Metali su elementi ili spojevi s izvrsnom vodljivošću i za električnu energiju i za toplinu, što ih čini korisnima za širok raspon praktičnih svrha. Periodni sustav trenutno sadrži 91 metal i svaki ima svoja specifična svojstva. Električna, magnetska i strukturna svojstva metala mogu se mijenjati s temperaturom i na taj način pružati korisna svojstva tehnološkim uređajima. Razumijevanje utjecaja temperature na svojstva metala daje vam dublju spoznaju zašto se oni toliko koriste u modernom svijetu.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
TL; DR
Temperatura utječe na metal na brojne načine. Viša temperatura povećava električni otpor metala, a niža ga smanjuje. Zagrijani metal podvrgava se toplinskom širenju i povećava volumen. Povećanje temperature metala može prouzročiti alotropsku faznu transformaciju koja mijenja orijentaciju njegovih sastavnih atoma i mijenja njegova svojstva. Napokon, feromagnetski metali postaju manje magnetični kad mogu postati vrući i izgubiti magnetizam iznad Curiejeve temperature.
Raspršivanje i otpor elektrona
Dok elektroni prolaze kroz glavninu metala, oni se raspršuju jedni od drugih, a također i izvan granica materijala. Znanstvenici taj fenomen nazivaju "otporom". Povećanje temperature daje elektronima više kinetičke energije, povećavajući njihovu brzinu. To dovodi do veće količine raspršenja i većeg izmjerenog otpora. Smanjenje temperature dovodi do smanjenja brzine elektrona, smanjenja količine raspršenja i izmjerenog otpora. Suvremeni termometri koriste promjenu električnog otpora žice za mjerenje promjena temperature.
Toplinsko širenje
Povećanje temperature dovodi do malog povećanja duljine, površine i volumena metala, koje se naziva toplinsko širenje. Veličina širenja ovisi o određenom metalu. Toplinsko širenje rezultat je povećanja atomskih vibracija s temperaturom, a razmatranje toplinskog širenja važno je u različitim primjenama. Na primjer, prilikom dizajniranja cjevovoda u kupaonicama, proizvođači moraju uzeti u obzir sezonske promjene temperature kako bi izbjegli pucanje cijevi.
Alotropske fazne transformacije
Tri glavne faze materije nazivaju se čvrsta, tekuća i plinska. Čvrsta supstanca je gusto zbijen niz atoma s određenom simetrijom kristala poznat kao alotrop. Zagrijavanje ili hlađenje metala može dovesti do promjene orijentacije atoma u odnosu na ostale. To je poznato kao alotropska fazna transformacija. Dobar primjer alotropske fazne transformacije vidi se u željezu, koje iz alfa faze na sobnoj temperaturi prelazi u gama fazno željezo na 912 stupnjeva Celzijusa (1.674 stupnjeva Fahrenheita). Gama faza željeza, koja je u stanju otopiti više ugljika od alfa faze, olakšava proizvodnju nehrđajućeg čelika.
Smanjivanje magnetizma
Spontano magnetski metali nazivaju se feromagnetski materijali. Tri feromagnetska metala na sobnoj temperaturi su željezo, kobalt i nikal. Zagrijavanjem feromagnetskog metala smanjuje se njegova magnetizacija i on na kraju potpuno gubi magnetizam. Temperatura na kojoj metal gubi spontanu magnetizaciju poznata je kao Curiejeva temperatura. Nikal ima najnižu točku Curieja od pojedinih elemenata i prestaje postajati magnetskim na 330 Celzijevih stupnjeva (626 stupnjeva Fahrenheita), dok kobalt ostaje magnetski do 1.100 Celzijevih stupnjeva (2.012 stupnjeva Fahrenheita).