Температура плавления алюминия и меди в градусах
БИЗНЕС и УЧЕБА Реклама на сайте
| БИЗНЕС-РАЗДЕЛ | Бизнес-раздел | УЧЕБНЫЙ РАЗДЕЛ |
| Алюминий —- 660 о С | Палладий — 1552 о С |
| Ванадий — 1900 о С | Платина — 1769 о С |
| Висмут — 271,3 о С | Празеодим — 935 о С |
| Вольфрам — 3410 о С | Рений — 3180 о С |
| Гадолиний — 1312 о С | Родий — 1960 о С |
| Германий — 936 о С | |
| Гольмий — 1500 о С | Самарий — 1072 о С |
| Диспрозий — 1380 о С | Свинец — 327,4 о С |
| Европий — 826 о С | Селен — 217 о С |
| Железо — 1539 о С | Серебро — 960,8 о С |
| Золото — 1063 о С | |
| Индий — 156,4 о С | Стронций — 770 о С |
| Иридий — 2450 о С | Таллий — 303 о С |
| Иттербий — 824 о С | Тантал — 2996 о С |
| Иттрий — 1525 о С | Теллур — 449,8 о С |
| Лантан — 920 о С | Тербий — 1368 о С |
| Лютеций — 1675 о С | Титан — 1665 о C |
| Магний — 651 о С | Торий — 1750 о С |
| Медь — 1083 о С | Тулий — 1600 о С |
| Молибден — 2620 о С | Хром — 1890 о С |
| Цезий — 28,5 о С | |
| Никель — | Церий — 804 о С |
| Ниобий — 2500 о С | |
| Олово — 231,9 о С | Цирконий — 1862 о С |
| Осмий — 3000 о С | Эрбий — 1525 о С |
880 о С .
1060 о С
870 о С . 995 о С
Температуру плавления припоев смотрите » » » здесь.
О других материалах можно прочитать здесь и здесь.
Почти все металлы при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Но при определенных температурах они могут изменять свое агрегатное состояние и становиться жидкими. Давайте узнаем, какая температура плавления металла самая высокая? Какая самая низкая?
Температура плавления металлов
Большая часть элементов периодической таблицы относится к металлам. В настоящее время их насчитывается примерно 96. Всем им необходимы разные условия, чтобы превратиться в жидкость.
Порог нагревания твердых кристаллических веществ, превысив который они становятся жидкими, называется температурой плавления. У металлов она колеблется в пределах нескольких тысяч градусов. Многие из них переходят в жидкость при относительно большом нагревании. Благодаря этому они являются распространенным материалом для производства кастрюль, сковородок и других кухонных приборов.
Средние температуры плавления имеют серебро (962 °С), алюминий (660,32 °С), золото (1064,18 °С), никель (1455 °С), платина (1772 °С) и т.д. Выделяют также группу тугоплавких и легкоплавких металлов. Первым, чтобы превратиться в жидкость, нужно больше 2000 градусов Цельсия, вторым – меньше 500 градусов.
К легкоплавким металлам обычно относят олово (232 °C), цинк (419 °C), свинец (327 °C). Однако у некоторых из них температуры могут быть еще ниже. Например, франций и галлий плавятся уже в руке, а цезий можно греть только в ампуле, ведь от кислорода он воспламеняется.
Самые низкие и высокие температуры плавления металлов представлены в таблице:
Температура плавления (обычно совпадает с температурой кристаллизации) — температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот. При температуре плавления вещество может находиться как в жидком, так и в твёрдом состоянии. При подведении дополнительного тепла вещество перейдёт в жидкое состояние, а температура не будет изменяться, пока всё вещество в рассматриваемой системе не расплавится.
При отведении лишнего тепла (охлаждении) вещество будет переходить в твёрдое состояние (застывать), и, пока оно не застынет полностью, его температура не изменится.
Температура плавления/отвердевания и температура кипения/конденсации считаются важными физическими свойствами вещества. Температура отвердевания совпадает с температурой плавления только для чистого вещества. На этом свойстве основаны специальные калибраторы термометров для высоких температур. Так как температура застывания чистого вещества, например олова, стабильна, достаточно расплавить и ждать, пока расплав не начнёт кристаллизоваться. В это время, при условии хорошей теплоизоляции, температура застывающего слитка не изменяется и в точности совпадает с эталонной температурой, указанной в справочниках.
Смеси веществ не имеют температуры плавления/отвердевания вовсе и совершают переход в некотором диапазоне температур (температура появления жидкой фазы называется точкой солидуса, температура полного плавления — точкой ликвидуса).
Аморфные (некристаллические) вещества, как правило, не обладают чёткой температурой плавления. С ростом температуры вязкость таких веществ снижается, и материал становится более жидким.
