающей среды (от 0 до 25°C).

Все значения следует рассматривать как типичные, поскольку эти свойства зависят от конкретного типа сплава, термической обработки и других факторов. Значения для конкретных выделений могут сильно различаться.

Теплопроводность обычных металлов

Имя

Теплопроводность
Вт/см·К

Теплопроводность
Вт/м·К

Чугунный слиток

0.7

AISI-SAE 1020

0,52

Тип из нержавеющей стали 304

0,15

Серый чугун

0,47

Хастеллой С

0,12

Инконель

0,15

Чистый алюминий

237

Алюминиевый сплав 3003, катаный

1.9

Алюминиевый сплав 2014, отожженный

1,9

Алюминиевый сплав 360

9,8

Медь электролитическая (ЭТП)

3,9

Желтая латунь (высокая латунь)

22,3

Алюминиевая бронза

0.7

Бериллий

218

Бериллиевая медь 25

1.20.8

Мельхиор 30%

0,3

Красная латунь, 85%

1,6

Латунь

109

Свинец сурьмы (твердый свинец)

0.35

Припой 50-50

0,5

Магниевый сплав AZ31B

1,0

Свинец

35,3

Серебро

429

Монель

0,3

Золото

318

Никель (коммерческий)

0.9

Мельхиор 55-45 (константан)

0,2

Титан (коммерческий)

1,8

Цинк (технический)

1.1

Цирконий (технический)

0,2

Цемент

0.29

Эпоксидная смола (наполненная диоксидом кремния)

0,30

Резина

0,16

Эпост (незаполненный)

0,59

Термопаста

0,8 — 3

Термоэпоксидная смола

1 — 7

Стекло

1.1

Почва

1,5

Песчаник

2,4

Алмаз

900-2320

Асфальт

0,75

Бальза

0,048

Хромоникелевая сталь

16,4

Кориан

1.06

Стекловолокно

0,04

Гранит

1,65 — 3,9

Пенополистирол

0,032

Пенополиуретан

0,02

Иридий

147

Лиственные породы (дуб, клен…)

0.16

Теплопроводность металлов

k = БТЕ / ч · фут · °F
k t = k до — a ( t — t o )

Вещество Диапазон температур
, °F
к до и Вещество Диапазон температур
, °F
к до и

Металлы

Олово 60 – 212 36 0.0135
Алюминий 70 – 700 130 0,03 Титан 70 – 570 9 0,001
Сурьма 70 – 212 10,6 0,006 Вольфрам 70 – 570 92 0,02
Бериллий 70 – 700 80 0.027 Уран 70 – 770 14 -0,007
Кадмий 60 – 212 53,7 0,01 Ванадий 70 20
Кобальт 70 28 Цинк 60 – 212 65 0.007
Медь 70 – 700 232 0,032 Цирконий 32 11
Германий 70 34 Сплавы:      
Золото 60 – 212 196 Адмиралтейский металл 68 – 460 58.1 -0,054
Железо чистое 70 – 700 41,5 0,025 Латунь -265 – 360 61,0 -0,066
Железо кованое 60 – 212 34,9 0,002 (70 % Cu, 30 % Zn) 360 – 810 84,6 0
Сталь (1% С) 60 – 212 26.2 0,002 Бронза, 7,5% Sn 130 – 460 34,4 -0,042
Свинец 32 – 500 20,3 0,006 7,7% Алюминий 68 – 392 39,1 -0,038
Магний 32 – 370 99 0,015 Константан -350 – 212 12.7 -0,0076
Меркурий 32 4,8 (60 % меди, 40 % никеля) 212 – 950 10,1 -0,019
Молибден 32 – 800 79 0,016 Дюрал 24С (93,6% Al,
4,4% Cu,
-321 – 550 63,8 -0,083
Никель 70 – 560 36 0.0175 1,5% Mg, 0,5% Mn) 550 – 800 130. -0,038
Палладий 70 39 Инконель X (73 % Ni, 15 % Cr, 7 % 27 – 1 070 7,62 -0,0068
Платина 70 – 800 41 0,0014 Fe, 2,5% Ti)      
Плутоний 70 5 Манганин (84% Cu, 12% Mn, 1 070 – 1 650 3.35 -0,0111
Родий 70 88 4% Ni) -256 – 212 11,5 -0,015
Серебро 70 – 600 242 0,058 Монель (67,1% Ni, 29,2%
Cu, 1,7% Fe, 1,0% Mn)
-415 – 1470 12,0 -0.008
Тантал 212 32
Таллий 32 29 Нейзильбер (64 % Cu,
17 % Zn, 18 % Ni)
68 – 390 18.1 -0,0156
Торий 70 – 570 17 -0,0045

Родственный:

Каталожные номера:

  • Справочник по металлам ASM, второе издание, Американское общество металлов, Metals Park, OH, 1983.
  • Lynch, CT, Практический справочник CRC по материаловедению, CRC Press, Boca Raton, FL, 1989.
  • Shackelford, JF, and Alexander, W., CRC Materials Science and Engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL, 1991.

Периодическая таблица 21 Сравните теплопроводность металлов и неметаллов + ВИКТОРИНА

Это выдержка из моей популярной линейки

Bossy Brocci Math & Big Science на Amazon.

==============================================

Авторские права :

B.А. История, Б.С. Химия, М.С. Органическая химия

124 кредита университетских наук

Phi Beta Kappa, Summa Cum Laude

Премия Тизена по исчислению, химии и физике

Премия Альберта Магнуса лучшему инструктору в

Univ. Мэриленд, кафедра химии и биохимии

4 раза входил в тройку лучших преподавателей естественных наук Северной Каролины

2 раза становился лучшим преподавателем естественных наук Северной Каролины [2010 и 2019]

Я обучаю в среднем более 100 студентов в год

за 50 минут для класса, в школе

High-Poverty, Title 1

в Appalachian Mtns.

с:

Без ассистентов преподавателей,

Без репетиторов,

Без восстановительного класса,

и

Без книг или программ для подготовки к экзаменам.

Но я разбил штат

в среднем на 23 балла

за 5 лет.

Так что же делают мои дети???

