Электропроводность и теплопроводность железа: плотность, температура плавления, удельная теплоемкость

Содержание

Железо теплопроводность и электропроводность

  • 5 — 9 классы
  • Химия
  • 8 баллов

свойства железа и серы (агр.состояние. теплопроводность электропроводность . запах

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

В таблице приведена плотность железа d, а также значения его удельной теплоемкости Cp, температуропроводности a, коэффициента теплопроводности λ, удельного электрического сопротивления

ρ, функции Лоренца L/L при различных температурах — в диапазоне от 100 до 2000 К.

Свойства железа существенно зависят от температуры: при нагревании этого металла его плотность, теплопроводность и температуропроводность уменьшаются, а значение удельной теплоемкости железа растет.

Плотность железа равна 7870 кг/м 3 при комнатной температуре. При нагревании железа его плотность снижается. Поскольку железо является основным элементом в составе стали, то плотность железа определяет и значение плотности стали. Зависимость плотности железа от температуры слабая — при его нагревании плотность металла снижается и принимает минимальное значение 7040 кг/м 3 при температуре плавления, равной 1810 К или 1537°С.

Удельная теплоемкость железа, по данным таблицы, имеет значение 450 Дж/(кг·град) при температуре 27°С. В зависимости от структуры удельная теплоемкость твердого железа при увеличении температуры изменяется по-разному. По значениям в таблице видны характерный максимум теплоемкости железа вблизи Tc и скачки при структурных переходах и при плавлении.

В расплавленном состоянии свойства железа претерпевают изменения. Так, плотность жидкого железа уменьшается и становиться равной 7040 кг/м 3 . Удельная теплоемкость железа в расплавленном состоянии имеет величину 835 Дж/(кг·град), а теплопроводность железа снижается до значения 39 Вт/(м·град). При этом удельное электрическое сопротивление этого металла увеличивается и при 2000 К принимает значение 138·10 -8 Ом·м.

Теплопроводность железа при комнатной температуре равна 80 Вт/(м·град). С ростом температуры теплопроводность железа снижается — она имеет отрицательный температурный коэффициент в области температуры 100-1042 К, а затем начинает слабо расти. Минимальное значение теплопроводности железа составляет 25,4 Вт/(м·град) вблизи точки Кюри. При β-γ переходе наблюдается слабое изменение теплопроводности, которое также имеет место и при γ-δ переходе.

Теплопроводность железа резко падает по мере увеличения количества примесей, особенно кремния и серы. Наивысшей теплопроводностью обладает очень чистое электролитическое железо — его теплопроводность при 27°С равна 95 Вт/(м·град).

Зависимость коэффициента теплопроводности железа от температуры также определяется степенью чистоты этого металла. Чем железо чище, тем выше его теплопроводность и тем больше по абсолютной величине она снижается с повышением температуры.

«>

Плотность железа, удельная теплоемкость, теплопроводность: таблица свойств

В таблице приведена плотность железа d, а также значения его удельной теплоемкости Cp, температуропроводности a, коэффициента теплопроводности λ, удельного электрического сопротивления ρ, функции Лоренца L/L0 при различных температурах — в диапазоне от 100 до 2000 К.

Свойства железа существенно зависят от температуры: при нагревании этого металла его плотность, теплопроводность и температуропроводность уменьшаются, а значение удельной теплоемкости железа растет.

Плотность железа равна 7870 кг/м3 при комнатной температуре. При нагревании железа его плотность снижается. Поскольку железо является основным элементом в составе стали, то плотность железа определяет и значение плотности стали. Зависимость плотности железа от температуры слабая — при его нагревании плотность металла снижается и принимает минимальное значение 7040 кг/м3 при температуре плавления, равной 1810 К или 1537°С.

Удельная теплоемкость железа, по данным таблицы, имеет значение 450 Дж/(кг·град) при температуре 27°С. В зависимости от структуры удельная теплоемкость твердого железа при увеличении температуры изменяется по-разному. По значениям в таблице видны характерный максимум теплоемкости железа вблизи Tc и скачки при структурных переходах и при плавлении.

В расплавленном состоянии свойства железа претерпевают изменения. Так, плотность жидкого железа уменьшается и становиться равной 7040 кг/м3. Удельная теплоемкость железа в расплавленном состоянии имеет величину 835 Дж/(кг·град), а теплопроводность железа снижается до значения 39 Вт/(м·град). При этом удельное электрическое сопротивление этого металла увеличивается и при 2000 К принимает значение 138·10-8 Ом·м.

Теплопроводность железа при комнатной температуре равна 80 Вт/(м·град). С ростом температуры теплопроводность железа снижается — она имеет отрицательный температурный коэффициент в области температуры 100-1042 К, а затем начинает слабо расти. Минимальное значение теплопроводности железа составляет 25,4 Вт/(м·град) вблизи точки Кюри. При β-γ переходе наблюдается слабое изменение теплопроводности, которое также имеет место и при γ-δ переходе.

Теплопроводность железа резко падает по мере увеличения количества примесей, особенно кремния и серы. Наивысшей теплопроводностью обладает очень чистое электролитическое железо — его теплопроводность при 27°С равна 95 Вт/(м·град).

Зависимость коэффициента теплопроводности железа от температуры также определяется степенью чистоты этого металла. Чем железо чище, тем выше его теплопроводность и тем больше по абсолютной величине она снижается с повышением температуры.

Источники:

  1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
  2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967.

