金属は、電気と熱の両方に対して優れた導電性を備えた元素または化合物であり、幅広い実用的な目的に役立ちます。 周期表には現在91の金属が含まれており、それぞれに固有の特性があります。 金属の電気的、磁気的、構造的特性は温度とともに変化する可能性があり、それによって技術デバイスに有用な特性を提供します。 金属の特性に対する温度の影響を理解することで、金属が現代の世界で非常に広く使用されている理由をより深く理解することができます。
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TL; DR
温度はさまざまな方法で金属に影響を与えます。 温度が高いと金属の電気抵抗が増加し、温度が低いと金属の電気抵抗が減少します。 加熱された金属は熱膨張し、体積が増加します。 金属の温度を上げると、同素体相変態が起こり、その構成原子の配向が変化し、その特性が変化する可能性があります。 最後に、強磁性金属は、キュリー温度を超えると高温になり、磁性を失う可能性があると、磁性が低下します。
電子散乱と抵抗
電子が金属の大部分を通って流れるとき、それらは互いに散乱し、また材料の境界からも散乱します。 科学者たちはこの現象を「抵抗」と呼んでいます。 温度が上がると、電子はより多くの運動エネルギーを与えられ、速度が上がります。 これにより、散乱量が多くなり、測定抵抗が高くなります。 温度が下がると、電子速度が低下し、散乱量と測定された抵抗が減少します。 現代の温度計は、ワイヤーの電気抵抗の変化を使用して温度の変化を測定します。
熱膨張
温度が上昇すると、熱膨張と呼ばれる金属の長さ、面積、体積がわずかに増加します。 膨張の大きさは、特定の金属によって異なります。 熱膨張は、温度とともに原子振動が増加することから生じます。熱膨張を考慮することは、さまざまなアプリケーションで重要です。 たとえば、浴室の配管を設計する場合、製造業者は、配管の破裂を防ぐために、温度の季節変化を考慮する必要があります。
同素体相変態
物質の3つの主要な相は、固体、液体、気体と呼ばれます。 固体は、同素体として知られる特定の結晶対称性を持つ原子の密集した配列です。 金属を加熱または冷却すると、他の原子と比較して、原子の配向が変化する可能性があります。 これは同素体相変態として知られています。 同素体相変態の良い例は、室温のアルファ相から摂氏912度（華氏1,674度）のガンマ相鉄に変化する鉄に見られます。 アルファ相よりも多くの炭素を溶解することができる鉄のガンマ相は、ステンレス鋼の製造を容易にします。
磁気を減らす
自然磁性金属は強磁性体と呼ばれます。 室温での3つの強磁性金属は、鉄、コバルト、ニッケルです。 強磁性金属を加熱すると磁化が減少し、最終的には完全に磁性を失います。 金属が自発磁化を失う温度は、キュリー温度として知られています。 ニッケルは単一元素の中で最も低いキュリー点を持ち、摂氏330度で磁性を失います。 （華氏626度）、コバルトは摂氏1,100度（2,012度）まで磁性を維持します 華氏）。