Поскольку при плавлении объём тела изменяется незначительно, давление мало влияет на температуру плавления. Зависимость температуры фазового перехода (в том числе и плавления, и кипения) от давления для однокомпонентной системы даётся уравнением Клапейрона-Клаузиуса. Температуру плавления при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па, или 760 мм ртутного столба) называют точкой плавления.
Предсказание температуры плавления (критерий Линдемана) [ править | править код ]
Попытка предсказать точку плавления кристаллических материалов была предпринята в 1910 году Фредериком Линдеманом ( англ.
<2>>
где r s <displaystyle r_> — средний радиус элементарной ячейки, θ <displaystyle heta > — температура Дебая, а параметр x m <displaystyle x_> для большинства материалов меняется в интервале 0,15-0,3.
Температура плавления – Расчет
Формула Линдемана выполняла функцию теоретического обоснования плавления в течение почти ста лет, но развития не имела из-за низкой точности.
В 1999г. И.В. Гаврилиным было получено новое выражение для расчёта температуры плавления:
где Тпл – температура плавления; DHпл – скрытая теплота плавления; N – скрытая теплота плавления; k – константа Больцмана.
Впервые получено исключительно компактное выражение (1) для расчёта температуры плавления металлов, связывающее эту температуру с известн
Температура плавления меди
Температура плавления меди.
Температура плавления меди относится к разделу о плавкости металлов, так как данный химический элемент является металлом.
Температура плавления (обычно совпадает с температурой кристаллизации) — температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот.
Температура — физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.
Жидкое состояние вещества является промежуточным между твердым (кристаллическим) и газообразным состоянием.
Удельная теплота плавления — количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы кристаллического вещества в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).
Температура плавления меди при нормальных условиях:
Температуру плавления обозначают Тпл
Температура плавления меди (Тпл) составляет 1084,62 °C (1357,77 K).
Температура плавления меди приведена при нормальных условиях (согласно ИЮПАК), т.е. при давлении 105 (100 000) Па.
Для сведения: 101 325 Па = 1 атм = 760 мм рт. ст.
Необходимо иметь в виду, что температура плавления металлов может изменяться в зависимости от условий окружающей среды (давления). Точное значение температуры плавления металлов в зависимости от условий окружающей среды (давления) необходимо смотреть в справочниках.
Зависимость температуры фазового перехода (в том числе и плавления, и кипения) от давления для однокомпонентной системы даётся уравнением Клапейрона-Клаузиуса.
Источник: https://ru.wikipedia.org
Примечание: © Фото https://www.
pexels.com, https://pixabay.com
Найти что-нибудь еще?
Похожие записи:
карта сайта
Коэффициент востребованности 17
Температура плавления меди – при какой температуре плавится медь
Свое латинское название Cuprum металл получил от названия острова Кипр, где его научились добывать в третьем тысячелетии до н. э. В системе Менделеева Сu получил 29 номер, а расположен в 11-й группе четвертого периода.
В земной коре элемент на 23-м месте по распространению и встречается чаще в виде сульфидных руд. Наиболее распространены медный блеск и колчедан. Сегодня медь из руды добывается несколькими способами, но любая технологий подразумевает поэтапный подход для достижения результата.
- На заре развития цивилизации люди уже получали и использовали медь и ее сплавы.
- В то время добывалась не сульфидная, а малахитовая руда, которой не требовался предварительный обжиг.
- Смесь руды и углей помещали в глиняный сосуд, который опускался в небольшую яму.
- Смесь поджигалась, а угарный газ помогал малахиту восстановиться до состояния свободного Cu.
- В природе есть самородная медь, а богатейшие месторождения находятся в Чили.
- Сульфиды меди нередко образуются в среднетемпературных геотермальных жилах.
- Часто месторождения имеют вид осадочных пород.
- Медяные песчаники и сланцы встречаются в Казахстане и Читинской области.
Физические свойства
Металл пластичен и на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой за короткое время. Благодаря этой пленке медь и имеет свой желтовато-красный оттенок, в просвете пленки цвет может быть зеленовато-голубым. По уровню уровнем тепло- и электропроводности Cuprum на втором месте после серебра.
- Плoтность — 8,94×103 кг/ м3 .
- Удельная теплоемкость при Т=20 ° C — 390 Дж/кг х К.
- Электрическoе удельное при 20−100 ° C — 1,78×10−8 Ом/м.
- Температура кипeния — 2595 ° C.
- Удельная электропрoводность при 20 ° C — 55,5−58 МСм/м.
Плавления происходит, когда из твердого состояния металл переходит в жидкое. Каждый элемент имеет собственную температуру плавления. Многое зависит от примесей в металле.
Обычная температура плавления меди — 1083 ° C. Когда добавляется олово, температура снижается до 930- 1140 ° C. Температура плавления зависит здесь от содержания в сплаве олова.
В сплаве купрума с цинком плавление происходит при 900- 1050 ° C .