факторы, влияющие на теплопроводность сплавов

Теплопроводность представляет собой физическую величину, которая определяет способность материалов проводить тепло. Иными словами, теплопроводность представляет собой способность субстанций передавать кинетическую энергию атомов и молекул другим субстанциям, находящиеся в непосредственном контакте с ними. В СИ эта величина измеряется во Вт/(К*м) (Ватт на Кельвин-метр), что эквивалентно Дж/(с*м*К) (Джоуль на секунду-Кельвин-метр).

Понятие теплопроводности

Она является интенсивной физической величиной, то есть величиной, которая описывает свойство материи, не зависящей от количества последней. Интенсивными величинами также являются температура, давление, электропроводность, то есть эти характеристики одинаковы в любой точке одного и того же вещества. Другой группой физических величин являются экстенсивные, которые определяются количеством вещества, например, масса, объем, энергия и другие.

Противоположной величиной для теплопроводности является теплосопротивляемость, которая отражает способность материала препятствовать переносу проходящего через него тепла. Для изотропного материала, то есть материала, свойства которого одинаковы во всех пространственных направлениях, теплопроводность является скалярной величиной и определяется, как отношение потока тепла через единичную площадь за единицу времени к градиенту температуры. Так, теплопроводность, равная одному ватту на метр-Кельвин, означает, что тепловая энергия в один Джоуль переносится через материал:

  • за одну секунду;
  • через площадь один метр квадратный;
  • на расстояние один метр;
  • когда разница температур на поверхностях, находящихся на расстоянии один метр друг от друга в материале, равна один Кельвин.

Понятно, что чем больше значение теплопроводности, тем лучше материал проводит тепло, и наоборот. Например, значение этой величины для меди равно 380 Вт/(м*К), и этот металл в 10 000 раз лучше переносит тепло, чем полиуретан, теплопроводность которого составляет 0,035 Вт/(м*К).

Перенос тепла на молекулярном уровне

Когда материя нагревается, увеличивается средняя кинетическая энергия составляющих ее частиц, то есть увеличивается уровень беспорядка, атомы и молекулы начинают более интенсивно и с большей амплитудой колебаться около своих равновесных положений в материале. Перенос тепла, который на макроскопическом уровне можно описать законом Фурье, на молекулярном уровне представляет собой обмен кинетической энергией между частицами (атомами и молекулами) вещества, без переноса последнего.

Это объяснение механизма теплопроводности на молекулярном уровне отличает его от механизма термической конвекции, при котором имеет место перенос тепла за счет переноса вещества. Все твердые тела обладают способностью к теплопроводности, в то время как тепловая конвекция возможна только в жидкостях и газах. Действительно, твердые вещества переносят тепло в основном за счет теплопроводности, а жидкости и газы, если есть температурные градиенты в них, переносят тепло в основном за счет процессов конвекции.

Теплопроводность материалов

Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

  • сталь 47—58;
  • алюминий 237;
  • медь 372,1—385,2;
  • бронза 116—186;
  • цинк 106—140;
  • титан 21,9;
  • олово 64,0;
  • свинец 35,0;
  • железо 80,2;
  • латунь 81—116;
  • золото 308,2;
  • серебро 406,1—418,7.

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

  • стекловолокно 0,03—0,07;
  • стекло 0,6—1,0;
  • асбест 0,04;
  • дерево 0,13;
  • парафин 0,21;
  • кирпич 0,80;
  • алмаз 2300.

Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Клуб интеллектуалов Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости.

Эти два явления очень похожи друг на друга и в какой-то степени связаны между собой.

Отличие же состоит в том, что при электропроводности НЕ происходит переноса вещества.

Для того чтобы лучше понять суть этих явлений, представим себе «общество» атомов. Если в этом обществе атомы охотно делятся друг с другом пищей (энергией), то такое вещество обладает хорошей теплопроводностью. Если же вместо пищи они дают друг другу знания – как добыть пищу («не рыбу, а удочку»), то это похоже на электропроводность, без переноса вещества.

В обществе, в котором охотно делятся пищей, как правило,  охотно делятся и знаниями. Т.е. теплопроводность, как правило, означает и хорошую электропроводность.

Металлы являются проводниками, неметаллы ими не являются. Что их отличает?

Металлы находятся в левой части периодической таблицы. Это значит, что они обладают ядром и очень простой структурой электронного облака. Чем правее находится элемент, тем сложнее его электронная структура, и тем больше неметаллических свойств проявляет элемент.

Становится понятно, почему неметаллы являются плохими проводниками. Они как бы думают: «Мне бы в себе сначала разобраться, где уж мне других поучать?» Их «цель» направлена на то, чтобы достичь целостности и перейти на следующий уровень развития.

Металлы же являются целостными, и даже чувствуют «избыток понимания», которым спешат поделиться.

Чем еще отличается теплопроводность от электропроводности? Последняя имеет направленность (от одного полюса к другому). Теплопроводность не имеет направления.

Металлы ощущаются кожей как прохладные или раскаленные. Они либо активно забирают, либо активно отдают тепло.

Неметаллы ощущаются как нейтральные по своей температуре. Они не забирают, но и не отдают тепло. И это связано с их «характером», с их внутренней сложностью, которая обеспечивает им внутреннюю «широту кругозора». В отличие от металлов, которые имеют всегда четко направленный, но ограниченный «характер».

Конечно, всё это лишь человеческие эмоции и ассоциации, которые облегчают понимание информационных (волновых) свойств различных веществ.

