Aké sú tepelné vlastnosti a čo sú? (S príkladmi)

Tepelné vlastnosti železa z neho robia kovovú par excellence pri výrobe mnohých častí a štruktúr

Čo sú tepelné vlastnosti?

Ten Tepelné vlastnosti Materiály pozostávajú z ich reakcií na teplotné variácie. Napríklad je známe, že väčšina látok sa rozširuje pri vykurovaní a sťahovaní, keď ochladí.

Dizajn najrozmanitejších kusov vyžaduje použitie materiálov s určitými tepelnými vlastnosťami, aby sa zaručila ich správna prevádzka. Mnoho mechanických častí je počas prevádzky vystavených intenzívnemu tepla a musia si zachovať svoje rozmery a štruktúru vzhľadom na úsilie, ku ktorému sú vystavené.

Dokonca aj iné materiály materiálov, okrem mechaniky, ako sú elektrické a magnetické vlastnosti, sú ovplyvnené zmenami teploty. Preto je dôležitosť ich poznať.

Medzi hlavné tepelné vlastnosti patrí tepelná kapacita, tepelná vodivosť, tepelná dilatácia, opustenie a zvárateľnosť. Jeho hlavné charakteristiky sú stručne opísané nižšie.

1. Tepelná kapacita

Je to vlastnosť, ktorá naznačuje, aké ľahké je, že daný materiál absorbuje teplotu. Matematicky je tepelná kapacita C definovaná ako rýchlosť zmeny tepla, pokiaľ ide o teplotu t:

C = dq /dt

Jednotka miery C v medzinárodnom systéme jednotiek, ak je to Joule /Kelvin alebo J /K, ale používa sa aj joule /trieda Celzia alebo j /c.

Týmto spôsobom je tepelná kapacita vlastnosťou objektu a nie materiálu, ale ak je zahrnutá hmotnosť a je definovaná tepelná kapacita hmoty, potom existuje vlastnosť materiálu nazývaného špecifické teplo o Špecifická kalorická kapacita.

Špecifické teplo v jednotkách SI je množstvo tepla v jouloch, ktoré sa vyžaduje na zvýšenie teploty 1 kg látky v 1 kelvin. Je označené malým písmenom „C“, aby sa odlíšilo od C:

Môže vám slúžiť: Durometer: Na čo je to, ako funguje, časti, typy

C = dq /m ∙ dt

Ostatné jednotky C, ktoré sa často používajú, sú J/mol. K a j/kg. C. Rovnakým spôsobom sa široko používajú kalórie a BTU, iné jednotky na meranie kalórií. Meria sa špecifické teplo v plynoch, buď pri konštantnom objeme alebo konštantnom tlaku.

Špecifické vodné teplo

Špecifické teplo atmosférického tlaku a teplota 25 ° C je 4190 j/kg. Cº, zatiaľ čo pre často používaný kov, ako je železo, je 460 j/kg. C. Špecifické teplo vody je vyššie ako u väčšiny látok, takže má väčšiu kapacitu na absorbovanie tepla alebo na jeho vzdanie sa, a preto sa voda široko používa v chladiacich systémoch.

Účinok na zmiernenie podnebia

Vysoko špecifické teplo vody vytvára zmierňujúci klimatický účinok v pobrežných oblastiach, čím sa vyhýba veľmi zvýrazneným zmenám teploty.

2. Tepelná vodivosť

Táto vlastnosť naznačuje spôsobilosť látky na prepravu tepla, pričom jej recipročným je tepelný odpor, čo je odpor voči nechám tepelne prejsť.

Zistilo sa, že tok energie na jednotku plochy a časovej jednotky je úmerný gradientu alebo variácii teploty v smere prietoku.

Konštanta proporcionality je presne tepelná vodivosť a v jednotkách medzinárodného systému sa meria vo W /(m /k).

Tepelná vodivosť kovov

Každý niekedy pozoroval, ako sa kovové predmety zahrievajú a tiež ako pri izbovej teplote sa zdajú chladnejšie ako papier alebo kúsok dreva.

Stáva sa, že atómy kovov majú voľné elektróny vo vonkajších vrstvách, malé spojené s jadrom.

Tieto elektróny sa môžu ľahko pohybovať v rámci materiálu a využívať výhodu tepelnej energie. To je dôvod, prečo majú kovy vysoké tepelné vodivosti a rovnakým spôsobom, z toho istého dôvodu sú to dobré vodiče elektrickej energie.