При нагреве любого металла разрушается его кристаллическая решетка. По мере нагревания повышается температура плавления, но затем выравнивается по достижении определенного предела температуры. В этот момент и плавится металла. Полностью расплавляется, и температура повышается снова.
Когда металл охлаждается, температура снижается, в определенный момент остается на прежнем уровне, пока металл не затвердеет полностью.
После полного затвердевания температура снижается опять.
Это демонстрирует фазовая диаграмма, где отображен температурный процесс с начала плавления до затвердения. При нагревании разогретая медь при 2560 ° C начинает закипать. Кипение подобно кипению жидких веществ, когда выделяется газ и появляются пузырьки на поверхности.
В момент кипения при максимально больших температурах начинается выделение углерода, образующегося при окислении.
Плавление в домашних условиях
- Благодаря низкой температуре плавления древние люди могли расплавлять купрум на костре и использовать металл для изготовления различных изделий.
- Для расплавки меди в домашних условиях понадобится:
- древесный уголь;
- тигель и специальные щипцы для него;
- муфельная печь;
- бытовой пылесос;
- горн;
- стальной крюк;
- форма для плавления.
Процесс течет поэтапно, металл помещается в тигель, а затем размещается в муфельной печи.
Выставляется нужная температура, а наблюдение за процессом осуществляется через стеклянное оконце. В процессе в емкости с Cu появится окисная пленка, которую нужно устранить — открыть окошко и отодвинуть в сторону стальным крюком.
При отсутствии муфельной печи расплавить медь можно автогеном. Плавление пойдет, если ест нормальный доступ воздуха. Паяльной лампой расплавляется латунь и легкоплавкая бронза. Пламя должно охватить весь тигель.
Температура плавления бронзы и латуни, как температура плавления меди и алюминия — невысоки.
Сегодня в промышленных условиях в чистом виде Cu не используется. В ее составе содержится много примесей: никель, железо, мышьяк, сурьма, другие элементы.
Качество продукта определяется наличием содержания в процентах примесей в сплаве (не более 1%). Важные показатели — тепло- и электропроводность.
Благодаря пластичности, малой Т плавления и гибкости медь широко используется во многих отраслях промышленности.
Источник: https://tokar.
guru/metally/temperatura-plavleniya/pri-kakoy-temperature-plavitsya-med-plavlenie.html
Плавится медь. Температура плавления меди
Медные заготовки
Сегодня медь является одним из самых востребованных металлов. Высокий спрос объясняется отличительными характеристиками, присущими этому металлу. Медь проводит электроток лучше любых других металлов, кроме серебра, благодаря этому ее используют в производстве кабелей и электропроводов.
Температура плавления меди не высокая, металл пластичный и легко поддается обработке, благодаря этому качеству стало возможным ее применение в строительстве в качестве водопроводных тр. Этот металл имеет высокое сопротивление к внешним раздражающим факторам, поэтому долговечен и может быть использован несколько раз, после переплавки.
Это качество меди высоко ценят экологи, поскольку при повторной обработке металла тратится значительно меньшее количество энергии, чем при добыче и обработки руды, к тому же сохраняются земные недра.
Добыча медной руды не проходит бесследно, на месте отработанных рудников появляются токсичные озера, наиболее известное во всем мире такое озеро – Беркли-Пит в штате Монтана в США.
Необходимая температура для плавления меди
Медь не является легкоплавким металлом
Люди нашли применение меди еще в древние времена, тогда ее добывали в виде самородков. Ввиду низкой температуры, необходимой для осуществления процесса плавления ее стали широко применять для изготовления орудий труда и охоты, самородки можно плавить на костре.
В наши дни технология получения металла мало чем отличается от придуманной в древние времена, совершенствуются лишь печи, увеличена скорость обжига и объемы обработки.
Здесь возникает уместный вопрос — какая температура плавления меди? Ответ на него можно найти в любом учебнике по физике и химии – медь начинает плавиться при температуре нагрева до 1083 о С.
Кипение меди уменьшает ее прочность
В процессе термического воздействия на металл происходит разрушение его кристаллической решетки, это достигается при определенной температуре, которая в течение некоторого времени остается постоянной.
В этот момент и происходит плавка металла.
Когда процесс разрушения кристаллов полностью завершен, температура металла снова начинает подниматься, и он переходит в жидкую форму и начинает кипеть. Температура плавления меди значительно ниже, чем та, при которой металл кипит. Процесс кипения начинается с появлением пузырьков, по аналогии с водой.
На этом этапе любой металл, в том числе и медь, начинает терять свои характеристики, в основном это отражается на прочности и упругости. Температура кипения меди составляет 2560 о С.
Во время остывания металла происходит похожая картина, как и при нагреве – сначала температура опускается до определенного градуса, в этот момент происходит затвердевание, которое длится некоторое время, затем продолжается остывание до обычного состояния.
Как изменяется металл под термическим воздействием
Любой нагрев меди влечет за собой изменение ее характеристик, наиболее значимой является величина ее удельного сопротивления.
