Was sind die thermischen Eigenschaften und was sind?? (Mit Beispielen)

Eisen thermische Eigenschaften machen es Metall, um viele Teile und Strukturen herzustellen

Was sind thermische Eigenschaften?

Der Thermische Eigenschaften Die Materialien bestehen aus ihren Reaktionen auf Temperaturschwankungen. Zum Beispiel ist bekannt, dass sich die meisten Substanzen beim Erhitzen und Vertrag beim Abkühlen ausdehnen.

Das Design der unterschiedlichsten Stücke erfordert die Verwendung von Materialien mit bestimmten thermischen Eigenschaften, um ihren korrekten Betrieb zu gewährleisten. Viele mechanische Teile sind während des Betriebs starker Wärme ausgesetzt und müssen angesichts der Bemühungen, denen sie ausgesetzt sind, ihre Abmessungen und Struktur beibehalten.

Sogar andere Materialien von Materialien, zusätzlich zu Mechanik, wie z. B. elektrische und magnetische Eigenschaften, werden durch Temperaturänderungen beeinflusst. Daher die Wichtigkeit, sie zu kennen.

Unter den wichtigsten thermischen Eigenschaften sind Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeleitdilatation, Schmelz und Schweißbarkeit. Die Hauptmerkmale werden nachstehend kurz beschrieben.

1. Wärmekapazität

Es ist die Eigenschaft, die angibt, wie einfach es ist, dass ein bestimmtes Material Wärme absorbiert. Mathematisch ist die Wärmekapazität C als die Wärmeänderungsrate in Bezug auf Temperatur t:

C = DQ /DT

Die Messeinheit von C im internationalen Einheitensystem, wenn es sich.

Auf diese Weise definiert ist die Wärmekapazität eine Eigenschaft des Objekts und nicht des Materials, aber wenn die Masse enthalten ist und die Wärmekapazität pro Masseeinheit definiert ist, gibt es eine Eigenschaft des Materials genannt spezifische Wärme o spezifische Kalorienkapazität.

Die spezifische Wärme in Si -Einheiten ist die Wärmemenge in Joule, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 kg Substanz in 1 Kelvin zu erhöhen. Es wird mit dem Buchstaben „C“ winzig bezeichnet, um ihn von C zu unterscheiden:

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C = dq /m ∙ dt

Andere C -Einheiten, die häufig verwendet werden, sind J/Mol. K und j/kg. Cº. In gleicher Weise werden Kalorien und BTU weit verbreitet, andere Einheiten zur Messung der Kalorienergie. Die spezifische Wärme in Gasen wird entweder bei konstantem Volumen oder konstantem Druck gemessen.

Spezifische Wasserwärme

Die spezifische Wärme des atmosphärischen Drucks und 25 ° C beträgt 4190 J/kg. Cº, während für ein häufig verwendetes Metall wie Eisen es 460 J/kg ist. Cº. Die spezifische Wasserwärme ist höher als die der meisten Substanzen, sodass sie eine größere Kapazität hat, um Wärme zu absorbieren oder sie aufzugeben, daher wird das Wasser in Kühlsystemen weit verbreitet verwendet.

Klima moderierender Effekt

Die hohe Wasserwärme erzeugt einen moderierenden Klimaeffekt in Küstenregionen, wodurch sehr akzentuierte Temperaturänderungen vermieden werden.

2. Wärmeleitfähigkeit

Diese Eigenschaft zeigt die Eignung einer Substanz zum Transport von Wärme an, wobei der wechselseitige Wärmewiderstand ist, was den Widerstand gegen die Wärme passieren lässt.

Es wurde beobachtet.

Die Verhältnismäßigkeitskonstante ist genau die thermische Leitfähigkeit und wird in Einheiten des internationalen Systems in W /(m /k) gemessen.

Wärmeleitfähigkeit von Metallen

Jeder hat jemals beobachtet, wie einfach Metallgegenstände erhitzt sind und wie bei Raumtemperatur kälter wir sind als ein Papier oder ein Stück Holz.

Es kommt vor, dass Metallatome freie Elektronen in den äußersten Schichten haben, die wenig mit dem Kern verbunden sind.