Môže vám slúžiť: číslo toku: Ako sa vypočíta a príklady

Na druhej strane plyny, ako je vzduch, keramika, plasty a drevo. Preto sú dobrými tepelnými izolátormi.

Napriek. Nasledujú kovy ako striebro a meď, so 429 a 398 w /(m /k).

3. Tepelná dilatácia

Takmer všetky látky sa rozširujú, keď sa zahrievajú a sťahujú sa pri chladení. V tuhých látkach sú sily medzi atómami, ktoré udržiavajú súdržnosť, ktoré si možno predstaviť ako pružiny, ktoré sa spájajú s atómami.

Vo vnútri materiálu atómy nie sú pokojné, ale v konštantných vibráciách okolo rovnovážnej polohy. Zvýšením teploty sa amplitúda týchto vibrácií zvýši.

Teraz sa stáva, že tieto imaginárne pramene, ktoré zjednocujú atómy, sa tiahnú ľahšie, ako môžu získať. Preto sa priemerná vzdialenosť medzi atómami zvýšila s teplotou a materiál sa končí rozširovaním.

V tenkej tyče vyrobenej z určitého materiálu je variácia jeho dĺžky pri zahrievaní, nazývaná AL, úmerná počiatočnej dĺžke tyče L_ani a zmena teploty Δt. Konštanta proporcionality je koeficient lineárneho expanzie a, ktorého jednotky sú inverzné teploty a sú charakteristické pre látku:

ΔL = α ∙ l_ani∙ Δt

Podobne je možné definovať povrchovú tepelnú dilatáciu, ako napríklad ten, ktorý sa vyskytol tenkou vrstvou a volumetrickou tepelnou dilatáciou, ktorá prežíva akýkoľvek tri rozmerový objekt.

Príklady tepelnej dilatácie

Keď je ulica zaplatená alebo dláždené kamene sú umiestnené na chodníku, medzi obrazmi zostane priestor, takže keď sa v lete zahrejú na slnku, majú priestor na expanziu, bez praskania.

Môže vám slúžiť: optický komparátor: Na čo je to a časti

Stratégiou na otvorenie fľaše s veľmi tesným vekom je tiež ju zohriať trochu ponorenie do horúcej vody. Týmto spôsobom sa veko rozširuje a je ľahšie ho odskrutkovať.

4. Neohlásenosť

Existujú látky, ktoré sa spájajú pri zahrievaní, ako sú kovy, plasty a sklo. V skutočnosti sú všetky látky vo väčšej alebo menšej miere poistky, to znamená, že sa môžu roztaviť alebo roztaviť. Ľahkosť, s akou sa to dosiahne.

V tomto zmysle sú pre túto úlohu vhodné materiály ako bronz a mosadz, pretože s nimi sa dosiahne dobrá plynulosť a formy sú dobre skopírované.

Na druhej strane, zliatina použitá pri zváraní musí mať vysokú opustenie (nízka teplota topenia) v porovnaní s materiálmi, ktoré sa majú zvárať.

Cínové a olovené zliatiny sú dobré spájať kúsky mäkkým zváraním, v ktorých sa zliatinu roztopí, čo pri chladení získava dobrý odpor. Týmto spôsobom môžete zvariť časti pre motory, hračky, káble, obvody a ďalšie.

5. Zvárateľnosť

Je to schopnosť kusov toho istého materiálu alebo rôznych materiálov priľnúť sa navzájom prostredníctvom zahrievania a kompresie. Môže sa to dosiahnuť zahrievaním kusov priamo, až kým nedosiahnú teplotu topenia alebo použitím niektorého medziproduktu, ktorý umožňuje priľnavosť.

Účelom je získať zvárané časti, aby si udržali svoju integritu, bez toho, aby predložili trhliny, napätie alebo deformácie, ktoré ovplyvňujú činnosť zváraného kusu.

Kovy, ako je železo, majú dobrú zvárateľnosť, ako aj nízko uhlíkovú oceľ. Namiesto toho nie sú kovy a zliatiny, ktoré sa topia rýchlo. Napríklad bronz je zliatina založená na plechovke s inými minerálmi, ktorú je zvyčajne ťažké zvárať.