Медь является проводником электрического тока, при этом металл оказывает сопротивление движению носителям заряда. Отношение площади сечения проводника к оказываемому движению и называется удельным сопротивлением.
Так вот, эта величина для чистой меди составляет 0,0172 ОМ мм 2 /м при 20 о С. Этот показатель может измениться после термической обработки, а также вследствие добавления в состав различных примесей и добавок.
Здесь наблюдается обратная зависимость сопротивления меди от температуры – чем выше была температура обработки металла, тем ниже будет ее сопротивление электрическому току.
Для обеспечения наилучших электролитических характеристик медной проволоки, ее обрабатывают при 500 о С.
Во время термической обработки можно не только придавать металлу нужную форму и размер, но и создавать различные сплавы. Самыми распространёнными медными сплавами является бронза и латунь. Бронза получается путем смешивания меди с оловом, а латунь – с цинком.
Добавление алюминия и стали увеличивает прочность материала, а добавление никеля повышает антикоррозийные свойства.
Но стоит заметить, что любая примесь снижает главное свойство – электропроводность, поэтому для изготовления жил электрокабеля используют чистый состав металла.
Отжиг меди
Под отжигом меди следует понимать процесс ее нагрева с целью дальнейшей обработки и приданию необходимых форм изделию. В ходе отжига металл становится более пластичным и мягким, поддающимся различным трансформациям. При отжиге меди температура достигает 550 о С, она приобретает темно-красный оттенок. После нагрева желательно быстро производить ковку и оправлять изделие на охлаждение.
Если подвергать материал медленному, естественному охлаждению, то возможно образование наклепа, поэтому чаще применяют мгновенное охлаждение путем помещения заготовки в холодную воду. Если превысить допустимую величину нагрева, металл может стать более хрупким и ломким.
Во время отжига осуществляется процесс рекристаллизации меди, в ходе которого образуются новые зерна или кристаллы металла, которые не искажены решеткой и отделены от прежних зерен угловыми границами.
Новые зерна по размеру могут сильно отличаться от предшественников, при их образовании высвобождается большое количество энергии, увеличивается плотность и появляется наклеп. Рекристаллизация осуществляется только после деформации изделия, и только после достижения ее определенного уровня.
Для меди критический уровень деформации составляет 5%, если он не достигнут процесс формирования новых зерен не начнется. Температура рекристаллизации меди составляет 270 о С.
Следует отметить, что при этой температуре процесс роста кристаллов только начинается, но он достаточно медленный, поэтому для достижения необходимого результата медь необходимо нагреть до 500 о С, тогда времени для остывания хватит для завершения процесса рекристаллизации.
Видео: Плавление меди в микроволновке
Источник: https://jamskz.ru/copper-melts-copper-melting-point.html
Температура и условия плавления меди в домашних условиях
С давних времен медные предметы пользовались спросом у людей.
В настоящее время материал ценится за декоративные свойства. Однако осуществить плавление меди в домашних условиях непросто. Умельцы пробуют разные методы, чтобы провести эту процедуру самостоятельно.
Медь можно расплавить в домашних условиях
Описание элемента и распространение его в природе
Медь на Кипре добывали и плавили еще в середине третьего тысячелетия до нашей эры. Поэтому свое название элемент носит в честь упомянутого острова. Добыча и производство элемента подействовали на историю развития острова и его экономическое положение.
В периодической системе Менделеева медь получила 29 атомный номер. Элемент расположен в одиннадцатой группе четвертого периода.
Элемент имеет золотисто-розовый цвет и принадлежит к пластичным переходным металлам. В природе встречается продукт в виде сульфидных руд, по распространению в литосфере металл занимает 23-е место.
Медный блеск и колчедан являются самыми распространенными видами элемента.
В природных условиях элемент медь находят в руде и в виде самородков. Самые лучшие месторождения находятся на территории государства Чили. Медные месторождения встречаются там в осадочных породах. Медные песчаники и сланцы находятся в Казахстане и Читинской области России.
Медные сланцы в Казахстане
Медь наделена высокой электро и теплопроводностью. Ее удельная теплоемкость при температуре +20ºС равна 390 Дж/кг. Температура кипения металла – 2595ºС.
В момент плавления металл меняет свое агрегатное состояние, т. е. из кристаллической твердой фазы он переходит в жидкую форму.
Меди присуще своя температура плавления, она имеет определенную зависимость от находящихся в металле примесей. Плавка меди чаще всего проходит при температуре +1083ºС.
Если в медном сплаве присутствует олово, то процесс плавления способен произойти при +950–1140ºС. В составе с цинком теплота плавления меди равна от +900 до +1050ºС.
Процесс плавки проходит следующим образом: в начале нагрева рушится кристаллическая решетка металла, постепенно температура увеличивается, но в определенный период она удерживается в некотором значении.
