Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из какого металла — алюминия, меди или стали — нужно изготовить плавильный сосуд, чтобы расплавить в нем свинец

Из какого металла — алюминия, меди или стали — нужно изготовить плавильный сосуд, чтобы расплавить в нем свинец?

6. Воду из комнаты с температурой 25 °С вынесли на 30-градусный мороз, где она превратилась в лед. График изменения ее температуры и льда показан на рисунке. Какой его участок соответствует отвердеванию воды? О чем свидетельствует участок DE?.

а) ВС; о достижении льдом температуры окружающего воздуха и прекращении ее изменения

б) АВ; о выравнивании температур льда и воздуха.

в) CD; о том, что температура льда стала paвной -30 °С.

7. Какой из приведенных графиков изменения температуры вещества соответствует процессу его отвердевания, какой нагреванию без переход в другое агрегатное состояние?

Вариант 2 Плавление и отвердевание кристаллических тел

1. Температура, при которой вещество плавится, называется.

а) . температурой перехода в жидкое состояние.

б) . температурой плавления.
в) . температурой таяния.

2. Отвердевание — это.

а) . отдача веществом энергии и превращение в другое вещество.

б) . переход вещества из жидкого состояния в твердое.

в) . замерзание воды.

3. Температура плавления стали 1500 °С. При какой температуре она отвер девает?

а) При температурах ниже 1500 °С. .

в) При температурах выше 1500 °С.

г) При любой температуре, если отдает энергию.

В сосуд с расплавленным алюминием упали цинковая и железная пла стинки. Какая из них расплавится?

а) Цинковая. в) Никакая.

б) Железная. г) Обе.

5. На рисунке изображен график нагревания и таяния снега и нагревания полученной из него воды. Какой участок графика соответствует таянию снега? Сколько примерно времени оно длилось? До какой температуры нагрелась вода за 5 мин?

а) ВС; 3,5 мин; 30 °С.

б) ВС; 2 мин; 30 °С.

в) АВ; 1,5 мин; 30 °С.

г) ВС; 3,5 мин; 40 °С.

Что происходит с температурой вещества во время его плавления?

а) Она понижается.

в) Остается постоянной.

7. Какой участок изображенных здесь графиков № 1 и № 2 изменения температуры вещества соответствует его отвердеванию?

Вариант 2 Удельная теплота плавления

Какая из указанных здесь единиц соответствует удельной теплоте плавления вещества?

а) 1 кг/м 3 в) 1 Н/м 2

б) 1 Дж/с г) 1 Дж/кг

2. На плавление какого из кубиков — медного или алюминиевого — пойдет меньше энергии и во сколько раз, если плавить эти металлы будут при температуре плавления каждого из них?

а) Медного в ≈ 4 раза.

б) Алюминиевого в ≈ 4 раза.

в) Медного в ≈ 2 раза.

г) Алюминиевого в ≈ 2 раза.

медь алюминий

Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 817; Нарушение авторского права страницы

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

Теплопроводность металлов

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Читайте так же:
Бур земляной для перфоратора

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Понятие теплопроводность

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

Теплопроводность стали

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

Влияние концентрации углерода на теплопроводность стали

  1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
  2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
  3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

 Значение коэффициента теплопроводности стали

  1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
  2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
  3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.
Читайте так же:
Как самому изготовить пружину

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Как отличить нержавейку от других металлов

Нержавеющая сталь широко используется в производстве изделий и техники, строительной сфере и многих других отраслях. Нередко потребители задаются вопросом, как отличить нержавейку от других металлов, ведь на первый взгляд они очень похожи. Для решения этой задачи есть несколько советов специалистов, которые помогут вам точно понять, какой именно металл использовался.

Как отличить нержавейку от алюминия

Одним из самых популярных видов металла в производстве является алюминий. Его часто используют для изготовления бытовых изделий. Чтобы точно определить, какой перед вами металл, воспользуйтесь этими советами и проведите несколько простых тестов.

