Kovy jsou prvky nebo sloučeniny s vynikající vodivostí jak pro elektřinu, tak pro teplo, takže jsou užitečné pro širokou škálu praktických účelů. Periodická tabulka v současné době obsahuje 91 kovů a každý z nich má své vlastní specifické vlastnosti. Elektrické, magnetické a strukturní vlastnosti kovů se mohou měnit s teplotou a tím poskytují technologickým zařízením užitečné vlastnosti. Pochopení vlivu teploty na vlastnosti kovů vám poskytne hlubší pochopení toho, proč jsou v moderním světě tak široce používány.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
TL; DR
Teplota ovlivňuje kov mnoha způsoby. Vyšší teplota zvyšuje elektrický odpor kovu a nižší teplota jej snižuje. Ohřátý kov podléhá tepelné roztažnosti a zvětšuje svůj objem. Zvýšení teploty kovu může způsobit jeho alotropickou fázovou transformaci, která mění orientaci jeho atomů a mění jeho vlastnosti. A konečně, feromagnetické kovy se stanou méně magnetickými, když se mohou zahřát a ztratit svůj magnetismus nad Curieovou teplotou.
Rozptyl a odpor elektronů
Jak elektrony protékají převážnou částí kovu, rozptylují se od sebe navzájem a také mimo hranice materiálu. Vědci nazývají tento jev „odporem“. Zvýšení teploty dává elektronům více kinetické energie a zvyšuje jejich rychlost. To vede k většímu rozptylu a vyššímu měřenému odporu. Snížení teploty vede ke snížení rychlosti elektronů, snížení množství rozptylu a měřeného odporu. Moderní teploměry používají k měření změn teploty změnu elektrického odporu drátu.
Teplotní roztažnost
Zvýšení teploty vede k malému zvýšení délky, plochy a objemu kovu, nazývaného tepelná roztažnost. Velikost expanze závisí na konkrétním kovu. Tepelná roztažnost je výsledkem zvýšení atomových vibrací s teplotou a zvážení tepelné roztažnosti je důležité v různých aplikacích. Například při navrhování potrubí v koupelnách musí výrobci vzít v úvahu sezónní změny teploty, aby se zabránilo prasknutí potrubí.
Allotropické fázové transformace
Tři hlavní fáze hmoty se nazývají pevná, kapalná a plynná. Pevná látka je hustě zabalené pole atomů se zvláštní krystalickou symetrií známou jako alotrope. Zahřívání nebo chlazení kovu může vést ke změně orientace atomů vůči ostatním. Toto je známé jako alotropická fázová transformace. Dobrým příkladem alotropické fázové transformace je železo, které přechází z alfa fáze při pokojové teplotě do železa ve gama fázi při 912 stupních Celsia (1674 stupňů Fahrenheita). Gama fáze železa, která je schopna rozpouštět více uhlíku než alfa fáze, usnadňuje výrobu nerezové oceli.
Snižování magnetismu
Spontánně magnetické kovy se nazývají feromagnetické materiály. Tři feromagnetické kovy při pokojové teplotě jsou železo, kobalt a nikl. Zahřívání feromagnetického kovu snižuje jeho magnetizaci a nakonec zcela ztrácí svoji magnetizaci. Teplota, při které kov ztrácí svou spontánní magnetizaci, se nazývá Curieova teplota. Nikl má nejnižší bod Curie z jednotlivých prvků a přestává být magnetický při 330 stupních Celsia (626 stupňů Fahrenheita), zatímco kobalt zůstává magnetický až do 1100 stupňů Celsia (2012 stupňů) Fahrenheita).