Именно в этот промежуток медь начинает плавиться. После окончания выплавки температура вновь повышается. Далее, металл постепенно охлаждается и принимает твердую форму.
Кипение металла очень похоже на бурление жидк
диапазонов и точек плавления металлов
диапазонов и точек плавления металлов | Все металлы и кузницаМеталл | Точка плавления | |
| ( o C) | ( o F) | |
| Адмиралтейство Латунь | 900–940 | 1650–1720 |
| Алюминий | 660 | 1220 |
| Алюминиевый сплав | 463–671 | 865–1240 |
| Алюминий бронза | 600–655 | 1190–1215 |
| Баббит | 249 | 480 |
| Бериллий | 1285 | 2345 |
| Бериллиевая медь | 865–955 | 1587–1750 |
| висмут | 271. 4 | 520,5 |
| Латунь, красный | 1000 | 1832 |
| Латунь, желтый | 930 | 1710 |
| Кадмий | 321 | 610 |
| Хром | 1860 | 3380 |
| Кобальт | 1495 | 2723 |
| Медь | 1084 | 1983 |
| Золото, 24K чистое | 1063 | 1945 |
| Хастеллой C | 1320–1350 | 2410–2460 |
| Инконель | 1390–1425 | 2540–2600 |
| Инколой | 1390–1425 | 2540–2600 |
| Кованое железо | 1482–1593 | 2700–2900 |
| Чугун, серое литье | 1127–1204 | 2060–2200 |
| Чугун, высокопрочный | 1149 | 2100 |
| Свинец | 327. 5 | 621 |
| Магний | 650 | 1200 |
| Магниевый сплав | 349–649 | 660–1200 |
| Марганец | 1244 | 2271 |
| Марганцевая бронза | 865–890 | 1590–1630 |
| Меркурий | -38,86 | -37,95 |
| Молибден | 2620 | 4750 |
| Монель | 1300–1350 | 2370–2460 |
| Никель | 1453 | 2647 |
| Ниобий (колумбий) | 2470 | 4473 |
| Палладий | 1555 | 2831 |
| фосфор | 44 | 111 |
| Платина | 1770 | 3220 |
| Красная латунь | 990–1025 | 1810–1880 |
| Рений | 3186 | 5767 |
| Родий | 1965 | 3569 |
| Селен | 217 | 423 |
| Кремний | 1411 | 2572 |
| Серебро, чистое | 961 | 1761 |
| Серебро | стерлингов893 | 1640 |
| Углеродистая сталь | 1425–1540 | 2600–2800 |
| Нержавеющая сталь | 1510 | 2750 |
| Тантал | 2980 | 5400 |
| торий | 1750 | 3180 |
| Олово | 232 | 449.4 |
| Титан | 1670 | 3040 |
| Вольфрам | 3400 | 6150 |
| Желтая латунь | 905–932 | 1660–1710 |
| цинк | 419,5 | 787 |
- T ( o C) = 5/9 [T ( o F) — 32]
Точка плавления металлов и сплавов | Ящик для инструментов
Перейти к основному содержанию American Elements: The Materials Science Company ™ | Сертифицированный производитель металлов, химикатов, наночастиц и других современных материалов в больших и лабораторных количествах- Наше производство
- Продукты
- Элементы, продукты
- Науки о жизни
- 2D-материалы
- Аддитивное производство и 3D-печать
- Сплавы и формы сплавов
- Материалы для аккумуляторов
- Катализаторы
- Керамика 904
- Стоматологические материалы
- Материалы для электроники
- Пена
- Материалы топливных элементов
- Производство стекла
- Зеленые технологии
- Материалы высокой чистоты
- Хранение водорода
- Изотопы
- Лазерные кристаллы
- Металлы и биоматериалы 9040 Формы
- Металлургия
- Наноматериалы
- Органические химические вещества
- Металлоорганические соединения
- Оксиды
- Пигменты и покрытия
- Редкие земли
- Исследования и разработки
- Полупроводники Энергетика
- Решения
- Мишени для распыления
- Осаждение тонкой пленки
- Химикаты для очистки воды
- Аэрокосмическая промышленность
- Сельское хозяйство
- Автомобилестроение
- Химическое производство33
- Энергетическое хранилище
СРАВНЕНИЕ МЕЖДУ ТОЧКАМИ ПЛАВЛЕНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ АЛЮМИНИЯ И СЕРЕБРА
1 СРАВНЕНИЕ ТОЧЕК ПЛАВЛЕНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ АЛЮМИНИЯ И СЕРЕБРА R.Динг, М.Дж. Чжао, Д. Кабана, Д. М. Чен Fluke Corp. — Hart Scientific Division 799 East Utah Valley Drive American Fork, Юта, США Телефон: (801); Факс: (801) Аннотация Для металлических ячеек с фиксированной точкой будет удобно использовать точки плавления вместо точек замерзания при калибровке стандартных платиновых термометров сопротивления (SPRT) из-за более простой реализации и большей продолжительности плато плато плавления. Было проведено экспериментальное исследование для сравнения точек плавления и замерзания алюминия и серебра с использованием метода взаимного сравнения с SPRT.Было исследовано и обсуждено влияние температуры эксплуатации печи на производительность плато плавления и замораживания. Показаны различия в результатах между температурами плавления и замерзания. Приведен анализ бюджета неопределенности точек плавления и замерзания. Результаты экспериментов показывают, что можно заменить точку замерзания на точку плавления алюминиевой ячейки при калибровке SPRT в лабораториях вторичного уровня, если использовать оптимальные методы реализации точек плавления.1. ВВЕДЕНИЕ Для большинства фиксированных точек металла в Международной температурной шкале 1990 г. (ITS-90) используются плато замораживания из-за лучшей стабильности и воспроизводимости по сравнению с плато плавления. Хотя температурная неопределенность плато плавления выше, чем неопределенность плато замерзания, работа и реализация плато плавления проще, чем таковая для плато замерзания, в первую очередь из-за переохлаждения и индукции зародышеобразования во время реализации плато замерзания.