Коэффициент теплопроводности металлов (Таблица)

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)-1. Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициент теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью (числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе)

Металл

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

— 100

0

100

300

700

Алюминий

2,45

2,38

2,30

2,26

0,9

Бериллий

4,1

2,3

1,7

1,25

0,9

Ванадий

0,31

0,34

Висмут

0,11

0,08

0,07

0,11

0,15

Вольфрам

2,05

1,90

1,65

1,45

1,2

Гафний

 —

0,22

0,21

Железо

0,94

0,76

0,69

0,55

0,34

Золото

3,3

3,1

3,1

Индий

0,25

Иридий

1,51

1,48

1,43

Кадмий

0,96

0,92

0,90

0,95

0,44 (400°)

Калий

0,99

0,42

0,34

Кальций

0,98

Кобальт

0,69

Литий

0,71

0,73

Магний

1,6

1,5

1,5

1,45

 Медь

4,05

3,85

3,82

3,76

3,50

Молибден

1,4

1,43

 —

1,04 (1000°)

Натрий

1,35

1,35

0,85

0,76

0,60

Никель

0,97

0,91

0,83

0,64

0,66

Ниобий

0,49

0,49

0,51

0,56

Олово

0,74

0,64

0,60

0,33

Палладий

0,69

0,67

0,74

Платина

0,68

0,69

0,72

0,76

0,84

Рений

0,71

Родий

1,54

1,52

1,47

Ртуть

0,33

0,09

0.1

0,115

Свинец

0,37

0,35

0,335

0,315

0,19

Серебро

4,22

4,18

4,17

3,62

Сурьма

0,23

0,18

0,17

0,17

0,21

Таллий

 

0,41

0,43

0,49

0,25 (400 0)

Тантал

0,54

0,54

Титан

0,16

0,15

Торий

0,41

0,39

0,40

0,45

Уран

0,24

0,26

0,31

0,40

Хром

0,86

0,85

0,80

0,63

Цинк

1,14

1,13

1,09

1,00

0,56

Цирконий

0,21

0,20

0,19

Таблица коэффициент теплопроводности полупроводники и изоляторы

Вещество

Коэффициент теплопроводности при температура, °С

— 100

0

100

500

700

Германий

1,05

0,63

Графит

0,5—4,0

0,5—3,0

0,4-1,7

0,4-0,9

Йод

0,004

Углерод

0,016

0,017

0,019

0,023

Селен

0,0024

Кремний

0,84

Сера

0,0029

0,0023

Теллур

0,015



17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

17. Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Теплоемкость – это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость – количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле. Если теплопроводность низкая, то риск возникновения трещин увеличивается. Так, легированные стали имеют теплопроводность, которая в пять раз меньше, чем теплопроводность меди и алюминия. Размер теплоемкости влияет на уровень расходуемого топлива на нагрев заготовки до определенной температуры.

У металлических сплавов удельная теплоемкость находится в пределах 100-2000 Дж/(кг*К). У большинства металлов теплоемкость составляет 300–400 Дж/(кг*К). Теплоемкость металлических материалов растет с повышением температуры. Полимерные материалы, как правило, имеют удельную теплоемкость 1000 Дж/(кг?К) и более.

Электрические свойства материалов характеризуются наличием носителей зарядов электронов или ионов и свободой их передвижения под действием электрического поля.

Высокие энергии ковалентной и ионной связи сообщают материалам с этими типами связи свойства диэлектрика. Их слабая электрическая проводимость обусловлена влиянием примесей, причем под влиянием влаги, образующей с примесями проводящие растворы, электропроводность таких материалов возрастает.

Материалы с разными типами связи имеют различные температурные коэффициенты электросопротивления: у металлов он положителен, у материалов с ковалентным и ионным типом связи – отрицателен. При нагреве металлов концентрация носителей зарядов – электронов не увеличивается, а сопротивление их движению возрастает из-за увеличения амплитуд колебаний атомов. В материалах с ковалентной или ионной связью при нагреве концентрация носителей зарядов повышается настолько, что нейтрализуется влияние помех от увеличения колебаний атомов.

Теплопроводностью называется перенос тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах при макроскопической неподвижности частиц. Перенос теплоты происходит от более горячих частиц к холодным и подчиняется закону Фурье.

Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Теплота в твердых телах переносится электронами и фононами.

Механизм передачи теплоты, в первую очередь, определяется типом связи: в металлах теплоту переносят электроны; в материалах с ковалентным или ионным типом связи – фононы. Самым теплопроводным является алмаз. В полупроводниках при весьма незначительной концентрации носителей заряда теплопроводность17б осуществляется в основном фононами. Чем совершеннее кристаллы, тем выше их теплопроводность. Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают электросопротивление. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором передача теплоты электронами или фононами облегчена по сравнению с аморфным состоянием.

Чем больше примесей содержит металл, мельче зерна и больше искажена кристаллическая решетка, тем меньше теплопроводность. Чем больше размеры зерен, тем выше теплопроводность. Легирование вносит искажение в кристаллические решетки твердых растворов и понижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом – основой сплава. Структурные составляющие, представляющие дисперсные смеси нескольких фаз (эвтектики, эвтектоиды), снижают теплопроводность. Структуры с равномерным распределением частиц фаз имеют меньшую теплопроводность, чем основа сплава. Предельным видом подобной структуры является пористый материал. По сравнению с твердыми телами газы являются теплоизоляторами.

Графит имеет высокую теплопроводность. При передаче теплоты параллельно слоям атомов углерода базисной плоскости теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза

Разветвленные пластины графита в сером чугуне имеют структуру монокристалла, и поэтому он имеет высокую теплопроводность. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом при той же объемной доле графита имеет теплопроводность 25…40 Вт/м*К, что почти вдвое меньше по сравнению с серым чугуном.

