Fyzikální vlastnosti hliníku a mědi: tepelná vodivost

Tento stříbrný kov se používá v mnoha průmyslových odvětvích: v automobilovém, leteckém, stavebním a samozřejmě v elektrotechnickém průmyslu. Hliník je 13. prvek v periodické tabulce Dmitrije Ivanovicha Mendelejeva. V současné době se odhaduje, že tvoří asi 8% celkové hmotnosti pevné kůry, a je to třetí chemický prvek výskytu na planetě Zemi, který ustupuje pouze kyslíku a křemíku.

Historie objevu

Ale protože hliník má vysokou chemickou aktivitu, ve své čisté podobě se prakticky nevyskytuje v přírodě, a proto se na rozdíl od mnoha jiných kovů stal znám pouze počátkem XIX. Století, kdy byl formálně získán hliník.

V roce 1824 dostal dánský fyzik hliník poprvé v procesu elektrolýzy. Přestože kov obsahoval rtuťové a draselné přísady, tento případ je prvním dokázaným případem získávání hliníku v laboratorních podmínkách.

Jméno vědce, který vedl k revoluční metodě, byl Hans Christian Oersted. Ale trvalo téměř půl století vyvíjet technologie pro získání v průmyslové výrobě. Nejvíce přirozený hliník se nalézá v složení minerálů kamenec. Právě díky tomuto minerálu dostal hliník své jméno, které v latině zní Alumen.

Hliníková ruda

V moderním světě je hliník široce používán při výrobě hliníku - bauxitu. Bauxit je jílovitá hornina, která zahrnuje různé modifikace hydroxidu nečistotami, jako je chrom, křemík, titan, síra, vanad, uhličitany hořčíku, vápníku a železa.

V bauxitech najdeme téměř polovinu tabulky chemických prvků Mendelejeva. Hodnota této rudy je kromě toho jedna tuna hliníku extrahovaná ze čtyř tun bauxitu, Hodnota pro průmysl má také nečistoty. Z bauxitu v procesu zpracování se získá bílý prášek - oxid hlinitý (Al2O3), který se také nazývá "oxid hlinitý". Z kovu se vyrábí elektrolýza v moderních podnicích.

Role výroby elektrické energie ve výrobě

Výroba hliníku spotřebovává obrovské množství elektřiny. Aby bylo možné získat jednu tunu kovu, energie se utrácí natolik, že to bude stačit pro potřeby 100-bytového domu po celý měsíc. Konkrétně 15 MW * h. Proto se většina hliníkových elektráren nachází v blízkosti vodních elektráren, jaderných elektráren nebo má vlastní tepelné elektrárny, stejně jako rozvinutou strukturu elektrických energetických systémů a sítí.

Vlastnosti hliníku

V hliníku je vzácná kombinace takových vlastností, jako jsou:

• lehká váha;
• plastová, elektrická vodivost;
• možnost vytváření slitin s jinými kovy.

Povrch hliníku je vždy pokryt velmi tenkou vrstvou oxidu, která je velmi silná a neumožňuje korozi hliníku. Toto materiál v horkém i studeném stavu lze snadno zpracovat tlakem. Takové metody zpracování, jako je válcování, razítkování nebo kreslení, se často vyrábějí v podniku při výrobě určitých částí.

Další hodnotou hliníku je to, že je netoxický, nespaluje a nepotřebuje další barvení: jeho použití v automobilovém a leteckém průmyslu je nepostradatelným prvkem. Kulatost hliníku je překvapivá: vyrobila list a velmi tenký drát o tloušťce pouhých 4 mikronů a tloušťka fólie třikrát tenčí než lidské vlasy.

Vzhledem k schopnosti hliníku vytvářet sloučeniny s velkou skupinou chemických prvků se objevila velká skupina slitin. Například kombinace hliníku a zinku se používá při výrobě různých typů tablet a telefonů, hliník v kombinaci hořčíku a křemíku se používá při výrobě různých typů motorů jako součásti podvozku a všech druhů motorů. V průmyslu elektrické energie se používají různé slitiny.

Moderní věda nadále zkoumá a vymýšlí nejnovější typy hliníkových slitin. Dnes není průmyslu, kde se hliník nepoužívá. Je bezpečné říci, že průmysl, jako je letectví, vesmír, energie, automobilový průmysl, potraviny a elektronika, získali díky hliníku a jeho slitinám svůj moderní vývoj.

Je nemožné nezmínit tak důležitou vlastnost jako tepelná vodivost. Koneckonců, tato vlastnost kovu je nutná při výrobě topných systémů, elektrických výrobků, při výrobě automobilů a letadel, při výrobě brzdových systémů a podobně. Tepelná kapacita je proces přenosu tepelné energie ve fyzických tělech nebo jejich částice z horkých předmětů na studené na základě Fourierova zákona. Konkurent hliníku v této oblasti je měď.

Který kov má vysokou tepelnou vodivost? To není absolutně jednoznačná otázka. Je známo, že hliník při tepelné vodivosti je nižší než měď při mírných teplotách, ale při nízkých teplotách, a sice při 50 K, se výrazně zvyšuje tepelná vodivost hliníku, zatímco měděná vodivost je nižší. Bod tání hliníku je 933,61 K, je to asi 660 ° C, v tomto okamžiku jsou vlastnosti AI, jako je tepelná vodivost a hustota, sníženy.

Hustota kovu stříbra je určena jeho teplotou a závisí na jeho stavu. Tak při teplotě 27 ° C je hustota hliníku 2697 kg / m3 a při teplotě tání 660 ° C, jeho hustota se rovná 2368 kg / m3. Pokles hustoty kovu jako funkce teploty je způsoben jeho expanzí při přímém ohřevu.

Tabulky s vlastnostmi hliníku a mědi

Dále zvažte tabulky fyzikálních vlastností a tepelné vodivosti hliníku a mědi při různých teplotách.

• hustota Cu a Al, kg / m3;
• specifické teplo Cu a Al, J / (kg · K);
• tepelná difuzivita Cu a Al, m2 / s;
• tepelná vodivost Cu a Al, W / (m · K);
• specifický elektrický odpor Cu a Al, Ohm · m;
• Lorentzova funkce Cu a Al;

Tabulka fyzikálních vlastností hliníku

Tabulka fyzikálních vlastností mědi

Ze všeho výše uvedeného jasně vyplývá, že hliník je prioritou kov průmysl, ale má ještě jednu vlastnost: kov a jeho slitiny mohou být rafinerie, opakovaně navíc bez ztráty svých vlastností. Mimo jiné je ekonomičtější než těžba z rudy. Takže u jedné elektrické energie je úspora vyšší než 14 kW / h. Odhaduje se, že 75% hliníku a slitin vyrobených v minulosti se stále používá.