Реализация плато плавления позволяет избежать этих проблем, и продолжительность плато плавления может быть больше, чем продолжительность плато замерзания. Для плато замораживания его характеристики зависят от чистоты металла с фиксированной точкой и текущей рабочей процедуры, но не от предшествующей истории замораживания и плавления. Напротив, на характеристики плато плавления влияет предшествующая история замораживания. Как следствие, плато плавления не используются в ITS-90 для большинства металлических фиксированных точек. В предшествующих исследованиях изучалось сравнение температур плавления и замерзания индия, олова и цинка [1-2].В этой статье были проведены сравнения плато плавления и плато замерзания алюминия и серебра. Были изучены факторы, влияющие на качество плато плавления, и оценены температурные неопределенности плато плавления и замерзания алюминия и серебра. Обсуждается возможность использования плато плавления вместо плато замерзания для калибровки стандартных платиновых термометров сопротивления (SPRT) в лабораториях вторичного уровня. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ В этом исследовании для определения точек плавления и замерзания использовались одна классическая алюминиевая ячейка с кварцевой оболочкой (модель Fluke Hart Scientific: 5907) и одна классическая кварцевая ячейка с серебряной оболочкой (модель Fluke Hart Scientific: 5908).В эксперименте
2 использовалась трехзонная печь с температурой замерзания (модель Fluke Hart Scientific 9114) для обслуживания алюминиевой ячейки, а натриевая печь с тепловыми трубками (модель Fluke Hart Scientific 9115) — для серебряной ячейки. Четыре стандартных платиновых термометра сопротивления (SPRT, 25 Ом, Fluke Hart Scientific, модели 5681 и 5683) использовались для измерения плато плавления и плато замерзания алюминия. Четыре высокотемпературных стандартных платиновых термометра сопротивления (HTSPRTs, 0.25 Ом, Fluke Hart Scientific модель 5684) использовались для тестирования серебряных элементов. Мост сопротивления MI-6010T (модель 6010T компаратора постоянного тока, точность ± 0,05 ppm) использовался для алюминиевой ячейки, а мост сопротивления 6675A (компаратор постоянного тока Guildline модель 6675A, точность ± 0,02 ppm) был использован для серебряной ячейки. Для тестирования серебряных ячеек использовался стандартный резистор переменного / постоянного тока Guildline, а для тестирования алюминиевых элементов — стандартные резисторы переменного / постоянного тока Tinsley 10 Ом. Тройной водяной элемент (Fluke Hart Scientific, модель 5901) с обслуживающей баней (Fluke Hart Scientific, модель 7312) обеспечивает эталон для сравнения температур.Чтобы получить длительные и стабильные плато плавления и замораживания, необходимо тщательно отрегулировать температурный градиент печи для поддержания алюминиевой ячейки. В этом исследовании наибольшая разница между верхом и низом рабочей зоны составляла 0,08 ° C при 665 ° C для печи для поддержания алюминиевой ячейки. 2.1 Сравнение плато плавления и замерзания алюминия Процедура, используемая для реализации плато плавления алюминиевой ячейки, аналогична предыдущему методу [1-2]. В первый день эксперимента температуру печи устанавливали примерно на C ниже точки плавления и поддерживали в течение ночи для отжига металла.На второй день температуру печи повышали до 4,0 ° C выше точки плавления со скоростью сканирования 0,1 ° C / мин. Согласно предыдущим результатам исследований, тонкая граница раздела жидкость-твердое тело вокруг входящей лунки может значительно улучшить плато плавления [1, 3]. В данном исследовании при реализации плато плавления использовалась техника внутреннего плавления. Кварцевый стержень предварительно нагревали до температуры примерно на 5 ° C выше точки плавления. Как только началось плавление, предварительно нагретый кварцевый стержень был вставлен во входную лунку на две минуты.Затем контрольный SPRT был вставлен обратно во входной колодец, и температура печи была снижена до 0,4 ° C выше точки плавления со скоростью сканирования 0,1 ° C / мин. Согласно результатам Ли и Херста, температура в начале кривой плавления часто на mk ниже конечного стабильного значения. Обычно для достижения стабильного значения требуется два-три часа. В этом исследовании четыре SPRT использовались последовательно для измерения плато плавления через два часа после начала плавления. После тестирования были протестированы значения тройной точки воды для четырех SPRT, чтобы проверить их стабильность.