Metallid on elemendid või ühendid, millel on suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus, mistõttu need on kasulikud mitmesugustel praktilistel eesmärkidel. Perioodilisustabel sisaldab praegu 91 metalli ja igal neist on oma spetsiifilised omadused. Metallide elektrilised, magnetilised ja struktuursed omadused võivad temperatuuri mõjul muutuda ja seeläbi pakkuda tehnoloogiliste seadmete jaoks kasulikke omadusi. Mõistes temperatuuri mõju metallide omadustele, saate sügavamalt mõista, miks neid tänapäeva maailmas nii laialdaselt kasutatakse.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
TL; DR
Temperatuur mõjutab metalli mitmel viisil. Kõrgem temperatuur suurendab metalli elektritakistust ja madalam temperatuur vähendab seda. Kuumutatud metall läbib termilise paisumise ja mahu suurenemist. Metalli temperatuuri tõstmine võib põhjustada selle allotroopse faasi muundumise, mis muudab selle koostisosade aatomite orientatsiooni ja muudab selle omadusi. Lõpuks, ferromagnetilised metallid muutuvad vähem magnetiliseks, kui nad võivad kuumeneda ja kaotada oma magnetilisuse üle Curie temperatuuri.
Elektronide hajumine ja takistus
Kui elektronid voolavad läbi suurema osa metallist, hajutavad nad üksteist ja ka materjali piire. Teadlased nimetavad seda nähtust "vastupanuks". Temperatuuri tõus annab elektronidele rohkem kineetilist energiat, suurendades nende kiirust. See toob kaasa suurema hajumise ja suurema mõõdetud takistuse. Temperatuuri langus viib elektronkiiruse vähenemiseni, vähendades hajumise hulka ja mõõdetud takistust. Tänapäeva termomeetrid kasutavad temperatuuri muutuste mõõtmiseks traadi elektritakistuse muutust.
Soojuspaisumine
Temperatuuri tõus toob kaasa metalli pikkuse, pindala ja mahu väikese kasvu, mida nimetatakse termiliseks paisumiseks. Laienemise suurus sõltub konkreetsest metallist. Termiline paisumine tuleneb aatomi vibratsiooni suurenemisest koos temperatuuriga ja termilise paisumisega arvestamine on oluline paljudes rakendustes. Näiteks vannitubades torustike projekteerimisel peavad tootjad torude lõhkemise vältimiseks arvestama temperatuuri hooajaliste muutustega.
Allotroopsete faaside teisendused
Aine kolme peamist faasi nimetatakse tahkeks, vedelaks ja gaasiliseks. Tahke aine on tihedalt pakitud aatomite rida, millel on konkreetne kristallide sümmeetria, tuntud kui allotroop. Metalli kuumutamine või jahutamine võib muuta aatomite orientatsiooni teiste suhtes. Seda tuntakse kui allotroopse faasi transformatsiooni. Hea näide allotroopse faasi muundumisest on rauas, mis läheb alfafaasist toatemperatuuril gammafaasilise rauani temperatuuril 912 kraadi Celsiuse järgi (1674 kraadi Fahrenheiti järgi). Raua gammafaas, mis on võimeline lahustama rohkem süsinikku kui alfafaas, hõlbustab roostevaba terase valmistamist.
Magnetismi vähendamine
Spontaanselt magnetilisi metalle nimetatakse ferromagnetilisteks materjalideks. Toatemperatuuril on kolm ferromagnetilist metalli raud, koobalt ja nikkel. Ferromagnetilise metalli kuumutamine vähendab selle magnetiseerumist ja lõpuks kaotab see täielikult oma magnetilisuse. Temperatuuri, mille juures metall kaotab spontaanse magnetiseerituse, nimetatakse Curie temperatuuriks. Niklil on üksikute elementide madalaim Curie-punkt ja see lakkab muutumast magnetiliseks 330 kraadi juures (626 kraadi Fahrenheiti järgi), samas kui koobalt jääb magnetiliseks kuni 1100 kraadi (2012 kraadi) Fahrenheit).