Os metais são elementos ou compostos com excelente condutividade para eletricidade e calor, o que os torna úteis para uma ampla gama de finalidades práticas. A tabela periódica atualmente contém 91 metais, e cada um tem suas próprias propriedades específicas. As propriedades elétricas, magnéticas e estruturais dos metais podem mudar com a temperatura e, portanto, fornecer propriedades úteis para dispositivos tecnológicos. Compreender os impactos da temperatura nas propriedades dos metais oferece uma compreensão mais profunda de por que eles são tão amplamente usados no mundo moderno.
TL; DR (muito longo; Não li)
TL; DR
A temperatura afeta o metal de várias maneiras. Uma temperatura mais alta aumenta a resistência elétrica de um metal e uma temperatura mais baixa a reduz. O metal aquecido sofre expansão térmica e aumento de volume. O aumento da temperatura de um metal pode fazer com que ele passe por uma transformação de fase alotrópica, que altera a orientação de seus átomos constituintes e altera suas propriedades. Finalmente, os metais ferromagnéticos se tornam menos magnéticos quando podem ficar mais quentes e perder seu magnetismo acima da temperatura de Curie.
Espalhamento e resistência de elétrons
À medida que os elétrons fluem através da maior parte do metal, eles se espalham entre si e também para fora dos limites do material. Os cientistas chamam esse fenômeno de "resistência". Um aumento na temperatura dá aos elétrons mais energia cinética, aumentando sua velocidade. Isso leva a uma maior dispersão e a uma maior resistência medida. Uma diminuição na temperatura leva a uma redução na velocidade do elétron, diminuindo a quantidade de espalhamento e a resistência medida. Os termômetros modernos usam a mudança na resistência elétrica de um fio para medir as mudanças de temperatura.
Expansão térmica
Um aumento na temperatura leva a um pequeno aumento no comprimento, área e volume de um metal, denominado expansão térmica. A magnitude da expansão depende do metal específico. A expansão térmica resulta do aumento das vibrações atômicas com a temperatura, e a consideração da expansão térmica é importante em uma variedade de aplicações. Por exemplo, ao projetar tubulações em banheiros, os fabricantes precisam levar em consideração as mudanças sazonais na temperatura para evitar o rompimento dos tubos.
Transformações de fase alotrópica
As três fases principais da matéria são chamadas de sólido, líquido e gasoso. Um sólido é uma matriz densamente compactada de átomos com uma simetria de cristal específica conhecida como alótropo. O aquecimento ou resfriamento de um metal pode levar a uma mudança na orientação dos átomos em relação aos demais. Isso é conhecido como transformação de fase alotrópica. Um bom exemplo de transformação de fase alotrópica é visto no ferro, que vai da fase alfa à temperatura ambiente ao ferro da fase gama a 912 graus Celsius (1.674 graus Fahrenheit). A fase gama do ferro, que é capaz de dissolver mais carbono do que a fase alfa, facilita a fabricação do aço inoxidável.
Reduzindo o magnetismo
Os metais magnéticos espontaneamente são chamados de materiais ferromagnéticos. Os três metais ferromagnéticos à temperatura ambiente são ferro, cobalto e níquel. O aquecimento de um metal ferromagnético reduz sua magnetização e, eventualmente, ele perde completamente seu magnetismo. A temperatura na qual um metal perde sua magnetização espontânea é conhecida como temperatura de Curie. O níquel tem o ponto Curie mais baixo dos elementos individuais e deixa de se tornar magnético a 330 graus Celsius (626 graus Fahrenheit), enquanto o cobalto permanece magnético até 1.100 graus Celsius (2.012 graus Fahrenheit).