Рабочие листы Bossy Brocci

========================================= =====

Учащиеся должны:

1) Рассчитать и записать процентное распределение по категориям, сравнивающим теплопроводность металлов и неметаллов:

Процент неметаллов с более низкой теплопроводностью и Процент неметаллов с более высокой теплопроводностью, чем:

Средняя теплопроводность металла

Самая низкая теплопроводность металла

Самая высокая теплопроводность металла

Процент металлов с более низкой теплопроводностью и Процент металлов с более высокой теплопроводностью, чем:

Средняя теплопроводность неметалла

Самая низкая теплопроводность неметалла Проводимость

Самая высокая теплопроводность неметаллов

Процент неметаллов с теплопроводностью:

< 1 Вт/м·К

> 10 Вт/м·К

> 100 Вт/м·К

Процент металлов с теплопроводностью

< 1 Вт/м·К

> 10 Вт/м·К

> 100 Вт/м·К

2) Ответьте на 14 вопросов с вариантами ответов и вариантами ответов на основе расчетов и наблюдений

3) Заполните таблицу обобщений о металле и металле.Теплопроводность неметаллов с избранными фразами, основанными на анализе их количественных данных

4) Заполните в общей сложности 40 ячеек данными и текстом в 5 разных таблицах

5) Будьте вынуждены представлять свою работу в аккуратном и упорядоченном виде формат

6) Научиться методично и систематически знать тенденции между теплопроводностью металлов и неметаллов

============================ =======================

ВНИМАНИЕ:

Многие из моих заданий (викторин и тестов) односторонние и двухсторонние.

Я делаю это по нескольким, но важным причинам:

1) Я учитель государственной школы и у меня есть квота или максимум печати.

2) Моя школа оплачивает количество листов, которые мы печатаем и копируем.

3) Мне не нравится проводить свою жизнь за принтером или в ужасной копировальной мастерской,

бороться с застрявшими машинами и сшивать вместе несметное количество листов.

4) БОЛЬШИНСТВО учащихся предпочитают, чтобы им вручили 1 или 2 листа бумаги,

, вместо того, чтобы 6-10 листов бросали на стол.

МЕНЬШЕ листов = МЕНЬШЕ страха и беспокойства

[с психологической точки зрения 50 вопросов на 1 листе

выглядят меньше, чем 50 вопросов на 4 листах].

Итак, я перешел с «компактного эконом» автомобиля на просторный, роскошный седан, чтобы сэкономить:

БУМАГА

ВРЕМЯ

ДЕНЬГИ

и

ЗДОРОВЬЕ

Итак. . . теперь, когда вы заранее знаете о моих «узких» или «компактных» викторинах и тестах,

, пожалуйста, зарезервируйте любые понижения оценки продукта CLARITY

за что-то вроде шага или инструкции, в отношении которой вы были действительно ЗАБЛУЖДЕНЫ

— — — НЕ отсутствие дополнительных интервалов и полей (которых, как вы заранее знали, там не было)

В конце концов .. . было бы нечестным, честным или точным обзором

осуждать автомобиль за то, что он не является роскошным седаном — — —

, когда на самом деле этот автомобиль явно рекламируется как экономичный автомобиль.

============================================== ===========

ПРИМЕЧАНИЕ: Что касается ОБОБЩЕНИЯ о металлах и неметаллах

посредством «практического» запроса. . .

A) он переоценен и неэффективен для овладения фундаментальными научными знаниями

(говорит Учитель естествознания во мне),

и

B) обычно ошибочен или неправомерен в своей способности обобщать или делать выводы

(говорит химик-органик во мне).

Проверка образца меди на электрическую проводимость,

по сравнению с образцом пробки, НЕ «доказывает» что-либо,

и не позволяет учителям и учащимся провозгласить точное обобщение, что

«Металлы являются лучшими проводниками, чем НЕМЕТАЛЛЫ».

Наши учащиеся не могут делать обоснованных выводов или обобщений

на основе «экспериментов», в которых отсутствует повторение (глубина),

и достаточный размер выборки или разнообразие (широта).

Обобщения — это основа хорошей науки

, и они построены из груды индуктивных доказательств.

Нашим жалким классным «экспериментам» обычно не хватает

повторений, глубины и индуктивных доказательств

, чтобы что-то «доказать».

Плюс — — — вы, я и почти каждый преподаватель естественных наук

знаете о «Великом практическом мифе».

Мы знаем, что «Hands-On» обычно переводится как «Отключение мозгов».

Я наблюдал это явление даже среди старшеклассников,

, когда преподавал различные курсы химии в университетской лаборатории.

Отрезвляющая и неудобная правда заключается в том, что

большинство практических вопросов

дети могут взволнованно рассказать вам, что они сделали

— — — но НЕ то, что они НАУЧИЛИСЬ.

И это в значительной степени побеждает весь смысл

школ и учителей.

Таким образом, мой подход заключается в том, чтобы позволить учащимся

делать точные выводы и делать законные обобщения —

, используя ВСЕ данные из ВСЕХ элементов.

Это все еще исследование, просто законное и точное статистическое исследование.

Я уже сделал утомительную сортировку и подсчет.

Теперь ваши ученики вычислят полностью репрезентативное процентное распределение.

Ваши учащиеся по-прежнему находят или раскрывают факты и тенденции в отношении металлов и неметаллов.

Теперь ваши ученики могут делать точные выводы

и делать обоснованные обобщения

, на которых строится хорошая наука.

И они на самом деле будут L-E-A-R-N что-то.

============================================== ======

Печать должна быть:

АЛЬБОМНАЯ

и ДВУХСТОРОННЯЯ,

с переворотом вдоль «КОРОТКОГО» края или стороны

============ ========================================

Хотите БОЛЬШЕ мощности за доллар?

Попробуйте наборы Brocci перед покупкой!

Чтобы получить комплекты и уроки, напрямую связанные или связанные с этим продуктом,

просто скопируйте и вставьте следующий URL-адрес в новую вкладку:

https://www.Teacherspayteachers.com/Store/Bossy-Brocci-Math-And-Science/Category/Periodic-Table-of-Elements-202526

и

https://www.teacherspayteachers.com/Store/Bossy-Brocci-Math- And-Science/Category/Elements-Compounds-Mixtures-202515

и

https://www.teacherspayteachers.com/Store/Bossy-Brocci-Math-And-Science/Category/Atoms-Atomic-Structure-Isotopes- Ионы-202519

============================================ ========

Вопросы от автора :

Есть ли у родителей [или директоров] $$

о том, чтобы «бросить вызов» или «обогащать» детей?

