Fizikalne lastnosti aluminija in bakra: toplotna prevodnost

Ta srebrna kovina se uporablja v številnih panogah: avtomobilski industriji, letalih, gradbeništvu in, seveda, v elektroenergetiki. Aluminij je 13. element v periodični tabeli Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Trenutno se ocenjuje, da predstavlja približno 8% glede na celotno maso trdne skorje in je kemijski element 3 na razširjenosti na Zemlji, kar izvaja samo kisika in silicija.

Zgodovina odkritja

Ampak, ker je aluminij z visoko kemijsko dejavnost, v svoji čisti obliki, da se praktično ni mogoče najti v naravi, tako da za razliko od mnogih drugih kovin v njej se je edini znani v začetku XIX stoletja, ko je bil iz aluminija uradno prejel.

Leta 1824 je danski fizik prvič dobil aluminij v procesu elektrolize. Čeprav je kovina vsebovala dodatke živega srebra in kalija, je ta primer prvi dokazan primer pridobivanja aluminija v laboratorijskih pogojih.

Ime znanstvenika, ki je pripeljal do revolucionarne metode, je bil Hans Christian Oersted. Vendar je trajalo skoraj pol stoletja razvijati tehnologije za pridobivanje v industrijski proizvodnji. Večina naravnega aluminija se nahaja v sestavi mineralov alum. Zahvaljujoč temu mineralu je aluminij dobil ime, kar na latinščini zveni Alumen.

Aluminijasta ruda

V sodobnem svetu aluminij se pogosto uporablja pri proizvodnji aluminija - boksita. Boksita ilovnata skala, ki vključuje različne spremembe hidroksida nečistoč, kot so krom, silicij, titan, žveplo, vanadija, karbonatne soli magnezija, kalcija in železa.

V boksitih lahko najdemo skoraj polovico Mendelejevjeve mize kemičnih elementov. Vrednost te rude je poleg tega eno tono aluminija, pridobljenega iz štirih ton boksita, Vrednost za industrijo ima tudi nečistoče. Iz boksita v procesu predelave dobimo bel prah - aluminijev oksid (Al2O3), ki se prav tako imenuje "aluminijev oksid". Iz aluminijevega oksida je kovinska snov nastala z elektrolizo v sodobnih podjetjih.

Vloga elektroenergetske industrije v proizvodnji

Proizvodnja aluminija porabi ogromno električne energije. Da bi dobili eno tono kovine, je energija porabljena toliko, da bi bilo dovolj za potrebe 100-stanovanjske hiše za en mesec. Namreč, 15 MW * h. Zato se večina aluminijastih obratov nahaja v bližini hidroelektrarn, jedrskih elektrarn ali lastnih termoelektrarn ter razvite strukture elektroenergetskih sistemov in omrežij.

Lastnosti aluminija

V aluminiju je redka kombinacija lastnosti, kot so:

• lahka;
• plastika, električna prevodnost;
• možnost oblikovanja zlitin z drugimi kovinami.

Površina aluminija je vedno prekrita z zelo tanko oksidnim filmom, ki je zelo močan in ne omogoča razkrojanja aluminija. To material v vročem in hladnem stanju lahko enostavno obdelamo s pritiskom. Take obdelovalne metode kot valjanje, žigosanje, risanje se pogosto proizvajajo v podjetju pri izdelavi določenih delov.

Druga vrednost aluminija je, da je nestrupena, ne gorči in ne potrebuje dodatne barve: zaradi tega je njegova uporaba v avtomobilski in letalski industriji nepogrešljiv element. Preoblečnost aluminija je presenetljiva: izdelala je pločevino in zelo tanko žico z debelino le 4 mikrone, debelina folije - trikrat tanjša od človeških las.

Zaradi sposobnosti aluminija za tvorbo spojin z veliko skupino kemičnih elementov se je pojavila velika skupina zlitin. Na primer, je kombinacija aluminija in cinka uporablja pri ustvarjanju različnih vrst školjk in plošče telefone, v kombinaciji aluminija magnezija in silicija, ki se uporabljajo pri izdelavi različnih vrst motorjev, ki sestoji iz prestavnih elementov in različnih motorjev. V elektroenergetiki se uporabljajo različne zlitine.

Sodobna znanost še naprej preučuje in izumlja najnovejše vrste aluminijevih zlitin. Danes ni industrije, kjer se aluminij ne uporablja. Varno je reči, da so takšne industrije, kot so letalstvo, vesolje, energija, avtomobilska industrija, hrana, elektronika, zaradi aluminija in njegovih zlitin prejeli svoj sodoben razvoj.

Nemogoče je omeniti tako pomembno lastnost kot toplotno prevodnost. Navsezadnje je ta lastnost kovin potrebna pri proizvodnji ogrevalnih sistemov, električnih izdelkov, avtomobilskih in letalskih objektov, pri proizvodnji zavornih sistemov in podobno. Toplotna kapaciteta je proces prenosa toplotne energije v fizična telesa ali njihovih delcev iz vročih predmetov v hladne na podlagi Fourierjevega zakona. Tekmovalec aluminija na tem področju je baker.

Katera je kovinska toplotna prevodnost? To ni absolutno nedvoumno vprašanje. Znano je, da je toplotna prevodnost aluminija slabša baker pri zmernih temperaturah, toda ko gre za nizke temperature, in sicer na 50 K, medtem ko je toplotna prevodnost aluminija bistveno poveča, medtem ko je toplotna prevodnost bakra postane nižji. aluminij tališče je 933,61 K, ki je približno 660 ° C, takrat lastnosti in ostali, kot sta toplotna prevodnost in zmanjšanje gostote.

Gostoto srebrne kovine določi njegova temperatura in je odvisna od njenega stanja. Tako pri temperaturi 27 ° C gostota aluminija ustreza 2697 kg / m3 in pri tališču 660 ° C, njegova gostota je 2368 kg / m3. Zmanjšanje gostote kovine v odvisnosti od temperature je posledica njegove ekspanzije pri neposrednem ogrevanju.

Mize iz lastnosti aluminija in bakra

Nato upoštevajte tabele fizikalnih lastnosti in toplotno prevodnost aluminija in bakra pri različnih temperaturah.

• gostota Cu in Al, kg / m3;
• specifična toplota Cu in Al, J / (kg · K);
• toplotna difuzivnost Cu in Al, m2 / s;
• toplotna prevodnost Cu in Al, W / (m · K);
• specifična električna upornost Cu in Al, Ohm · m;
• Lorentzova funkcija Cu in Al;

Tabela fizikalnih lastnosti aluminija

Tabela fizikalnih lastnosti bakra

Iz vsega navedenega je razvidno, da je aluminij kovinska industrija prednostna naloga, vendar pa ima še eno funkcijo: kovina in njegove zlitine se lahko rafinerija, poleg tega večkrat brez izgube njene značilnosti. Med drugim je bolj ekonomičen kot rudarstvo iz rude. Torej, pri eni električni energiji prihranek presega 14 kW / h. Ocenjuje se, da je še vedno v uporabi 75% aluminija in zlitin, proizvedenih v preteklosti.