  1. Самым простым способом является использование магнита. Алюминий является парамагнетиком и практически не магнитится. В бытовых условиях провести проверку с помощью магнита сможет даже ребенок.
  2. Использование простого листа бумаги. Чтобы провести тест, потребуется устранить с поверхности исследуемого предмета грязь и провести бумагой, с силой надавливая на изделие. Если перед вами нержавейка, то на листе не останется никаких следов, при алюминии – проступят серые полосы.
  3. Еще одним критерием отличия нержавейки от алюминия является цвет металла. Если поверхность гладкая и блестит, то перед вами нержавеющая сталь, алюминий имеет матовую поверхность без характерного блеска.
  4. Показатели теплопроводности. Для установки принадлежности металла достаточно налить воду в емкость и довести до кипения. В алюминиевой посуде вода закипит намного быстрее, так как теплопроводность у данного металла намного выше.
  5. Отдельно можно выделить химические способы определения нержавейки с использованием различных кислот и щелочи. При обработке алюминия щелочью на поверхности остаются бурые пятна, у нержавейки видимых изменений не будет.
  6. Воздействие медным купоросом. Этот реактив вы сможете найти в любом сельскохозяйственном магазине. После нанесения на поверхность алюминия обязательно останутся мутные разводы. На нержавеющую сталь купорос никак не влияет.

Использование этих методов позволит вам в домашних условиях со стопроцентной точностью определить, где изделие из алюминия, а где из нержавейки.

Как отличить нержавейку от других видов стали

С виду все марки стали практически одинаковые, но при этом имеют разные технические характеристики. Это означает, что изделия из разных видов стали ведут себя по-разному. Чтобы отличить нержавейку от другой марки стали, можно воспользоваться несколькими способами:

  • Использование азотной кислоты. Данная химическая жидкость помогает отличить нержавейку от углеродистой стали. Если нанести несколько капель на поверхность стали, начнется реакция, при которой будет выделяться едкий пар. Эта реакция характерна для углеродистой стали, с нержавейкой никаких изменений не произойдет.
  • Проверить отсвет на поверхности. У нержавейки на поверхности видны синевато-желтые оттенки.
  • Маркировка. На продукции из стали всегда ставится вид и марка используемого материала. Если перед цифрами стоит буквенные показатели «НЕРЖ», это означает использование легированной стали.
Читайте так же:
Высокотемпературные стержни для клеевого пистолета

Эти простые советы позволят точно установить наличие нержавеющей стали.

Как отличить нержавейку от цветных металлов

Несведущему человеку сложно разлить нержавеющую сталь от цветных металлов. Для этого потребуются сложные химические действия и реактивы. И все же можно воспользоваться некоторыми советами специалистов:

  1. Возьмите небольшой кусочек образца и просверлите дырку. В дюрале стружки отходят по спирали и не прилипают к сверлу.
  2. Можно использовать перекись водорода и 20 % сульфида натрия. При нанесении этих реагентов на срез, поверхность у цветных металлов потемнеет.

Отличительные характеристики пищевой нержавейки от технической

Надо сказать, что разделение нержавеющей стали на два вида имеет особый характер, так как они отличаются областями использования. Главное отличие между ними заключается в обработке поверхности. Для пищевого типа поверхность имеет особое значение, так как металл будет соприкасаться с пищевой продукцией.

Отличительными чертами пищевой нержавейки является гладкая поверхность с высоким уровнем обработки. Пищевая нержавейка — высоколегированный металл, который устойчив к коррозии и ржавчине. Количество добавок отражается на качестве эксплуатации изделий. Пищевой вид подвержен влиянию агрессивной щелочной среды, поэтому в него добавляет большее количество примесей металла. По составу и маркировке можно с точностью определить, какого типа нержавейка.

Итоги

Для определения вида металла и отличительных особенностей нержавейки достаточно знать азы химии и некоторые характеристики металлов. Проводя несложные химические опыты или используя простые бытовые способы установки изделий из нержавеющей стали, вы легко определите, какой именно тип металла был использован.