При нагреве теплопроводности сталей разных классов сближаются. Стекло имеет низкую теплопроводность. Полимерные материалы плохо проводят теплоту, теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(мОК).

Теплопроводность может меняться также, как и электропроводность в случае, если электронная теплопроводность металла составляет l e. Тогда любые изменения, происходящие в химическом и фазовом составе и структуре сплава влияют на теплопроводность также, как и на электропроводность (по правилу Видемана-Франца).

При отдалении состава сплава от чистых компонентов происходит понижение теплопроводности. Исключение составляют, например, медно-никелевые сплавы, в которых происходят обратные явления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

от чего зависит коэффициент, указываемый в таблицах

Металлы обладают большим количеством характеристик, которые определяют их эксплуатационные качества и возможность применения при изготовлении определенных изделий. Важной характеристикой всех материалов можно назвать теплопроводность. Этот показатель определяет способность материального тела к переносу тепловой энергии. Таблица теплопроводности металлов встречается в различных справочниках, может зависеть от различных их особенностей. Примером можно назвать то, что механизм переноса тепловой энергии во многом зависит от агрегатного состояния вещества.

От чего зависит показатель теплопроводности

Рассматривая теплопроводность металлов и сплавов (таблица создана не только для металлов, но и других материалов), следует учитывать, что наиболее важным показателем является коэффициент теплопроводности. Он зависит от нижеприведенных моментов:

  1. Типа материала и его химического состава. Теплопроводность железа будет существенно отличаться от соответствующего показателя алюминия, что связано с особенностями кристаллической решетки материалов и их другими свойствами.
  2. Коэффициент может изменяться при нагреве или охлаждения металла. При этом изменения могут быть существенными, так как у каждого материала есть своя точка плавления, когда молекулы начинают перестраиваться.

В таблицах для некоторых металлов и сплавов коэффициент теплопроводности указывается уже в жидкой фазе.

Сегодня на практике практически не проводят измерение рассматриваемого показателя. Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности при несущественном изменении химического состава остается практически неизменным. Табличные данные применяются при проектировании и выполнении других расчетов.

Понятие коэффициента теплопроводности

Для обозначения рассматриваемого значения применяется символ λ — количество тепла, которое передается в единицу времени через единицу поверхности на момент повышения температуры. Это значение применяется при проведении различных расчетов.

Описание свойства теплопроводности многих металлов проводится по формуле k = 2,5·10−8σT. В этой формуле учитывается:

  1. Температура, измеряемая в Кельвинах.
  2. Показатель электропроводности.

Это соотношение больше всего подходит для определения свойств проводников на момент эксплуатации при нагреве, но в последнее время применяется и для измерения степени проводимости тепловой энергии.

Полупроводники и изоляторы обладают более низкими показателями проводимости тепла, что связано с особенностями строения их кристаллической решетки.

Когда учитывается

При рассмотрении различных свойств материалов часто уделяется внимание и теплопроводности. Этот показатель важен в нижеприведенных случаях:

  1. Когда нужно отвести тепло от объекта. Тепловая энергия может возникать из-за трения. При этом нагрев становится причиной изменения основных свойств металлов и сплавов: прочности и твердости поверхности. Примером назовем конструкцию двигателя внутреннего сгорания. В процессе хода поршня в блоке цилиндров происходит нагрев основных элементов конструкции. Из-за слишком высокого нагрева даже металлы, устойчивые к воздействию высокой температуры, начинают терять прочность и становятся более пластичными. В результате происходит изменение геометрических размеров важных элементов конструкции, и она выходит из строя. Учитывается теплопроводность и при создании режущего инструмента, обшивки самолетов или высокоскоростных поездов.
  2. Когда нужно передать тепловую энергию. Центральная система отопления основана на нагреве рабочей среды, которая после подводится к потребителю и происходит передача энергии окружающей среде. Для того чтобы повысить эффективность создаваемой системы трубы, и отопительные радиаторы изготавливаются из металлов, которые способны быстро передавать тепло.
  3. Когда нужно изолировать поверхность. Встречается ситуация, когда нужно снизить вероятность нагрева поверхности. Для этого применяются специальные материалы, которые обладают высокими изоляционными качествами. Некоторые металлы и сплавы также обладают отражающими свойствами и не нагреваются, а также не передают тепло. Примером назовем фольгу, которая часто применяется в качестве отражающего экрана. Она также изготавливается из тонкого слоя металла, обладающего низким коэффициентом проводимости.

В заключение отметим, что до развития молекулярно-кинетической теории было принято считать передачу тепловой энергии признаком перетекания гипотетического теплорода. Появление современного оборудования позволило изучить строение материалов и изучить поведение частиц при воздействии высокой температуры. Передача энергии происходит за счет быстрого движения молекул, которые начинают сталкиваться, и приводит в движение другие молекулы, находящиеся в спокойном состоянии.

Электропроводность элементов и других материалов

  • Проводники — это материалы со слабо прикрепленными валентными электронами — электроны могут свободно дрейфовать между атомами
  • Изоляторы имеют структуры, в которых электроны связаны с атомами ионными или ковалентными связями — ток практически отсутствует. flow
  • Полупроводники — это изолирующие материалы, в которых связи могут быть разорваны под действием приложенного напряжения — электроны могут высвобождаться и перемещаться с одного освобожденного валентного узла на другой.

