Hva er de termiske egenskapene og hva som er? (Med eksempler)

Jerntermiske egenskaper gjør det til metall par excellence for å produsere mange deler og strukturer

Hva er termiske egenskaper?

De Termiske egenskaper Materialene består av deres svar på temperaturvariasjoner. For eksempel er det kjent at de fleste stoffer utvides når han varmer og kontraherer når han avkjøles.

Utformingen av de mest forskjellige stykkene krever bruk av materialer med visse termiske egenskaper, for å garantere riktig drift. Mange mekaniske deler blir utsatt for intens varme under drift, og de må opprettholde sine dimensjoner og struktur i møte med innsatsen de blir utsatt for.

Selv andre materialer av materialer, i tillegg til mekanikk, som elektriske og magnetiske egenskaper, påvirkes av temperaturendringer. Derav viktigheten av å kjenne dem.

Blant de viktigste termiske egenskapene er varmekapasitet, termisk ledningsevne, termisk utvidelse, smeltbarhet og sveisbarhet. Hovedegenskapene er kort beskrevet nedenfor.

1. Varmekapasitet

Det er eiendommen som indikerer hvor enkelt det er at et gitt materiale absorberer varme. Matematisk er varmekapasiteten C definert som varmehastigheten som endres som med hensyn til temperatur t:

C = dq /dt

Målingsenheten til C i det internasjonale systemet med enheter hvis det er Joule /Kelvin eller J /K, men Joule /Grade Celsius eller J /Cº brukes også.

Definert på denne måten er varmekapasiteten en egenskap til objektet og ikke av materialet, men hvis massen er inkludert og varmekapasiteten per masseenhet er definert, er det en egenskap av materialet som kalles spesifikk varme o Spesifikk kalorikapasitet.

Den spesifikke varmen i SI -enheter er mengden varme i joules som kreves for å heve temperaturen på 1 kg av stoffet i 1 Kelvin. Det er betegnet med bokstaven “c” bittesmå, for å skille det fra C:

Det kan tjene deg: Durometer: Hva er det for, hvordan fungerer, deler, typer

C = dq /m ∙ dt

Andre C -enheter som ofte brukes er J/mol. K og j/kg. Cº. På samme måte er kalori og BTU mye brukt, andre enheter for å måle kalorienergi. Den spesifikke varmen i gasser måles, enten ved konstant volum eller konstant trykk.

Spesifikk vannvarme

Den spesifikke varmen av atmosfæretrykk og 25 ºC temperatur er 4190 J/kg. Cº, mens det for et ofte brukt metall som jern er 460 J/kg. Cº. Den spesifikke vannvarmen er høyere enn for de fleste stoffer, så den har en større kapasitet til å absorbere varme eller gi den opp, og derfor er vannet mye brukt i kjølesystemer.

Klimamoderende effekt

Den høye spesifikke vannvarmen genererer en modererende klimaeffekt i kystregionene, og unngår veldig fremhevede temperaturendringer.

2. Termisk ledningsevne

Denne egenskapen indikerer evnen til et stoff for å transportere varme, og dets gjensidige er termisk resistivitet, som er motstanden mot å la varmen passere.

Det er observert at strømmen av energi per enhet av areal og tidsenhet, er proporsjonal med gradienten eller variasjonen av temperaturen gjennom strømningsretningen.

Proporsjonalitetskonstanten er nettopp termisk ledningsevne, og i enheter av det internasjonale systemet måles den i W /(m /k).

Termisk konduktivitet av metaller

Alle har noen gang observert hvor enkle metallgjenstander blir oppvarmet og også hvordan de ved romtemperatur, de virker kaldere enn et papir eller et stykke tre.

Det hender at metallatomer har frie elektroner i de ytterste lagene, lite knyttet til kjernen.

Disse elektronene kan enkelt bevege seg innenfor materialet og dra nytte av termisk energi. Det er grunnen til at metaller har høye termiske konduktiviteter, og på samme måte, av samme grunn, er de gode strømledere.

Kan tjene deg: Flytnummer: Hvordan det beregnes og eksempler

På den annen side er gasser som luft, keramikk, plast og tre dårlige varmeledere, som mangler gratis elektroner. Derfor er de gode termiske isolatorer.

Til tross for. Det blir fulgt av metaller som sølv og kobber, med henholdsvis 429 og 398 w /(m /k).

3. Termisk utvidelse

Nesten alle stoffer utvides når de varmer og trekker seg sammen når de avkjøles. I faste stoffer er det krefter mellom atomene som opprettholder samhold, som kan tenkes som fjærer som kobles til atomer.

Inne i materialet er ikke atomer stille, men i konstant vibrasjon rundt en likevektsposisjon. Ved å øke temperaturen blir amplituden til denne vibrasjonen større.

Nå hender det at disse imaginære fjærene som forener atomer lettere strekker seg enn de kan få. Derfor økte den gjennomsnittlige avstanden mellom atomer med temperatur, og materialet ender opp med å utvide.

I en tynn stang laget av et visst materiale, er variasjonen av dens lengde når den oppvarmes, kalt ΔL, proporsjonal med stangens innledende lengde_enten og for å endre temperaturen Δt. Proporsjonalitetskonstanten er den lineære ekspansjonskoeffisienten α, hvis enheter er av temperatur omvendt og er karakteristisk for stoffet:

ΔL = α ∙ L_enten∙ Δt

Tilsvarende kan overflatet termisk utvidelse defineres, for eksempel den som oppleves av et tynt ark, og volumetrisk termisk utvidelse, som opplever ethvert tre -dimensjonalt objekt.

Eksempler på termisk utvidelse

Når en gate blir betalt eller brosteinene plasseres på fortauet, blir det igjen et rom mellom maleriene, slik at når de varmer ned solen om sommeren, har de plass til utvidelsen, uten å knitre.

Kan tjene deg: optisk komparator: hva er det for og deler

En strategi for å åpne en flaske med det veldig stramme lokket er også å varme den litt nedsenke den i varmt vann. På denne måten utvides lokket, og det er lettere å skru av det etter.

4. Funnbarhet

Det er stoffer som smelter sammen når du varmer, for eksempel metaller, plast og glass. Faktisk er alle stoffer i større eller mindre grad sikringer, det vil si at de kan smelte eller smelte. Enkel som dette oppnås kalles bare sikring, men ved å definere denne egenskapen er det som søkes passende materialer for å oppnå sunne stykker.

I denne forstand er materialer som bronse og messing egnet for denne oppgaven, for med dem oppnås god fluiditet og formene er godt kopiert.

På den annen side må legeringen som brukes i sveising ha høy smeltbarhet (lav smeltetemperatur) sammenlignet med materialene som skal sveises.

Tinn og blylegeringer er gode til å slå seg sammen gjennom myk sveising, der legering er smeltet, som når kjøling får god motstand. På denne måten kan du sveise deler for motorer, leker, kabler, kretsløp og mer.

5. Sveisbarhet

Det er evnen til brikkene av samme materiale, eller av forskjellige materialer, å feste seg til hverandre, gjennom oppvarming og kompresjon. Det kan gjøres ved å varme opp brikkene direkte til de når smeltetemperaturen, eller ved å bruke noe mellommateriale som tillater vedheft.

Hensikten er å få sveisede deler for å opprettholde sin integritet, uten å presentere sprekker, spenninger eller deformasjoner som påvirker driften av det sveisede stykket.

Metaller som jern har god sveisbarhet, så vel som lite karbonstål. I stedet er metaller og legeringer som smelter raskt ikke sveisbare, det vil si uten å gå gjennom en plastperiode. Bronse er for eksempel en tinnbasert legering med andre mineraler, noe som normalt er vanskelig å sveise.