После того, как измерения плато плавления были завершены, температуру печи повысили на 2 ° C выше точки замерзания для подготовки к тестированию плато замерзания на следующий день. Методику реализации плато замораживания можно найти в ссылке [4]. После индукции зародышеобразования поддерживающая температура печи была снижена до 0,4 ° C ниже точки замерзания. Измерение плато замерзания началось через два часа после индукции зародышеобразования. Для измерения плато замерзания использовались те же четыре SPRT, что и во время теста на плато плавления.После тестирования температура печи была снижена до C ниже точки замерзания для следующего цикла измерений плато плавления. Эту процедуру повторяли четыре раза, поочередно измеряя плато плавления и плато замерзания. На рисунке 1 показано одно полное плато плавления и одно плато замерзания алюминиевой ячейки. Температура печи поддерживалась на 0,4 ° C выше или ниже точки плавления или замерзания. Видно, что стабильные температуры обоих плато очень близки.Продолжительность плато плавления составляет около 35 часов, а для плато замерзания с падением 2 мк — всего 16 часов. На рис. 2 показаны результаты сравнения пяти групп измерений плато плавления и плато замерзания алюминиевой ячейки. Для каждой группы измерений использовали четыре SPRT в той же последовательности. Из рисунка видно, что наибольшая разница между пятью группами составляет 2,0 мк, а наименьшая разница составляет 0,46 мк. Средняя разница составляет 1,26 мк. Одна из возможных причин этого различия заключается в том, что время ожидания для тестирования плато плавления недостаточно велико.В этом эксперименте время ожидания составляет два часа. Согласно более поздним экспериментальным результатам в этом исследовании, время ожидания должно составлять
3 не менее четырех часов, чтобы было достаточно времени, чтобы плато плавления алюминия достигло стабильного значения W (Al) mk (a) Время (часы) mk (b) Время (часы) Рис. 1. Плато плавления (a) и плато замерзания (b) алюминиевой ячейки. Разница (плавление и замораживание, мк) SPRT 1401 SPRT SPRT 1407 SPRT Рис. 2. Сравнение плато плавления и плато замерзания алюминиевой ячейки.2.2 Сравнение плато плавления и замораживания серебра. Для реализации плато плавления и замораживания серебряного элемента использовались аналогичные процедуры, как для алюминиевой ячейки. В тесте использовались четыре HTSPRT. Согласно результатам пробных экспериментов в этом исследовании, плато плавления серебра достигло стабильного клапана только через шесть-двенадцать часов после начала плавления. В этом исследовании время ожидания в шесть часов использовалось для тестирования плато плавления серебряных клеток и два часа для тестирования плато замораживания.Поддерживающая температура печи была установлена на 0,4 ° C выше теоретической точки плавления
4 для плато плавления и на 0,4 ° C ниже для плато замерзания. Были собраны три группы измерений плато. На рис. 3 показаны плато плавления и замерзания, наблюдаемые с серебряной ячейкой. Продолжительность плато таяния составляет около 25 часов, что больше, чем продолжительность плато замерзания (15 часов). Видно, что плато замерзания более стабильно, чем плато плавления.Амплитуда колебания кривой плавления может достигать более 2,0 мк, а для плато промерзания — всего 0,4 мк. Похоже, что для металлов с фиксированной точкой, определяющих высокую температуру, плато замерзания намного более стабильно и воспроизводимо, чем плато плавления. W (Ag) mk mk (a) Время (часы) (b) Время (часы) Рис. 3. Плато плавления (а) и плато замерзания (b) серебряного элемента. 2.5 Разница (плавление и замораживание, мк) SPRT 1071 SPRT 1072 SPRT 1097 SPRT Рис. 4. Сравнение плато плавления и плато замерзания серебряного элемента.На рис. 4 сравниваются температуры плавления и замерзания серебряного элемента. Наибольшая разница составляет 2,26 мк, наименьшая — 0,37 мк. Средняя разница мк. Поскольку плато плавления серебряного элемента
