Kovy sú prvky alebo zlúčeniny s vynikajúcou vodivosťou pre elektrinu aj teplo, čo ich robí užitočnými pre širokú škálu praktických účelov. Periodická tabuľka v súčasnosti obsahuje 91 kovov a každý z nich má svoje špecifické vlastnosti. Elektrické, magnetické a štrukturálne vlastnosti kovov sa môžu meniť s teplotou, a tým poskytujú technologickým zariadeniam užitočné vlastnosti. Pochopenie vplyvu teploty na vlastnosti kovov vám poskytne hlbšie pochopenie toho, prečo sú v modernom svete tak často používané.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
TL; DR
Teplota ovplyvňuje kov mnohými spôsobmi. Vyššia teplota zvyšuje elektrický odpor kovu a nižšia teplota ho znižuje. Zahriaty kov prechádza tepelnou rozťažnosťou a zväčšuje svoj objem. Zvyšovanie teploty kovu môže spôsobiť jeho transformáciu alotropickou fázou, ktorá mení orientáciu jeho základných atómov a mení jeho vlastnosti. Nakoniec sa feromagnetické kovy stanú menej magnetickými, keď sa môžu zahriať a stratiť svoj magnetizmus nad teplotou Curieovej.
Rozptyl a odpor elektrónov
Keď elektróny prúdia cez väčšinu kovu, rozptyľujú sa navzájom a tiež mimo hranice materiálu. Vedci tento jav nazývajú „odporom“. Zvýšenie teploty dáva elektrónom viac kinetickej energie, čo zvyšuje ich rýchlosť. To vedie k väčšiemu rozptylu a vyššiemu nameranému odporu. Pokles teploty vedie k zníženiu rýchlosti elektrónov, k zníženiu množstva rozptylu a nameraného odporu. Moderné teplomery používajú na meranie zmien teploty zmenu elektrického odporu drôtu.
Tepelná rozťažnosť
Zvýšenie teploty vedie k malému zvýšeniu dĺžky, plochy a objemu kovu, ktoré sa nazýva tepelná rozťažnosť. Veľkosť rozťažnosti závisí od konkrétneho kovu. Tepelná rozťažnosť je výsledkom zvýšenia atómových vibrácií s teplotou a zohľadnenie tepelnej rozťažnosti je dôležité v rôznych aplikáciách. Napríklad pri navrhovaní potrubí v kúpeľniach musia výrobcovia brať do úvahy sezónne zmeny teploty, aby sa zabránilo prasknutiu potrubia.
Alotropické fázové transformácie
Tri hlavné fázy hmoty sa nazývajú tuhá, kvapalná a plynná. Tuhá látka je husto nabitá skupina atómov s konkrétnou kryštalickou symetriou známa ako alotrope. Zahrievanie alebo ochladzovanie kovu môže viesť k zmene orientácie atómov voči ostatným. Toto je známe ako alotropická fázová transformácia. Dobrým príkladom transformácie alotropickej fázy je železo, ktoré prechádza z alfa fázy pri izbovej teplote do gama fázy pri 912 stupňoch Celzia (1 674 stupňov Fahrenheita). Gama fáza železa, ktorá je schopná rozpustiť viac uhlíka ako alfa fáza, uľahčuje výrobu nehrdzavejúcej ocele.
Znižovanie magnetizmu
Spontánne magnetické kovy sa nazývajú feromagnetické materiály. Tri feromagnetické kovy pri izbovej teplote sú železo, kobalt a nikel. Zahrievanie feromagnetického kovu znižuje jeho magnetizáciu a nakoniec úplne stráca svoju magnetizáciu. Teplota, pri ktorej kov stráca svoju spontánnu magnetizáciu, sa nazýva Curieova teplota. Nikel má najnižší bod Curie z jednotlivých prvkov a prestáva byť magnetický pri 330 stupňoch Celzia (626 stupňov Fahrenheita), zatiaľ čo kobalt zostáva magnetický až do 1 100 stupňov Celzia (2 012 stupňov) Fahrenheita).