Diese Elektronen können sich leicht innerhalb des Materials bewegen und die thermische Energie nutzen. Aus diesem Grund haben Metalle hohe thermische Leitfähigkeiten und sind aus dem gleichen Grund gute Stromleiter.

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Auf der anderen Seite sind Gase wie Luft, Keramik, Kunststoffe und Holz schlechte Wärmeleiter, ohne freie Elektronen. Daher sind sie gute Wärmeisolatoren.

Trotz. Es folgen Metalle wie Silber und Kupfer mit 429 bzw. 398 W /(m /k).

3. Wärmeleitdilatation

Fast alle Substanzen expandieren, wenn sie beim Abkühlen wärmen und zusammenziehen. In Feststoffe gibt es Kräfte zwischen den Atomen.

Im Inneren des Materials sind Atome nicht still, sondern in einer konstanten Schwingung um eine Gleichgewichtsposition. Durch Erhöhung der Temperatur wird die Amplitude dieser Schwingung größer.

Nun kommt es vor, dass diese imaginären Federn, die Atome vereinen. Daher nahm der durchschnittliche Abstand zwischen Atomen mit der Temperatur zu, und das Material expandiert.

In einer dünnen Stange aus einem bestimmten Material ist die Variation seiner Länge beim Erhitzen, als ΔL bezeichnet, proportional zur anfänglichen Länge der Stange l_entweder und um die Temperatur Δt zu ändern. Die Verhältnismäßigkeitskonstante ist der lineare Expansionskoeffizient α, dessen Einheiten umgekehrt von Temperaturen sind und für die Substanz charakteristisch sind:

ΔL = α ∙ L_entweder∙ ΔT

In ähnlicher Weise kann die thermische Oberflächendilatation definiert werden, wie diejenige, die durch ein dünnes Blech erlebt wird, und der volumetrischen Wärmeleitdilatation, bei der ein dreidimensionales Objekt erfährt.

Beispiele für die thermische Dilatation

Wenn eine Straße bezahlt oder die Kopfsteinpflaster auf den Bürgersteig gelegt werden, bleibt ein Raum zwischen den Gemälden, so dass sie im Sommer Platz für die Ausdehnung haben, ohne zu knistern.

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Eine Strategie, eine Flasche mit dem sehr engen Deckel zu öffnen, besteht darin, sie ein wenig in heißes Wasser zu erhitzen. Auf diese Weise erweitert sich der Deckel und es ist einfacher, ihn danach abzuschrauben.

4. Schmelzbarkeit

Es gibt Substanzen, die beim Erhitzen zusammenführen, wie Metalle, Kunststoffe und Glas. Tatsächlich sind alle Substanzen in größerem oder weniger Ausmaß Sicherungen, das heißt, sie können schmelzen oder schmelzen. Die Leichtigkeit, mit der dies erreicht wird.

In diesem Sinne sind Materialien wie Bronze und Messing für diese Aufgabe geeignet, da mit ihnen gute Fluidität erreicht und die Formen gut kopiert werden.

Andererseits muss die beim Schweißen verwendete Legierung eine hohe Verschiebung (niedrige Schmelztemperatur) im Vergleich zu den zu verschweißten Materialien aufweisen.

Zinn- und Bleilegierungen sind gut, Teile durch weiches Schweißen zu verbinden, in denen Legierung geschmolzen ist, was beim Abkühlen einen guten Widerstand erlangt. Auf diese Weise können Sie Teile für Motoren, Spielzeug, Kabel, Schaltkreise und mehr schweißen.

5. Schweißbarkeit

Es ist die Fähigkeit der Stücke desselben Materials oder verschiedener Materialien, sich durch Erhitzen und Kompression aneinander zu halten. Dies kann durch Erhitzen der Teile direkt durchgeführt werden.

Ziel ist es, Schweißteile zu erhalten, um ihre Integrität aufrechtzuerhalten, ohne Fissuren, Spannungen oder Deformationen zu präsentieren, die den Betrieb des geschweißten Stücks beeinflussen.

Metalle wie Eisen haben eine gute Schweißbarkeit sowie niedrige Kohlenstoffstahl. Stattdessen sind Metalle und Legierungen, die schnell schmelzen. Bronze zum Beispiel ist eine Zinnbasis mit anderen Mineralien, die normalerweise schwer zu schweißen ist.