О теплопроводности меди и ее сплавов

Высокая теплопроводность меди и другие ее полезные характеристики послужили одной из причин раннего освоения этого металла человеком. И по сей день медь и медные сплавы находят применение почти во всех областях нашей жизни.

Медные пластины

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

Читайте так же:
Как подключить шунт к амперметру

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

  • железо;
  • мышьяк;
  • кислород;
  • селен;
  • алюминий;
  • сурьма;
  • фосфор;
  • сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Алюминий и медь – что лучше?

У алюминия есть один минус по сравнению с медью: его теплопроводность в 1,5 раза меньше, а именно 201–235 Вт/(м*К). Однако по сравнению с другими металлами это достаточно высокие значения. Алюминий так же, как и медь, обладает высокими антикоррозийными свойствами. Кроме того, он имеет такие преимущества, как:

  • малая плотность (удельный вес в 3 раза меньше, чем у меди);
  • низкая стоимость (в 3,5 раза меньше, чем у меди).

Алюминиевый радиатор отопления

Алюминиевый радиатор отопления

Благодаря простым расчетам получается, что алюминиевая деталь может оказаться дешевле медной практически в 10 раз, ведь она весит намного меньше и изготовлена из более дешевого материала. Этот факт наряду с высокой теплопроводностью позволяет использовать алюминий в качестве материала для посуды и пищевой фольги для духовых шкафов. Главный недостаток алюминия состоит в том, что он является более мягким, поэтому его можно использовать только в составе сплавов (например, дюралюминия).

Для эффективного теплообмена важную роль играет скорость отдачи тепла в окружающую среду, и этому активно способствует обдув радиаторов. В результате меньшая теплопроводность алюминия (относительно меди) нивелируется, а вес и стоимость оборудования снижаются. Эти важные плюсы позволяют алюминию постепенно вытеснять медь из использования в системах кондиционирования.

Читайте так же:
Как проверить катушку зажигания без мультиметра

Использование меди в электронике

Использование меди в электронике

В некоторых отраслях, к примеру, в радиопромышленности и электронике, медь является незаменимой. Дело в том, что этот металл по природе своей очень пластичен: его можно вытянуть крайне тонкую проволоку (0,005 мм), а также создать другие специфические токопроводящие элементы для электронных приборов. А высокая теплопроводность позволяет меди крайне эффективно отводить неизбежно возникающее при работе электроприборов тепло, что очень важно для современной высокоточной, но в то же время компактной техники.

Актуально использование меди в тех случаях, когда требуется сделать наплавку определенной формы на стальную деталь. При этом применяется шаблон из меди, который не соединяется с привариваемым элементом. Использование алюминия для этих целей невозможно, так как он будет расплавлен или прожжен. Стоит также упомянуть, что медь способна выполнить роль катода при сварке угольной дугой.

1 - шестерня, 2 - крепления шаблонов, 3 - наплавляемый зуб шестерни, 4 - медные шаблоны

1 — шестерня, 2 — крепления шаблонов, 3 — наплавляемый зуб шестерни, 4 — медные шаблоны

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами. Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью. Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Пример теплоизоляции медных труб

Пример теплоизоляции медных труб

Следует сказать и о необходимости использования специальных инструментов. Так, для резки латуни и бронзы толщиной до 15 см понадобится резак, способный работать с высокохромистой сталью толщиной в 30 см. Причем этого же инструмента хватит для работы с чистой медью толщиной всего лишь в 5 см.

Плазменная резка меди

Плазменная резка меди

Можно ли повысить теплопроводность меди?

Медь широко используется при создании микросхем электронных устройств и призвана отводить тепло от нагреваемых электрическим током деталей. При попытке увеличить быстродействие современных компьютеров разработчики столкнулись с проблемой охлаждения процессоров и других деталей. В качестве одного из решений применялся вариант разбиения процессора на несколько ядер. Однако данный способ борьбы с перегревом себя исчерпал, и сейчас требуется искать новые проводники с более высокой теплопроводностью и электропроводимостью.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector