Bagaimana Suhu Mempengaruhi Logam?

Logam adalah unsur atau senyawa dengan konduktivitas yang sangat baik untuk listrik dan panas, membuatnya berguna untuk berbagai tujuan praktis. Tabel periodik saat ini berisi 91 logam, dan masing-masing memiliki sifat spesifiknya sendiri. Sifat listrik, magnetik dan struktural logam dapat berubah dengan suhu dan dengan demikian memberikan sifat yang berguna untuk perangkat teknologi. Memahami dampak suhu pada sifat logam memberi Anda apresiasi yang lebih dalam mengapa mereka begitu banyak digunakan di dunia modern.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

TL; DR

Suhu mempengaruhi logam dalam berbagai cara. Suhu yang lebih tinggi meningkatkan hambatan listrik logam, dan suhu yang lebih rendah menguranginya. Logam yang dipanaskan mengalami ekspansi termal dan peningkatan volume. Peningkatan suhu logam dapat menyebabkannya mengalami transformasi fase alotropik, yang mengubah orientasi atom penyusunnya dan mengubah sifat-sifatnya. Akhirnya, logam feromagnetik menjadi kurang magnetis ketika mereka bisa menjadi lebih panas dan kehilangan daya magnetnya di atas suhu Curie.

Saat elektron mengalir melalui sebagian besar logam, mereka saling berhamburan dan juga keluar dari batas material. Para ilmuwan menyebut fenomena ini "perlawanan". Peningkatan suhu memberi elektron lebih banyak energi kinetik, meningkatkan kecepatannya. Hal ini menyebabkan jumlah hamburan yang lebih besar dan resistansi terukur yang lebih tinggi. Penurunan suhu menyebabkan penurunan kecepatan elektron, penurunan jumlah hamburan dan resistansi terukur. Termometer modern menggunakan perubahan hambatan listrik dari kawat untuk mengukur perubahan suhu.

Peningkatan suhu menyebabkan peningkatan kecil dalam panjang, luas dan volume logam, yang disebut ekspansi termal. Besarnya pemuaian tergantung pada logam tertentu. Ekspansi termal hasil dari peningkatan getaran atom dengan suhu, dan pertimbangan ekspansi termal penting dalam berbagai aplikasi. Misalnya, ketika merancang pipa di kamar mandi, pabrikan perlu mempertimbangkan perubahan musiman pada suhu untuk menghindari pipa pecah.

Tiga fase utama materi disebut padat, cair dan gas. Padatan adalah susunan atom yang padat dengan simetri kristal tertentu yang dikenal sebagai alotrop. Pemanasan atau pendinginan logam dapat menyebabkan perubahan orientasi atom, sehubungan dengan yang lain. Ini dikenal sebagai transformasi fase alotropik. Contoh yang baik dari transformasi fase alotropik terlihat pada besi, yang berubah dari fase alfa pada suhu kamar menjadi besi fase gamma pada 912 derajat Celcius (1.674 derajat Fahrenheit). Fase gamma besi, yang mampu melarutkan lebih banyak karbon daripada fase alfa, memudahkan dalam pembuatan baja tahan karat.

Logam magnetik spontan disebut bahan feromagnetik. Tiga logam feromagnetik pada suhu kamar adalah besi, kobalt dan nikel. Memanaskan logam feromagnetik mengurangi magnetisasinya, dan akhirnya benar-benar kehilangan daya magnetnya. Suhu di mana logam kehilangan magnetisasi spontannya dikenal sebagai suhu Curie. Nikel memiliki titik Curie terendah dari elemen tunggal dan berhenti menjadi magnet pada 330 derajat Celcius degrees (626 derajat Fahrenheit), sedangkan kobalt tetap magnetis hingga 1.100 derajat Celcius (2.012 derajat Fahrenheit).