Нужно что-то для экстра-кредита

или таймкиллер для быстрых финишеров?

Убедитесь, что ваши учащиеся покидают ваш класс

, написав пояснительное эссе/исследовательскую работу

— — — с

правильной пунктуацией,

хорошей грамматикой,

и правильным синтаксисом.

Bossy Brocci’s EZ-Writer автоматически

поможет вашим учащимся создать что угодно: от:

5 абзацев/2 разделов

до

11 абзацев/5 разделов.

Да . . . АВТОМАТИЧЕСКИ .

Вы ничего не делаете и ничему не учите.

My EZ-Writer делает все:

Учит правильному

письму, пунктуации, грамматике

и синтаксису!

Он только что вышел из печати и подан

для регистрации авторских прав

в октябре 2019 года.

Получите EZ-Writer и расскажите об этом своим друзьям по математике, ELA

и обществознанию:

https://www.teacherspayteachers.com/Store/Bossy-Brocci-Math-And-Science/ Категория/EZ-Writer-EZ-Typer-Expository-Essays-Papers-404861

============================== ==============================

Наука Химия Периодическая таблица элементов Периодическая таблица Структура Периодическая таблица Логика Периодическая таблица Тенденции Периоды Группы Семейства Элементы Физические свойства Атомный радиус Размер Плотность Точка плавления Удельная теплоемкость Электропроводность Теплопроводность Химические свойства Электроотрицательность Ионизация Энергия Реактивность Элементы основной группы Элементы основной группы Щелочные металлы Щелочные металлы Галогены Благородные газы Валентность Льюиса Точка Электроны Связь Сравнение металлов Неметаллы Металлоиды Переходные металлы

Reade Advanced Materials — Электропроводность элементов, используемых в сплавах 9000 1

Примечание. Все следующие токопроводящие порошки можно приобрести в компании READE.

Электропроводность элементов, используемых в сплавах

Вещество

Провод.

мкОм-см

 

Вещество

Провод.

мкОм-см

серебро

……………

100,00

1,586

 

железо…………………………..

14,57

9,71

медь…………

97,61

1.678

 

платина……….

14,43

10,6

золото …………….

76,61

2,24

 

жесть………………..

14,39

11,0

алюминий……..

63.00

2,6548

 

вольфрам………..

14.00

5.65

тантал……….

54,63

12,45

 

осмий………..

13,98

9,5

магний ……

39.44

4,45

 

титан………..

13,73

42,0

натрий…………

31,98

4,2

 

иридий………….

13,52

1.3E15

бериллий……….

31.13

4,0

 

рутений……..

13.22

7.6

барий…………

30,61

 

 

никель…………..

12,89

6,84

цинк…………………………..

29.57

5,916

 

родий………..

12,60

4,51

индий …………

24,38

8,37

 

палладий………

12.00

10,54

кадмий………..

24,38

6,83

 

сталь

…………….

12.00

 

кальций………..

21,77

3,91

 

таллий…………

9.13

79,0

рубидий……….

20,46

12.5

 

свинец……………

8,42

20.648

цезий…………

20.00

20

 

ниобий………..

5.13

12,5

литий…………

18,68

8,55

 

ванадий……….

4,95

24.8 — 26,0

молибден…

17,60

5,2

 

мышьяк…………

4,90

33,3

кобальт …………

16.93

6,24

 

сурьма………

3,59

39,0

уран………..

16,47

30,0

 

ртуть………..

1,75

98,4

хром……..

16.00

12,9

 

висмут………..

1,40

106.8

марганец ……

15,75

185,0

 

теллур………..

0,001

4.36E6

Теплопроводность металлов: какой металл является лучшим проводником тепла? | Научный проект

Какой металл является лучшим проводником тепла: медь, сталь или латунь? Почему? Проведя небольшое онлайн-исследование, сформулируйте свою гипотезу .

  • 3 12-дюймовых металлических стержня или толстой проволоки: медь, сталь, латунь или другой металл. Убедитесь, что все провода имеют одинаковый калибр , или толщину. Почему проверка того, что датчик одинаковый, может быть важным шагом?
  • 8 одинаковых стаканчиков из пенопласта
  • Предмет для кипячения воды (кастрюля или чайник)
  • Плита
  • 4 цифровых термометра мгновенного действия
  • Кувшин или другой большой контейнер, который поместится в холодильнике
  • Вода
  • Блокнот и ручка

Процедура:

  1. Наполните кувшин или другой большой контейнер водой и кубиками льда.Дайте воде в кувшине остыть в течение как минимум получаса.
  2. Согните каждый металлический стержень пополам два раза, чтобы сделать металлические мосты. Как вы думаете, почему мы должны дважды сложить стержень пополам? Будет ли складывание его один раз привести к тем же результатам?  

  1. Ставьте чашки парами. Между каждой чашкой проходят три перемычки из одного и того же металла. Одна пара чашек не будет иметь перемычек. Это контрольная группа.
  1. Поместите цифровые термометры мгновенного действия в каждую из чашек с холодной водой.
  2. Попросите взрослого вскипятить воду. Дайте ему немного остыть перед использованием.
  3. Для каждой пары чашек налейте равные объемы горячей воды в «горячую» чашку. Убедитесь, что вода покрывает концы мостов.
  4. Для каждой пары чашек налейте равные объемы холодной воды в «холодную» чашку. Убедитесь, что вода покрывает концы мостов. Как вы думаете, почему объемы воды должны быть равны?
  5. Определите начальную температуру холодной воды. Запишите температуру в таблице, указав время (в минутах) и температуру (в градусах по Фаренгейту).
  6. Записывайте температуру каждого стакана с холодной водой каждые 5 минут в течение 30 минут. В вашей таблице должен быть указан набор (нет, медь, сталь, латунь), время и поля для заполнения температуры. Думаете ли вы, что все тепло, отведенное от горячей чашки, переходит в холодную чашку? Почему или почему нет? Подсказка: иногда тепло не всегда идет туда, куда мы хотим!
  7. В какой чашке с холодной водой произошло наибольшее изменение температуры от начала до конца? Рассчитайте это, вычтя начальную температуру чашки из ее конечной температуры.
  8. Организуйте свои данные с помощью линейных графиков. По оси x отложите время в минутах. По оси Y отложите разницу температур в градусах. Создав подобную диаграмму, мы можем увидеть, какой металл в целом передает больше всего тепла. Это также дает нам некоторую информацию о проводимости каждого металла: чем круче наклон, тем выше проводимость.

Из трех металлов в этом эксперименте больше всего тепла будет передавать медь, за ней следует латунь, а затем сталь.

Медь имеет самое высокое значение теплопроводности, а сталь — самое низкое значение теплопроводности.Теплопроводность — это действительно важное свойство материала — нам нужно помнить об этом, когда мы решаем, для чего мы будем использовать этот материал! Вот пример: поскольку медь является отличным проводником, мы используем ее для таких вещей, как нагревательные стержни и провода. Поскольку сталь является плохим проводником и может выдерживать высокие температуры, мы используем ее для изготовления двигателей в самолетах.

Вспомните, как мы дважды сложили наши проволочные мосты пополам. Как вы думаете, почему мы это сделали? Помните: лучше всего проводимость происходит, когда больше молекул соприкасается друг с другом.Складывание стержня пополам дважды позволяет теплу от горячей чашки проходить через большее количество молекул, позволяя большему количеству тепла проходить от горячей чашки к холодной. Складывание металлических стержней только один раз все равно создаст хороший тепловой мост, но мы увидим меньшее изменение температуры в холодных чашках, что затруднит определение того, какой металл является лучшим проводником!

Что касается объемов воды, которые должны быть равными? Чтобы получить хорошие данные из нашего эксперимента, каждый стакан с горячей водой должен удерживать одинаковое количество тепла, а вода имеет очень специфическую теплоемкость .Теплоемкость – это количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры данного количества вещества. Подумайте об этом так: во всех четырех наших чашках есть одинаковые объемы воды одинаковой температуры, а это значит, что каждая чашка с горячей водой содержит одинаковое количество тепловой энергии.

Итак, когда тепло отводится от горячей чашки, вся ли эта энергия проходит через металлический мостик в холодную чашку? Нисколько. Тепло часто отдается окружающей среде, и в этом случае часть тепла от горячей воды будет отдаваться воздуху.Точно так же воздух в комнате будет отдавать часть своего тепла чашке с холодной водой. Мы попытались свести к минимуму потери тепла, используя чашки из пенополистирола, потому что пенополистирол, как известно, является отличным изолятором , а материал плохо проводит тепло.

Не стесняйтесь повторить этот эксперимент с другими металлами! Такие металлы, как серебро, золото и алюминий, дадут совсем другие результаты. Просто убедитесь, что вы сохраняете все остальные условия эксперимента такими же.

Отказ от ответственности и меры предосторожности

Обучение.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для информационных только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Образование.com Политика конфиденциальности и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями. или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека.Для дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Эталонные корреляции для теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова

3.1 Экспериментальный

Расплавленные металлы, такие как медь, обладают высокой реакционной способностью при высокой температуре. Следовательно, трудно найти подходящий контейнер для материалов при измерении теплофизических свойств. Кроме того, конвекцию, вызванную неоднородным температурным полем в расплавленных металлах при высоких температурах, чрезвычайно трудно полностью избежать, так что измерение теплопроводности обычно загрязняется конвективными потоками тепла.

Для измерения теплопроводности расплавов меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова использовалось большое количество методов. Используемые методы включают: нестационарную горячую проволоку, защищенный тепловой поток, лазерную вспышку, электромагнитную левитацию, температурную волну и горячий диск. Они будут кратко описаны в следующих параграфах.

Переменная горячая проволока

В этом методе ток подается на тонкую проволоку (или полосу) известной длины, которая действует как нагревательный элемент и термометр сопротивления.Проволоку погружают в расплав, подают ток и измеряют повышение температуры проволоки как функцию времени. Теплопроводность определяется обратной величиной наклона линейной части графика повышения температуры в зависимости от логарифма времени. Конвективный вклад в теплопередачу может быть обнаружен как отклонение от линейной зависимости, и обычно ток подается менее чем на 1 с, чтобы избежать влияния конвекции, вызванной плавучестью.Были также проведены эксперименты в поле микрогравитации с использованием капельной башни для сведения к минимуму всех форм конвекции [17].

Основной проблемой, связанной с применением методики для измерения теплопроводности металлов, является необходимость изоляции металлической проволоки от расплава. По этой причине провод изолирован с использованием покрытия Al 2 O 3 или других оксидов металлов, нанесенных на провод. Для наиболее точной работы влияние изоляционного покрытия на повышение температуры провода необходимо оценить с помощью подходящей теории либо аналитически, либо численно для одномерной (радиальной) задачи теплообмена.Недавняя работа показала, что если тонкая металлическая полоска вставлена ​​в среднюю плоскость двух «зеленых» листов оксида алюминия, прессованных горячим способом для формирования жесткого датчика, возможен соответствующий численный анализ соответствующей двумерной задачи теплопередачи [18–18]. 20]. Правильный выбор размеров датчика позволяет с хорошей точностью определять значения теплопроводности жидких металлов, окружающих композитный датчик. Методика имеет практически точное рабочее уравнение с полным набором теоретических поправок, которые могут применяться экспериментально и точно [18–20].

Охраняемый тепловой поток

Это стационарный метод, при котором известное тепловложение подается на один конец образца и отводится на другом через теплоотвод [9]. Этот метод очень похож на метод защищенной горячей пластины [21], с той лишь разницей, что падение температуры через образец в направлении теплового потока измеряется термопарами, погруженными в образец, а не просто помещенными в нагреватель. тарелки. Технику можно разделить на две категории в зависимости от используемой геометрии, т.е.е., радиальный и осевой метод теплового потока.

Приборы радиального теплового потока требуют достаточно большого отношения длины образца к его диаметру, чтобы гарантировать, что весь тепловой поток в образце является радиальным. Метод радиального теплового потока также известен как метод концентрических цилиндров. Самым большим преимуществом приборов с защищенным тепловым потоком является простая геометрия и относительно простая настройка после решения проблемы локализации. Основные проблемы заключаются в предотвращении конвективных течений внутри расплава.Основное рабочее уравнение для метода представляет собой просто одномерный закон Фурье, но отклонения большинства инструментов от идеала, к которому применяется это основное уравнение, часто бывают значительными, а поправки редко имеют точные теории.

Лазерная вспышка

Принцип метода заключается в облучении передней поверхности небольшого образца исследуемого материала в виде тонкого диска кратковременным высокоинтенсивным однородным импульсом мощного лазерный источник [22, 23].Излучение, поглощаемое на передней поверхности, вызывает тепловой импульс, который диффундирует через образец. Результирующее повышение температуры задней поверхности диска отслеживается как функция времени с использованием подходящего детектора и системы сбора данных. Детектор повышения температуры может быть инфракрасным детектором, оптическим пирометром или даже термопарой. Этот метод позволяет получить коэффициент температуропроводности на основе анализа наблюдаемой температурной истории с использованием теории, которая имеет прочную основу для идеального случая.Неопределенность метода применительно к расплавленным металлам при высоких температурах является спорной, поскольку существует вероятность конвективного течения внутри образца (особенно если для облучения используется время более 2 с), поскольку нагретая передняя поверхность часто находится ниже поверхности жидкости. для практических целей. Поскольку поверхность жидкого металла не всегда непосредственно наблюдается детектором, возможны систематические ошибки, вносимые в результаты промежуточными поверхностями. Тем не менее метод широко используется для измерения теплопроводности расплавов.

Электромагнитная левитация

В методе электромагнитной левитации (ЭМЛ) верхняя часть левитирующей на электромагнитном поле капли периодически нагревается модулируемым источником света, т. е. модулированным полупроводниковым лазером, а затем изменение температуры в нижней части капля определяется пирометром. Теплопроводность определяется по фазовой задержке между модулированным лазерным нагревом и изменением температуры, измеренной при различных частотах модулированного света.Детали модели предоставлены Tsukada et al. [24] и Баба и др. .[25]. Этот метод является бесконтейнерным, поэтому он устраняет риск гетерогенного зародышеобразования со стенки контейнера.

Конвекция, вызванная электромагнитной силой в капле расплава, вместе с эффектами плавучести и конвекции Марангони могут повлиять на тепловое поле и, следовательно, на измерение теплопроводности расплавленного металла. Для подавления конвективного теплообмена иногда используют постоянное магнитное поле [25].

Температурная волна

Основная идея этого метода заключается в создании теплового импульса в центре заполненного испытуемым материалом полусферического тигля, в который помещается датчик температуры (например, термопара) на фиксированном и измеренное расстояние от центра. Измерение времени задержки температурного импульса между источником и датчиком дает информацию о температуропроводности материалов. В случае измерения температуропроводности расплавленного металла образец расплавлялся в фарфоровом тигле, а локальный отбор тепла создавался за счет испарения капли воды, попадающей в тонкостенную стальную полусферу в центре поверхности. расплава.Хромель-алюмелевые термопары располагались на различном расстоянии от центра и измерялась их температура в зависимости от времени. Полная математическая модель описана Зиновьевым и др. [26]. Теплопроводность определяется косвенно, через коэффициент температуропроводности, который измеряется непосредственно.

Можно было бы утверждать, что вклад конвекции будет иметь тенденцию быть небольшим из-за короткой продолжительности эксперимента, но это предположение может быть неверным, поскольку циркуляционные потоки могут возникать из-за выталкивающей силы и термокапиллярных сил, вызванных большими градиентами температуры.Этот метод также известен как плоская температурная волна, или радиальная температурная волна, или метод модулированного луча.

Горячий диск

В этом методе резистивный элемент используется как источник тепла и как датчик температуры и в идеальном случае помещается в бесконечный образец испытуемого материала. На практике предпринимаются попытки сделать все маленьким, чтобы ограничить количество требуемого жидкого металла [27]. Это, во-первых, означает, что источник тепла должен быть очень тонким, а во-вторых, его электрическое сопротивление должно быть как можно больше, чтобы обеспечить применение к небольшим образцам и высокую чувствительность к измерениям температуры.

Плоский источник тепла часто представляет собой резистивный элемент, созданный по заданной схеме с помощью методов осаждения на изоляционный материал или с использованием тонкой металлической фольги. В обоих случаях резистивный элемент должен быть зажат между тонкими электроизоляционными слоями. Его погружают в расплав и к нему подают постоянный ток, достаточный для повышения температуры датчика на 1–2 К. При изменении температуры датчика изменяется и его сопротивление. Следовательно, наблюдение за изменением сопротивления во времени дает тепловую историю датчика, по которой можно получить данные о теплопроводности образца.Несмотря на то, что резистивный элемент источника тепла может иметь любую форму, из соображений экспериментального и теоретического удобства используются схемы «горячая пластина/квадрат» или «горячие диски».

Хотя этот метод широко используется для измерений на самых разных материалах, он не является абсолютным методом, и приборы настолько отличаются от простейшей идеальной модели, что не имеют теоретического аналитического решения процесса теплопередачи. Большинство коммерческих плоских источников снабжены подходящим программным обеспечением, которое численно решает уравнения теплопередачи в частных производных.Обычно неясно, в какой степени моделирование эксперимента соответствует физической реальности, поэтому необходима калибровка. В случае с расплавленными металлами, где нет стандартных эталонных значений высокого качества для калибровки, это проблематично.

3.2 Сбор данных

для представления, насколько нам известно, всех наборов данных для измерения теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова, представленных в литературе.Эти измерения теплопроводности в зависимости от температуры показаны на рис. В этих таблицах также представлены чистота образца, использованная методика и погрешность, указанная авторами, а также охваченный температурный диапазон. Кроме того, отмечается форма, в которой представлены данные (диаграмма, уравнение или таблица). Наборы данных были классифицированы на первичные и вторичные наборы в соответствии с критериями, представленными в разделе 2, и в сочетании с используемыми методами.Как указывалось ранее, весь набор данных для этих расплавов металлов не позволяет строго применять указанные нами критерии. Важно отметить, что, как видно из таблиц, мы были вынуждены использовать данные, взятые из графического представления результатов, вопреки нашим предпочтениям. Если бы этот шаг не был предпринят, доступные нам данные были бы сильно ограничены. В любом случае, поскольку неопределенности, заявляемые для таких данных, обычно довольно велики, при чтении их по представленным диаграммам вносится небольшая дополнительная ошибка.

Измерения теплопроводности жидкой меди в зависимости от температуры: (○) Баба и др. . [25]; (△) Куско и Монаган [22]; (+) Шибата и др. . [55]; (▲) Зиновьев и др. . [62]; (◆) Тай и Хейден [9]; (- -) Филиппов [63]; (■) Fieldhouse и др. . [43]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], ( ), также показаны. (….) температура плавления.

Измерения теплопроводности жидкого олова в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. [50]; (□) Нагаи и др. [27]; (◒) Билек и др. [19]; (●) Peralta и др. [18]; (■) Склярчук и Плевачук [35]; (+) Ямасуэ и др. [7]; (⏃) Шибата и др. [55]; (▲) Хеммингер [33]; (⦵) Оттер и Арль [54]; (- -) Банчила и Филиппов [66]; (□-) Филиппов [63]; (×) Зиновьев и др. [26]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (○) Кинеке [32]; (◨) Юрчак и Филиппов [64]; (⬖) Пашаев [44]; (△) Никольский и др. [39]; (◑) Бидуэлл [47]; (◆) Браун [41]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], ( ), также показаны. (….) температура плавления.

ТАБЛИЦА 1

Рассмотренные наборы данных для теплопроводности жидкой меди при 0,1 МПа

D Zinovyev 5 5
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота a (масс. %) Используемая методика b Указанная погрешность (%) №данных Темп. Диапазон (k) Форма данных C C
3 Предыдущая справочная корреляция / Значения
Mills 1996 [11] 1348-1780 E E
Touloukian 1970 [10] [10] 3-5 10 1355-2400 P

Первичные данные
 Баба 2012 [25] 99.99 Электромагнитная левитации 10 24 1382-1665 D
Куско 2002 [22] 99,98 лазерной вспышки (ТД) 12 132 1356-1435
одна тысяча девятьсот девяносто-четыре [62] 99,99 волны Температура (ТД) 5 4 1364-1425 D
Тая 1979 [9] ТП Охраняемый тепловой поток 10 7 1373–1673 P
Вторичные данные
Shibata 2002 [55] лазерной вспышки (ТД) 30 1 1408 D
Филиппов 1973 [63] [63] Температурная волна (TD) 6 1367-1760 D
полевой дом 1956 [43] 99.99 охраняемый тепловой поток 2 7 1361-1761 P

Таблица 7

Наборы данных, рассмотренные для теплопроводности жидкого олова на 0,1 МПа

D + + + + D
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота (масс. %) Используемая методика a Указанная погрешность (%) № данных Темп. Диапазон (K) Форма данных B
3 предыдущая справочная корреляция / Значения
Mills 1996 [11] 8 506-2073 506-2073 E E
Touloukian 1970 [10] [10] 5-15 9 505-1300 P

Первичные данные
 Савченко 2011 [50] 99.996 Лазерная вспышка (TD) 2.5-3.5 21 513-1173 D
Bilek 2006 [19] 99.999 Переходный горячий провод 3 9 628-872 Р
Нагаи 2006 [27] 99,999 Горячий диск 5 531-990
Пералта-Мартинес 2006 [18] 99.99 Переходный горячий провод 2 8 534-731 P
9005 [35] [35] охраняемый тепловой поток 7 16 508-610 D
Хеммингер +1985 [33] 99,999 тепла охраняемая потоком 5 17 512-769 Р
Оттер тысяча девятьсот семьдесят восемь [54 ] 99.90 лазерная вспышка (TD) 5 9 1261-2068 D
Zinovyev 1973 [26] Температура (TD) 10 7 506-592 506-592 D
1970 1970 [38] охраняемого теплового потока 8 538-898 D
Dutchak 1967 [37] [37] охраняемый тепловой поток 5 526-775 D
Kineke 1967 [32] 99.00 Охраняемый тепловой поток 2 5 552-594 D
Nikolsky [39] [39] охраняемый тепловой поток 29 579 -834
Коричневый +1923 [41] Охраняемый теплового потока 3 537-621 Р
Конно 1920 [42] Охраняемый тепловой поток 3 565–772 P

Вторичные данные
90 Переходный горячий провод 4 10 573-1473 D
Shibata 2002 [55] лазерная вспышка (TD) 30 2 623829 D
Banchila +1973 [66] 99,995 волны Температура (ТД) 6 14 1153-1970 D
Филиппов +1973 [63] Температура волны (TD) 10 507-1609 D
Yurchak 1965 [64] ТД) 6–8 22 868–1226 Д
94 Охраняемый тепловой поток 5 5 513-608 513-608 D
Bidwell 1940 [47] охраняемый тепловой поток 2 505 –745 D

Мы обсуждаем категоризацию отдельных работ среди полного набора доступных нам данных по теплопроводности жидкостей ниже для каждой отдельной методики.

Техника переходного процесса с горячей проволокой недавно использовалась Peralta et al. [18] и Bilek et al. [19, 20] с погрешностью 2 и 3%. Эти измерения, выполненные с помощью двух проводов, встроенных в подложку из оксида алюминия, считаются лучшими измерениями, существующими сегодня, поскольку они подкреплены строгой полной теорией; таким образом, они являются частью первичного набора данных для каждого изучаемого ими металла. Тот же метод был использован, но с большей неопределенностью, Миямура и Суса [28] и Фукуяма и др. [29], с соответствующими погрешностями 15 и 18%.Эти измерения также были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом. Измерения Yamasue et al. 2003 г. [7] и Nagata et al. [17] не были включены в первичный набор данных, так как их результаты были намного ниже, чем результаты всех остальных измерений. Это наблюдение было приписано проблемам с изоляцией провода (исправлено в их статье 2006 г. [29]). Наконец, переходные измерения с помощью термоанемометра Накамуры и др. [30] также были включены в первичный набор данных.

Метод защищенного теплового потока в различных вариантах является наиболее распространенным методом измерения теплопроводности жидких металлов. Измерения Голдратта и Гринфилда [31], Кинеке [32], Хеммингера [33, 34], Склярчука и Плевачука [35], Тая и Хейдена [9], выполненные с соответствующими погрешностями 1, 2–5, 3– 5, 7 и 10% соответственно были включены в первичный набор данных, потому что в каждом случае было включено подробное описание их инструмента и принятых процедур.Измерения Магмедова [36], Дутчака и Панасюка [37], Осипенко [38], Никольского и др. [39], Powell [40], Brown [41] и Konno [42] были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом, поскольку они не обсуждали неопределенность своих результатов. Наконец, среди работ с этой техникой измерения Fieldhouse et al. [43], Пашаев [44], Даггин [45, 46] и Бидвелл [47] были исключены из первичного набора данных, поскольку они слишком сильно отклонялись от консенсуса всех других измерений (см.грамм. Полевой дом и др. [43] на рис. 1, Пашаев [44] на рис. 2, Даггин [45, 46] на рис. 5 и Бидвелл [47] на рис. 5).

Как уже обсуждалось, метод лазерной вспышки непосредственно измеряет температуропроводность α 2 · с −1 ) образца, а не теплопроводность, λ (Вт·м −1 ·K −1 ). Они связаны уравнением

, где ρ (кг·м −3 ) — плотность расплава, а C P (Дж·кг −1 · K −1 ) его изобарная теплоемкость.Для рассматриваемых здесь жидких металлов мы уже публиковали эталонные корреляции плотности [1–4], а теплоемкость легко доступна в литературе (например, [48]), так что выполненное нами преобразование является прямым, хотя и вносит небольшую дополнительную неопределенность в значения теплопроводности. Недавние измерения Савченко и др. [49–51], выполненные с неопределенностью 2,5–5%, удовлетворяют большинству критериев первичных данных и, таким образом, были включены в набор первичных данных.

Измерения методом лазерной вспышки также были выполнены Nishi et al. [52], Cusco и Monaghan [22], Schriempf [53] и Otter and Arles [54] с соответствующими оценками неопределенностей 3,3, 12, 5 и 5%, которые также составляли часть первичного набора данных. . Измерения Shibata et al. 2002 г. [55], выполненные с погрешностью 30%, рассматривались как вторичные данные. Их техника была усовершенствована в их статье 2003 г. [52]. Наконец, измерения Хусаиновой и Паловой [56] также считались второстепенными, так как в статье не давалась оценка неопределенности, а результаты были стабильно ниже всех остальных.

Технику электромагнитной левитации использовали Баба и др. [25] и Sugie et al. [57] с соответствующими погрешностями 10 и 5%. Эти два набора были включены в первичный набор данных. Измерения Kobatake et al. [58], хотя они и не указывают неопределенность, также были включены в первичный набор данных, поскольку принадлежат той же исследовательской группе, которая предоставила надежные результаты [25, 57].

Метод температурных волн использовали Виттенберг [59], Ильиных и соавт. [60], Зиновьев и др. [61, 62] для измерения температуропроводности свинца и олова в 1973 г. [59], железа в 1984 г. [60], железа и никеля в 1986 г. [61], меди в 1994 г. [62]. Их результаты, полученные с расчетной погрешностью 5–10%, были включены в первичный набор данных. Однако измерения Филиппова [63], проведенные в 1973 г., не включают обсуждение неопределенности, и значения значительно отклоняются от консенсуса всех других измерений. Следовательно, этот набор не был включен в число первичных данных.Измерения Юрчака и Филиппова [64] также были исключены из первичных данных, так как они значительно отклонялись от всех других измерений при высоких температурах. Используя тот же прибор, значения температуропроводности при очень высоких температурах были опубликованы Atalla et al. [65] и Банчила и Филиппов [66]; они также были исключены из первичного набора данных.

Наконец, измерения Nagai et al. [27], выполненные на приборе с горячим диском, также были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом, поскольку не было включено обсуждение их неопределенности.Отметим также, что в трех случаях не удалось получить какую-либо информацию об использованной методике [67–69], поэтому эти измерения рассматривались как вторичные данные.

3.3 Эталонная корреляция теплопроводности

Первичные данные теплопроводности для жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова, показанные соответственно, были использованы в линейном регрессионном анализе для представления теплопроводности при 0,1 МПа. , в зависимости от температуры.Линейное представление было адекватным, учитывая приведенные для данных неопределенности. Приведенные неопределенности значительно различались, и данные в основном были взвешены обратно пропорционально их неопределенности. В случае, когда количество данных конкретного исследователя было очень большим по отношению к другим, указанный вес уменьшался (на коэффициент, равный среднему количеству данных других исследователей, деленному на количество данных конкретного исследователя). следователь).Следующее уравнение использовалось для теплопроводности λ (Вт·м -1 · K -1 ) в зависимости от абсолютной температуры, T (K):

λ = C = C = C 1 + C 2 ( T T м ),

(2)

Где коэффициенты C 1 (W ·m −1 ·K −1 ), c 2 (W·m −1 ·K −2 ), и нормальная температура плавления T m (K 907) показаны в .В ту же таблицу включены ссылки на температуру плавления и температурный диапазон применимости. Наконец, также показана расширенная неопределенность, 2σ (%), приведенного выше уравнения при доверительном уровне 95%.

Таблица 8

T Range

(K)
C 1 (W · M -1 · K -1 ) C 2 (Вт·м −1 ·K −2 ) T м (K) T м Ref. 2σ, 95% (%)
Медь 1358 — 1700 150,49 0,070410 1357,77 [2] 9,8
Галлий 303 — 850 28.403 0.071896 302.914 302.914 [1] 15.9
INDIUM 430 — 1300 430 — 1300 430 — 1300 36.493 0.029185 429.748 [4] 9.7
Железный 1815 — 2050 36,349 0,0096207 1811 [1] 13,7
Свинец 602 — 1150 16,093 0,0078526 600,61 [ 3] 16.9
Nickel 1730 — 2000 1730 — 2000 54.182 0.020970 1728 [3] 7.7
TIN 507 — 2000 28.037 0,023397 505,8 [2] 12,6

(2) из ​​приведенного выше уравнения для жидкой меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова показаны соответственно. Все отклонения, показанные на этих рисунках, находятся в пределах взаимной неопределенности, указанной каждым исследователем, и стандартного отклонения уравнения. (2).

Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкой меди в зависимости от температуры: (○) Баба и др. .[25]; (△) Куско и Монаган [22]; (▲) Зиновьев и др. . [62]; (◆) Тай и Хейден [9]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], ( ), также показаны. (….) температура плавления.

Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого олова в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. [50]; (□) Нагаи и др. [27]; (◒) Билек и др. [19]; (●;) Peralta и др. [18]; (■) Склярчук и Плевачук [35]; (▲) Хеммингер [33]; (⦵) Оттер и Арль [54]; (×) Зиновьев и др. [26]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (○) Кинеке [32]; (△) Никольский и др. [39]; (◆) Браун [41]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], ( ), также показаны. (….) температура плавления.

Отметим, что для некоторых металлов, а именно галлия, индия, свинца и олова, результаты Peralta et al. [18] и Bilek et al. [19, 20] имеют значительно меньшую неопределенность, чем стандартное отклонение аппроксимации, полученное для всей корреляции. Вполне может быть, что предполагаемая неопределенность корреляции в более низкотемпературной области, которую они охватывают, может быть уменьшена. Однако отсутствие каких-либо подтверждающих измерений с помощью другого метода предполагает, что, возможно, лучше проявлять некоторую осторожность, пока их работа не будет подтверждена другими точными исследованиями.

Значения теплопроводности, рассчитанные по формуле. (2) перечислены в .

Таблица 9

Рекомендуемые эталонные теплопроводности Значения для жидких металлов в 0,1 МПа

64.1
INDIUM IRE LEST Nickel TIN
T (K) Теплопроводность, λ (Вт·м −1 ·K −1 )
350 31.8
400 35,4
450 39,0 37,1
500 42,6 38,5
550
46.2 40.0 40,0 29.19643 29.1
600 49,8 415 30,2
650 53,4 42,9 16,5 31,4
700 57,0 44,4 16,9 32,6
750 60.5643 60.59 45.8 45.8 45.8 17.3 33.8
800
47.3 17.7 34,9
850 67,7 48,8 18,1 36,1
900 50,2 18,4 37,3
950 51,7 18,8 38,4
1 000 53,1 19,2 39,6
1050 54.6 19,6 40,8
1100 56,1 20,0 41,9
1150 57,5 20,4 43,1
1200 59.0 44.3963
1250 60.4 60.4 45.4
1300 61.9 46,6
1350 47,8
1400 153,5 49,0
1450 157,0 50.1 50.1
1500 160.5 51.3 51.3
1550 164,0 52.5
1600 167,5 53,6
1650 171,1 54,8
1700 174,6 56,0
1750
54.6 54.6 54.6 57,1
180025
180043 55.7 58.3
1850 36,7 56,7 59,5
1900 37,2 57,8 60,7
1 950 37,7 58.8 61.8 61.8
2000 38.2 38.2 59.9 63.0
2050 38.6

Проводящий порядок металлов

Диаграммы проводящих отношений

Проводимость — это измеренная величина генерации вихревых токов, создаваемых на поверхности металлической мишени. Вопреки распространенному мнению, золото в чистом виде не является лучшим проводником электричества, чем чистое серебро. Серебро является лучшим проводником по сравнению со всеми остальными металлами, обнаруживаемыми металлоискателями.

Важно также понимать, что основные металлы приобретают новые проводящие свойства при сплавлении с другими металлами.На диаграмме 1 порядка электропроводности металлов перечислены основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания электропроводности. Если вы ознакомитесь с этим приказом, он будет иметь большое значение при принятии решений об уровнях дискриминации в полевых условиях.

В таблице 2 перечислены цели, которые обычно обнаруживаются при поиске металла. Их порядок был получен путем прохождения каждой записи через поисковую катушку Spectrum XLT Уайта — детектора, оснащенного визуальной идентификацией и записывающего соответствующие показания счетчика по шкале от 0 до 100.

Эти номера приведены только для справки и не должны сравниваться с любым другим визуальным идентификатором. Обратите внимание на эту диаграмму, где самые маленькие серебряные монеты находятся по отношению к более крупным серебряным монетам. Обратите внимание, где находятся золотые монеты по отношению к нежелательным объектам, таким как язычок и завинчивающаяся крышка.

Настройка дискриминации, используемая для регулярного отклонения предметов обычного мусора, на самом деле может отклонять некоторые из наиболее желанных золотых и платиновых колец, украшенных дорогими бриллиантами.Детекторы, счетчики которых указывают на метки мусорных целей или отображают их, такие как «язычок» и «завинчивающаяся крышка», не следует принимать за чистую монету во всех местах поиска.

Если соотношение выкопанных мусорных целей и хороших целей снижает эффективность использования времени в полевых условиях, очевидно, что более высокие уровни дискриминации и метки целей могут использоваться более эффективно. Для тех, у кого нет детекторов визуальной идентификации, использование режекторного фильтра может повысить эффективность в таких ситуациях.

Отношения проводимости, показанные на диаграммах, можно использовать с пользой.Следует настроить уровень дискриминации в соответствии с целями, присутствующими в месте обнаружения металла. Это делается путем установки уровня дискриминации на ноль и выкапывания нескольких целей, прежде чем решить, какая настройка (если есть) является оптимальной. Следует иметь в виду возраст сайта и типы монет, которые могут присутствовать.

Одним из примеров ошибки может быть использование настройки дискриминации, которая отклоняет новые «квадратные выступы» только потому, что несколько из них были найдены лежащими на поверхности лесистой местности, предположительно предназначенной для пикника в 1850-х годах.Если такое место было привлекательным для пикников тогда, оно может быть привлекательным и для людей сегодня с той же целью.

На графике 2 вы увидите, что серебряная трехцентовая монета занимает тот же уровень проводимости, что и квадратный выступ! Несмотря на все современные технологические достижения, «современную» схемотехнику и причудливую рекламную риторику, самый точный детектор — это все равно лопата! Другими словами, «если вы не уверены, копайте!»

Каждый раз, когда мы возвращаемся к местам, которые мы или другие поисковики уже много раз обыскивали, мы делаем новые ценные находки.Почему это происходит? Причин две: зимние морозы, переворачивающие закопанные мишени, и чрезмерное использование Дискриминации — иногда «только серебряные монеты». Слава богу, многие поисковики используют высокие уровни дискриминации на своих металлоискателях! Это позволяет серьезному охотнику за сокровищами находить самые ценные монеты и артефакты в «разыскиваемых» местах. Точно так же, как существует диапазон электропроводностей металлов, существует ряд способов проведения поиска.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.