Vilka är de termiska egenskaperna och vad som är? (Med exempel)

Järn termiska egenskaper gör det metall par excellence att tillverka många delar och strukturer

Vad är termiska egenskaper?

De Termiska egenskaper Materialen består av deras svar på temperaturvariationer. Till exempel är det känt att de flesta ämnen expanderar vid uppvärmning och kontrakt när han svalnar.

Utformningen av de mest olika bitarna kräver användning av material med vissa termiska egenskaper för att garantera deras korrekta drift. Många mekaniska delar utsätts för intensiv värme under drift, och de måste behålla sina dimensioner och struktur inför ansträngningar som de utsätts för.

Även andra material av material, utöver mekanik, såsom elektriska och magnetiska egenskaper, påverkas av temperaturförändringar. Därför vikten av att känna dem.

Bland de viktigaste termiska egenskaperna är värmekapacitet, värmeledningsförmåga, termisk utvidgning, svetsbarhet och svetsbarhet. Dess huvudsakliga egenskaper beskrivs kort nedan.

1. Värmekapacitet

Det är egenskapen som indikerar hur lätt det är att ett givet material absorberar värme. Matematiskt definieras värmekapaciteten C som värmeförändringshastigheten som med avseende på temperatur t:

C = dq /dt

Måttenheten på C i det internationella enhetssystemet om det är Joule /Kelvin eller J /K, men Joule /klass Celsius eller J /Cº används också.

Definierat på detta sätt är värmekapaciteten en egenskap hos föremålet och inte av materialet, men om massan ingår och värmekapaciteten per massenhet definieras, så finns det en egenskap hos materialet som heter specifik värme o Specifik kalorifunktion.

Den specifika värmen i SI -enheter är mängden värme i joules som krävs för att höja temperaturen på 1 kg av ämnet i 1 kelvin. Det betecknas med bokstaven "C" liten, för att skilja det från C:

Det kan tjäna dig: durometer: Vad är det för, hur fungerar, delar, typer

C = dq /m ∙ dt

Andra C -enheter som ofta används är J/mol. K och j/kg. C]. På samma sätt används kalori och BTU i stor utsträckning, andra enheter för att mäta kalorienergi. Den specifika värmen i gaser mäts, antingen vid konstant volym eller konstant tryck.

Specifik vattenvärme

Den specifika värmen för atmosfärstryck och 25 ° C -temperatur är 4190 J/kg. Cº, medan det för en ofta använt metall som järn är 460 J/kg. C]. Den specifika vattenvärmen är högre än för de flesta ämnen, så det har en större kapacitet att absorbera värme eller ge upp det, varför vattnet används allmänt i kylsystem.

Klimatmoderande effekt

Den höga specifika vattenvärmen genererar en modererande klimateffekt i kustregioner och undviker mycket accentuerade temperaturförändringar.

2. Värmeledningsförmåga

Den här egenskapen indikerar ett ämne för ett ämne för att transportera värme, dess ömsesidiga varelse av termisk resistivitet, vilket är motståndet mot att låta värmepasset passera.

Det har observerats att flödet av energi per enhet och tidsenhet är proportionell mot gradienten eller variationen i temperaturen under flödesriktningen.

Proportionalitetskonstanten är exakt värmeledningsförmåga och i enheter i det internationella systemet mäts den i w /(m /k).

Metallernas värmeledningsförmåga

Alla har någonsin observerat hur enkla metallföremål värms upp och också hur vid rumstemperatur verkar kallare än ett papper eller en träbit.

Det händer att metallatomer har fria elektroner i de yttersta skikten, lite kopplade till kärnan.

Dessa elektroner kan enkelt röra sig inom materialet och dra nytta av termisk energi. Det är därför metaller har höga värmeledningsförmåga, och på samma sätt, av samma anledning, är de bra elledare.

Kan tjäna dig: flödesnummer: hur det beräknas och exempel

Å andra sidan är gaser som luft, keramik, plast och trä dåliga värmeledare, som saknar fria elektroner. Därför är de bra termiska isolatorer.

Trots. Det följs av metaller som silver och koppar, med 429 respektive 398 w /(m /k).

3. Termisk utvidgning

Nästan alla ämnen expanderar när de värmer upp och samlas när de kyls. I fasta ämnen finns det krafter bland atomerna som upprätthåller sammanhållning, som kan föreställas som fjädrar som ansluter till atomer.

Inuti materialet är atomer inte stilla, utan i konstant vibration runt en jämviktsposition. Genom att öka temperaturen blir amplituden hos denna vibration större.

Nu händer det att dessa imaginära källor som förenar atomer sträcker sig lättare än de kan få. Därför ökade det genomsnittliga avståndet mellan atomerna med temperaturen, och materialet slutar expandera.

I en tunn stång gjord av ett visst material är variationen i dess längd när den uppvärms, kallad ΔL, proportionell mot den initiala längden på stången l_antingen och att ändra temperatur ΔT. Proportionalitetskonstanten är den linjära expansionskoefficienten α, vars enheter är av temperatur omvända och är karakteristiska för ämnet:

ΔL = α ∙ l_antingen∙ ΔT

På liknande sätt kan yttermal dilatation definieras, såsom den som upplevs av ett tunt ark, och volymetrisk termisk dilatation, som upplever alla tre dimensionella objekt.

Exempel på termisk dilatation

När en gata betalas eller kullstenarna placeras på trottoaren, lämnas ett utrymme mellan målningarna, så att när de värmer ner solen under sommaren har de utrymme för expansionen utan att spricka.

Kan tjäna dig: Optisk komparator: Vad är det för och delar

En strategi för att öppna en flaska med det mycket snäva locket är också att värma det lite nedsänkande i varmt vatten. På detta sätt expanderar locket och det är lättare att skruva loss det efter.

4. Bedömning

Det finns ämnen som smälter samman vid uppvärmning, såsom metaller, plast och glas. Egentligen är alla ämnen, i större eller mindre utsträckning, säkringar, det vill säga de kan smälta eller smälta. Den enkelhet som detta uppnås kallas bara säkring, men genom att definiera denna egenskap är det som söks är lämpliga material för att få friska bitar.

I denna mening är material som brons och mässing lämpliga för denna uppgift, eftersom med dem uppnås god flytande och formarna är väl kopierade.

Å andra sidan måste legeringen som används vid svetsning ha hög bedömning (låg smältningstemperatur) jämfört med materialen som ska svetsas.

Tenn- och blylegeringar är bra att sammanfogas genom mjuk svetsning, där legering är smält, vilket vid kylning förvärvar bra motstånd. På detta sätt kan du svetsa delar för motorer, leksaker, kablar, kretsar och mer.

5. Svetbarhet

Det är förmågan hos bitarna av samma material, eller av olika material, att följa varandra genom uppvärmning och komprimering. Det kan göras genom att värma bitarna direkt tills de når smältningstemperaturen eller med hjälp av något mellanmaterial som tillåter vidhäftning.

Syftet är att få svetsade delar för att bibehålla sin integritet, utan att presentera sprickor, spänningar eller deformationer som påverkar driften av det svetsade stycket.

Metaller som järn har god svetsbarhet, liksom lågkolstål. Istället är metaller och legeringar som smälter snabbt inte svetsbara, det vill säga utan att gå igenom en plastperiod. Brons är till exempel en tennbaserad legering med andra mineraler, vilket normalt är svårt att svetsa.