Электропроводность

Электропроводность или удельная проводимость — это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность является обратной (обратной) величиной удельного электрического сопротивления.

Электропроводность определяется как отношение плотности тока к напряженности электрического поля и может быть выражена как

σ = J / E (1)

, где

σ = электрическая проводимость (1 / Ом м, 1/ Ом м, Сименс / м, См / м, MHO / м)

Дж = плотность тока (ампер / м 2 )

E = электрическая напряженность поля (вольт / м)

One siemens — S — эквивалентна одному ому и также обозначается как one mho.

Электропроводность некоторых распространенных материалов

Материал Электропроводность
σ
(1 / Ом · м, См / м, МО / м)
Алюминий 37,7 10 6
Бериллий 31,3 10 6
Кадмий 13,8 10 6
Кальций 29.8 10 6
Хром 7,74 10 6
Кобальт 17,2 10 6
Медь 59,6 10 6
Медь — отожженная 58,0 10 6
Галлий 6,78 10 6
Золото 45,2 10 6
Иридий 19.7 10 6
Железо 9,93 10 6
Индий 11,6 10 6
Литий 10,8 10 6
Магний 22,6 10 6
Молибден 18,7 10 6
Никель 14,3 10 6
Ниобий 6.93 10 6
Осмий 10,9 10 6
Палладий 9,5 10 6
Платина 9,66 10 6
Калий 13,9 10 6
Рений 5,42 10 6
Родий 21,1 10 6
Рубидий 7.79 10 6
Рутений 13,7 10 6
Серебро 63 10 6
Натрий 21 10 6
Стронций 7,62 10 6
Тантал 7,61 10 6
Технеций 6,7 10 6
Таллий 6.17 10 6
Торий 6,53 10 6
Олово 9,17 10 6
Вольфрам 18,9 10 6
Цинк 16,6 10 6
Морская вода 4,5 — 5,5
Вода — питьевая 0,0005 — 0,05
Вода — деионизированная 5.5 10 -6

Электропроводность элементов относительно серебра

900,6
Элемент Электропроводность относительно серебра
Серебро 100,0
Медь 97,6
Золото 76,6
Алюминий 63,0
Тантал 54,6
Магний 39.4
Натрий 32,0
Бериллий 31,1
Барий 30,6
Цинк 29,6
Индий 27,0
Кадмий
Кальций 21,8
Рубидий 20,5
Цезий 20,0
Литий 18.7
Молибден 17,6
Кобальт 16,9
Уран 16,5
Хром 16,0
Марганец 15,8
Платина 14,4
Олово 14,4
Вольфрам 14,0
Осмий 14.0
Титан 13,7
Иридий 13,5
Рутений 13,2
Никель 12,9
Родий 12,6
Палладий Палладий
Сталь 12,0
Таллий 9,1
Свинец 8,4
Колумбий 5.1
Ванадий 5,0
Мышьяк 4,9
Сурьма 3,6
Ртуть 1,8
Висмут 1,4
Теллур 0,0

Электропроводность высокоочищенной воды

Electrical conductivity of highly purified water

Удельное электрическое сопротивление

Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению.Удельное электрическое сопротивление может быть выражено как

ρ = 1/ σ (2)

, где

ρ = удельное электрическое сопротивление (Ом · м 2 / м, Ом · м)

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника можно выразить как

R = ρ l / A (3)

, где

R = сопротивление (Ом, Ом)

l = длина проводника (м)

A = площадь поперечного сечения проводника (м 2 )

Пример — сопротивление провода

Сопротивление 1000 м сечение медного провода # 10 с площадью поперечного сечения 5.26 мм 2 можно рассчитать как

R = (1,724 x 10 -8 Ом м 2 / м) (1000 м) / (( 5,26 мм 2 ) (10 — 6 м 2 / мм 2 ))

= 3,2 Ом

Преобразование удельного сопротивления и проводимости

900
Гран / галлон
как CaCO 3
ppm
как CaCO 3
ppm
NaCl
Электропроводность
мкмхо / см
Удельное сопротивление
МОм / см
99.3 1700 2000 3860 0,00026
74,5 1275 1500 2930 0,00034
49,6 850 1000 1990 0,00050
24,8 425 500 1020 0,00099
9,93 170 200 415 0.0024
7,45 127 150 315 0,0032
4,96 85,0 100 210 0,0048
2,48 42,5 50 105 0,0095
0,992 17,0 20 42,7 0,023
0,742 12,7 15 32.1 0,031
0,496 8,50 10 21,4 0,047
0,248 4,25 5,0 10,8 0,093
0,099 1,70 2,0 4,35 0,23
0,074 1,27 1,5 3,28 0,30
0,048 0.85 1,00 2,21 0,45
0,025 0,42 0,50 1,13 0,88
0,0099 0,17 0,20 0,49 2,05
0,13 0,15 0,38 2,65
0,0050 0,085 0,10 0,27 3.70
0,0025 0,042 0,05 0,16 6,15
0,00099 0,017 0,02 0,098 10,2
0,00070 0,012 0,01587 11,5
0,00047 0,008 0,010 0,076 13,1
0,00023 0.004 0,005 0,066 15,2
0,00012 0,002 0,002 0,059 16,9
  • зерна / галлон = 17,1 частей на миллион CaCO 3
Растворы

Электропроводность водных растворов, таких как

  • NaOH 4 — Каустическая сода
  • NH 4 Cl — Хлорид аммония, соляной аммиак
  • NaCl 2 — Поваренная соль
  • NaNO 3 — Нитрат натрия , Чилийская селитра
  • CaCl 2 — Хлорид кальция
  • ZnCl 2 — Хлорид цинка
  • NaHCO 3 — Бикарконат натрия, пищевая сода
  • Na 2 CO 3 карбонат натрия
  • CuSO 4 — Медный купорос, медный купорос

Electrical conductivity of aqueous solutions

.

Воздух — теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло . Теплопроводность может быть определена как

« количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, нормальном к поверхности единицы площади — из-за единичного температурного градиента в условиях устойчивого состояния».

Наиболее распространенными единицами измерения теплопроводности являются Вт / (м · К) в системе СИ и БТЕ / (ч фут ° F) в британской системе мер.

Табличные значения и преобразование единиц теплопроводности приведены под рисунками.

Онлайн-калькулятор теплопроводности воздуха

Калькулятор, представленный ниже, можно использовать для расчета теплопроводности воздуха при заданных температуре и давлении.
Выходная проводимость выражается в мВт / (м · К), британских тепловых единицах (IT) / (ч фут · ° F) и ккал (IT) / (ч · м · K).

См. Также другие свойства Air при изменяющейся температуре и давлении: Плотность и удельный вес при переменной температуре, плотность при переменном давлении, коэффициенты диффузии газов в воздухе, число Прандтля, удельная теплоемкость при различной температуре и удельная теплоемкость при переменное давление, температуропроводность, свойства в условиях равновесия газ-жидкость и теплофизические свойства воздуха при стандартных условиях, а также состав и молекулярная масса,
, а также теплопроводность аммиака, бутана, диоксида углерода, этана, этилена, водорода, метана , азот, пропан и вода.

См. Также Калькулятор теплопроводности

Вернуться к началу

Вернуться к началу


Вернуться к началу

Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° C:

71,35
Температура Теплопроводность
[° C] [мВт / м K] [ккал (IT) / (hm K)] [BTU (IT) / (ч фут ° F)]
-190 7.82 0,00672 0,00452
-150 11,69 0,01005 0,00675
-100 16,20 0,01393 0,00936
-75 18,34 0,01060
-50 20,41 0,01755 0,01179
-25 22,41 0.01927 0,01295
-15 23,20 0,01995 0,01340
-10 23,59 0,02028 0,01363
-5 23,97 0,0201361
0 24,36 0,02094 0,01407
5 24,74 0,02127 0,01429
10 25.12 0,02160 0,01451
15 25,50 0,02192 0,01473
20 25,87 0,02225 0,01495
25 26,24 9007 0,02
30 26,62 0,02289 0,01538
40 27,35 0,02352 0.01580
50 28,08 0,02415 0,01623
60 28,80 0,02477 0,01664
80 30,23 0,02599 0,01746 10052 0,02548 0,01746 31,62 0,02719 0,01827
125 33,33 0,02866 0,01926
150 35.00 0,03010 0,02022
175 36,64 0,03151 0,02117
200 38,25 0,03289 0,02210
225 39,83 0,01
300 44,41 0,03819 0,02566
412 50,92 0,04378 0.02942
500 55,79 0,04797 0,03224
600 61,14 0,05257 0,03533
700 66,32 0,05702 0,03832 0,05702 0,03832 0,06135 0,04122
900 76,26 0,06557 0,04406
1000 81.08 0,06971 0,04685
1100 85,83 0,07380 0,04959

Наверх
Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах в ° F:

40 0,01911
Температура Теплопроводность
[° F] [британских тепловых единиц (IT) / (час футов ° F)] [ккал (IT) / (hm K)] [мВт / м · К]
-300 0.00484 0,00720 8,37
-200 0,00788 0,01172 13,63
-100 0,01068 0,01589 18,48
-50 0,0170086 20,77
-20 0,01277 0,01901 22,10
0 0,01328 0.01976 22,98
10 0,01353 0,02013 23,41
20 0,01378 0,02050 23,84
30 0,01402 0,0208749
0,01427 0,02123 24,70
50 0,01451 0,02160 25,12
60 0.01476 0,02196 25,54
70 0,01500 0,02232 25,95
80 0,01524 0,02267 26,37
100 0,01571
100 0,01571
120 0,01618 0,02408 28,00
140 0,01664 0,02477 28.80
160 0,01710 0,02545 29,60
180 0,01755 0,02612 30,38
200 0,01800 0,02679 31,16
0,02679 31,16 0,02843 33,07
300 0,02018 0,03003 34,93
350 0.02123 0,03160 36,75
400 0,02226 0,03313 38,53
450 0,02327 0,03463 40,28
500 0,02426
500 0,02426
600 0,02620 0,03898 45,34
700 0,02807 0.04177 48,58
800 0,02990 0,04449 51,74
1000 0,03342 0,04973 57,84
1200 0,03680 0,054,69 1400 0,04007 0,05963 69,35
1600 0,04325 0,06436 74.85
1800 0,04635 0,06898 80,23
2000 0,04941 0,07353 85,51

Преобразование единиц теплопроводности:

тепловая единица (международная) / (фут-час, градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (ft h ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-час, градус Фаренгейта) [BTU (IT) / (в h ° F]) , британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(британские тепловые единицы (IT) дюйм) / (фут² час ° F)], килокалория / (метр час градус Цельсия) [ккал / (mh ° C)], джоуль / (сантиметр второй градус кельвина) [Дж / (см · с · K)], ватт / (метр градус кельвина) [Вт / (м ° C)],

  • 1 британская тепловая единица (IT) / (фут ч ° F) = 1/12 Btu (IT) / (в ч ° F) = 0.08333 британских тепловых единиц (IT) / (в ч ° F) = 12 Btu (IT) в / (фут 2 ч ° F) = 1,488 ккал / (мч ° C) = 0,01731 Дж / (см · с · K) = 1,731 Вт / (м · К)
  • 1 британская тепловая единица (IT) / (в час · ° F) = 12 британских тепловых единиц (IT) / (фут · час · ° F) = 144 британских тепловых единицы (IT) · дюйм / (фут 2 час · ° F) = 17,858 ккал / (м · ч ° C) = 0,20769 Дж / (см · с · K) = 20,769 Вт / (м · K)
  • 1 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 0,08333 британских тепловых единиц (IT) / ( фут ч ° F) = 0,00694 британских тепловых единиц (IT) / (в час ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см · с · K) = 0,1442 Вт / (м · K)
  • 1 Дж / ( см · с · K) = 100 Вт / (м · K) = 57,789 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 4.8149 БТЕ (IT) / (в час ° F) = 693,35 (БТЕ (IT) дюйм) / (фут² час ° F) = 85,984 ккал / (мч ° C)
  • 1 ккал / (мч ° C) = 0,6720 БТЕ (IT) / (фут · ч ° F) = 0,05600 Btu (IT) / (в час · ° F) = 8,0636 (Btu (IT) дюйм) / (фут 2 час · ° F) = 0,01163 Дж / (см · с · K ) = 1,163 Вт / (м · К)
  • 1 Вт / (м · К) = 0,01 Дж / (см · с · К) = 0,5779 БТЕ (IT) / (фут · ч · ° F) = 0,04815 БТЕ (IT) / (дюйм · ч ° F) = 6,9335 (британских тепловых единиц (IT) дюйм) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мч ° C)

К началу

.

Теплопроводность элементов — Angstrom Sciences Справочник по теплопроводности

Теплопроводность элементов — Angstrom Sciences Справочник по теплопроводности

Перейти к навигации

Теплопроводность Имя Символ #
0,0000364 Вт / см · K Радон Rn 86
0.0000569 Вт / см · K Ксенон Xe 54
0,000089 Вт / см · K Хлор класс 17
0,0000949 Вт / см · K Криптон Кр 36
0,0001772 Вт / см · K Аргон Ar 18
0,0002598 Вт / см · K Азот N 7
0,0002674 Вт / см · K Кислород O 8
0.000279 Вт / см · K Фтор F ​​ 9
0,000493 Вт / см · K Неон Ne 10
0,00122 Вт / см · K Бром руб. 35
0,00152 Вт / см · K Гелий He 2
0,001815 Вт / см · K Водород H 1
0,00235 Вт / см · K фосфор P 15
0.00269 Вт / см · K Сера S 16
0,00449 Вт / см · K Йод I 53
0,017 Вт / см · K Астатин в 85
0,0204 Вт / см · K Селен SE 34
0,0235 Вт / см · K Теллур Te 52
0,063 Вт / см · K Нептуний Np 93
0.0674 Вт / см · K Плутоний Pu 94
0,0782 Вт / см · K Марганец Мн 25
0,0787 Вт / см · K Висмут Bi 83
0,0834 Вт / см · K Меркурий Hg 80
0,1 Вт / см · K Америций утра 95
0,1 Вт / см · K Калифорний Cf 98
0.1 Вт / см · K Нобелий 102
0,1 Вт / см · K Кюрий см 96
0,1 Вт / см · K Лоуренсий Lr 103
0,1 Вт / см · K Фермий Fm 100
0,1 Вт / см · K Эйнштейний Es 99
0,1 Вт / см · K Берклий Bk 97
0.1 Вт / см · K Менделевий Md 101
0,106 Вт / см · K Гадолиний Gd 64
0,107 Вт / см · K Диспрозий Dy 66
0,111 Вт / см · K Тербий Тб 65
0,114 Вт / см · K Церий CE 58
0,12 Вт / см · K Актиний Ac 89
0.125 Вт / см · K празеодим Пр 59
0,133 Вт / см · K Самарий см 62
0,135 Вт / см · K Лантан La 57
0,139 Вт / см · K Европий Eu 63
0,143 Вт / см · K Эрбий Er 68
0,15 Вт / см · K Франций Fr 87
0.158 Вт / см · K Скандий SC 21
0,162 Вт / см · K Гольмий Ho 67
0,164 Вт / см · K Лютеций Лю 71
0,165 Вт / см · K Неодим Nd 60
0,168 Вт / см · K Тулий ТМ 69
0,172 Вт / см · K Иттрий Y 39
0.179 Вт / см · K Прометий вечера 61
0,184 Вт / см · K Барий Ba 56
0,186 Вт / см · K Радий Ra 88
0,2 Вт / см · K Полоний Po 84
0,219 Вт / см · K Титан Ti 22
0,227 Вт / см · K Цирконий Zr 40
0.23 Вт / см · K Гафний Hf 72
0,23 Вт / см · K Резерфордий Rf 104
0,243 Вт / см · K Сурьма Сб 51
0,274 Вт / см · K Бор B 5
0,276 Вт / см · K Уран U 92
0,307 Вт / см · K Ванадий В 23
0.349 Вт / см · K Иттербий Yb 70
0,353 Вт / см · K Стронций Sr 38
0,353 Вт / см · K Свинец Пб 82
0,359 Вт / см · K Цезий CS 55
0,406 Вт / см · K Галлий Ga 31
0,461 Вт / см · K Таллий Tl 81
0.47 Вт / см · K Протактиний Па 91
0,479 Вт / см · K Рений Re 75
0,502 Вт / см · K Мышьяк как 33
0,506 Вт / см · K Технеций Tc 43
0,537 Вт / см · K Ниобий Nb 41
0,54 Вт / см · K торий Чт 90
0.575 Вт / см · K Тантал Ta 73
0,58 Вт / см · K Дубний Дб 105
0,582 Вт / см · K Рубидий руб. 37
0,599 Вт / см · K Германий Ge 32
0,666 Вт / см · K Олово Sn 50
0,716 Вт / см · K Платина Pt 78
0.718 Вт / см · K Палладий Pd 46
0,802 Вт / см · K Утюг Fe 26
0,816 Вт / см · K Индий В 49
0,847 Вт / см · K Литий Li 3
0,876 Вт / см · K Осмий Os 76
0,907 Вт / см · K Никель Ni 28
0.937 Вт / см · K Хром Cr 24
0,968 Вт / см · K Кадмий Кд 48
1 Вт / см · K Кобальт Co 27
1,024 Вт / см · K Калий К 19
1,16 Вт / см · K Цинк Zn 30
1,17 Вт / см · K Рутений Ру 44
1.29 Вт / см · K Углерод С 6
1,38 Вт / см · K Молибден Пн 42
1,41 Вт / см · K Натрий Na 11
1,47 Вт / см · K Иридий Ir 77
1,48 Вт / см · K Кремний Si 14
1,5 Вт / см · K Родий Rh 45
1.56 Вт / см · K Магний мг 12
1,74 Вт / см · K Вольфрам Вт 74
2,01 Вт / см · K Кальций Ca 20
2,01 Вт / см · K Бериллий Be 4
2,37 Вт / см · K Алюминий Al 13
3,17 Вт / см · K Золото Au 79
4.01 Вт / см · K Медь Cu 29
4,29 Вт / см · K Серебро Ag 47
.