5 нестабильно по сравнению с плато замораживания, как показано на рисунке 3, продолжительность времени ожидания для тестирования плато плавления имеет большое влияние на результаты сравнительных испытаний. Рисунок 3 (а) показывает, что при тестировании плато плавления лучше подождать более 10 часов перед началом сравнительного тестирования, чтобы получить подходящие значения температуры плавления.2.3 Влияние температуры эксплуатации печи на алюминий и серебро Температура эксплуатации печи имеет большое влияние на производительность и качество плато плавления и замораживания алюминиевых и серебряных элементов. В ходе эксперимента были протестированы три различных температуры обслуживания печи. На рисунке 5 показаны плато плавления (рисунок 5 (а)) и плато замерзания (рисунок 5 (b)) алюминия с тремя настройками температуры (выше теоретической температуры плавления для плато плавления и ниже теоретической температуры замерзания для плато замерзания). .Видно, что как продолжительность плавления, так и плато замораживания значительно уменьшаются по мере увеличения поддерживаемой температуры печи. Продолжительность плато плавления снижается с 35 часов до 15 часов, а продолжительность плато замерзания снижается с 18 часов до 8 часов при увеличении поддерживаемой температуры печи с 0,4 ° C до C. На рисунке 6 показаны плато плавления (Рисунок 6 (a)) и плато замораживания (рис. 6 (б)) серебра при трех режимах поддержания температуры печи.Он показывает, что продолжительность плато плавления снижается с 20 часов до 8 часов и падает с 15 часов до 8 часов для плато замораживания при увеличении заданной температуры поддержания печи с 0,4 ° C до C. На рисунках 5 и 6 также показано, что Продолжительность плато плавления как алюминия, так и серебра больше, чем продолжительность их плато замораживания при тех же настройках температуры поддержания печи. Например, продолжительность плато плавления алюминия составляет 35 часов при установке температуры 0.4 C, но только 16 часов для плато замораживания при той же температуре. Экспериментальные результаты показывают, что поддерживающая температура печи должна быть установлена близкой к теоретической температуре плавления или замерзания, чтобы получить длительное плато плавления или замерзания. Согласно нашему опыту экспериментов, установка температуры 0,4 C подходит для алюминия и 0,3 C для серебра. 3. ОЦЕНКА НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ Оценочные неопределенности плато плавления и плато замерзания алюминия и серебра приведены в таблице 1.Чистота как алюминия, так и серебра выше, чем% mk W (Al) (a) Время (часы)
6 W (Al) mk (b) Время (часы) Рис. 5. Плато плавления и замораживания алюминия при трех различных температурах. поддерживаемые температуры печи: 0,4, 0,6 и C соответственно мкВт (Ag) (a) Время (часы)
7 Вт (Ag) мк (b) Время (часы) Рис. 6. Плато плавления и замораживания серебра при трех различные температуры эксплуатации печи: 0.4, 0,6 и C соответственно. Оценочные погрешности (k = 2) составляют 36 мк для плато замерзания алюминия и 1,84 мк для плато плавления алюминия. Неопределенность плато замерзания серебра составляет mk, но уменьшается до mk для плато плавления. Если чистоту алюминия и серебра можно повысить до%, неопределенность плато как замерзания, так и плавления может быть улучшена до 0,80 мк и 1,72 мк для алюминия и 1,22 мк и 2,50 мк для серебра соответственно. Таблица 1. Оценочные неопределенности плато плавления и замерзания алюминия и серебра.Алюминий (мк) Серебро (мк) Источник погрешности Замораживание Плавление Замораживание Плавление Показание сопротивления (A) Воспроизводимость (A) Общее количество примесей A (B) Гидростатическая поправка (B) Поправка на давление (B) Погружение (B) Самонагрев SPRT (B) Распространяется из TPW (B) Нелинейность перемычки (B) Общая B Общая стандартная неопределенность Расширенная неопределенность (k = 2) Экспериментальные результаты (продолжительность плато плавления и стабильность) и оценки неопределенности для алюминия показывают, что, хотя плато плавления не столь же стабильный, как и его плато замерзания, он может использоваться для калибровки SPRT в лабораториях вторичного уровня.Но поскольку кривая плато плавления серебра колеблется с амплитудой более 2,0 мк, она не подходит для калибровки SPRT.
8 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Результаты экспериментов по сравнению плато плавления и замораживания алюминия и серебра показывают, что продолжительность плато плавления как алюминия, так и серебра больше, чем продолжительность их плато замерзания, но стабильность плато плавления хуже по сравнению с их ледяными плато.Температурные различия составляли до 2,0 мк для алюминия и 2,26 мк для серебра. Оценочные погрешности плато замерзания и плато плавления составляют 36 мк и мк соответственно для алюминия и мк и мк для серебра. Как эксперимент, так и результаты оценки погрешности показывают, что, хотя плато плавления алюминия не так стабильно, как плато замерзания, оно должно быть достаточно хорошим для калибровки SPRT в лабораториях вторичного уровня, предлагая при этом большее удобство.Но плато плавления серебра не подходит для калибровки SPRT из-за его нестабильности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ [1] X.