Электропроводность воды — Lenntech

Определение и описание

Электропроводность вещества определяется как « способность или мощность проводить или передавать тепло, электричество или звук ». Единицы измерения — Сименс на метр [См / м] в СИ и миллимош на сантиметр [ммхо / см] в обычных единицах США. Его символ — k или s.

Электропроводность (EC)
Электрический ток возникает в результате движения электрически заряженных частиц в ответ на силы, которые действуют на них из приложенного электрического поля.В большинстве твердых материалов ток возникает из-за потока электронов, который называется электронной проводимостью. Во всех проводниках, полупроводниках и многих изолированных материалах существует только электронная проводимость, а электрическая проводимость сильно зависит от количества электронов, доступных для участия в процессе проводимости. Большинство металлов являются чрезвычайно хорошими проводниками электричества из-за большого количества свободных электронов, которые могут быть возбуждены в пустом и доступном энергетическом состоянии.
В воде и ионных материалах или жидкостях может происходить чистое движение заряженных ионов. Это явление вызывает электрический ток и называется ионной проводимостью.
Электропроводность определяется как отношение плотности тока (Дж) к напряженности электрического поля (e) и является противоположностью удельного сопротивления (r, [Вт * м]):

s = J / e = 1 / r

Серебро имеет самую высокую проводимость среди всех металлов: 63 x 10 6 См / м.

Проводимость воды

Чистая вода не является хорошим проводником электричества.Обычная дистиллированная вода в равновесии с углекислым газом воздуха имеет проводимость примерно 10 x 10 -6 Вт -1 * м -1 (20 дСм / м). Поскольку электрический ток переносится ионами в растворе, проводимость увеличивается с увеличением концентрации ионов.
Таким образом, проводимость увеличивается по мере растворения в воде ионных частиц.

Типичная проводимость воды:
Сверхчистая вода 5,5 · 10 -6 См / м
Питьевая вода 0.005 — 0,05 См / м
Морская вода 5 См / м

Электропроводность и TDS

TDS или общее количество растворенных твердых веществ — это мера общего количества ионов в растворе. ЕС фактически является мерой ионной активности раствора с точки зрения его способности передавать ток. В разбавленном растворе TDS и EC достаточно сопоставимы. TDS пробы воды на основе измеренного значения EC можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

TDS (мг / л) = 0,5 x EC (dS / м или ммхо / см) или = 0.5 * 1000 x EC (мСм / см)

Вышеуказанное соотношение также можно использовать для проверки приемлемости химических анализов воды. Это не касается сточных вод.
По мере того, как раствор становится более концентрированным (TDS> 1000 мг / л, EC> 2000 мс / см), близость ионов раствора друг к другу снижает их активность и, следовательно, их способность передавать ток, хотя физическое количество растворенных твердых веществ не влияет. При высоких значениях TDS отношение TDS / EC увеличивается, и соотношение стремится к TDS = 0.9 х EC.
В этих случаях вышеупомянутая взаимосвязь не должна использоваться, и каждый образец должен характеризоваться отдельно.
Для воды для сельскохозяйственных целей и орошения значения EC и TDS связаны друг с другом и могут быть преобразованы с точностью около 10% с помощью следующего уравнения:

TDS (мг / л) = 640 x EC (ds / м или ммхо / см).

В процессе обратного осмоса вода нагнетается через полугерметичную мембрану, оставляя примеси.Этот процесс позволяет удалить 95-99% TDS, обеспечивая чистую или сверхчистую воду.

Используйте калькуляторы Lenntech для расчета содержания TDS на основе анализа воды и для преобразования TDS в EC или наоборот.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.