עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאַלן

עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאַלן

מעטאַלן זענען אומעטום אין אונדזער טעגלעך לעבן, און דינען וויכטיגע ראָלעס אין אַ ברייטע פאַרשיידנקייט פון אַפּליקאַציעס, פון קאַנסטרוקציע און טראַנספּאָרטאַציע ביז עלעקטראָניק און קיך-געשיר. איינע פון ​​די הויפּט סיבות פֿאַר דעם ברייטן באַנוץ איז די אייגנאַרטיקע קאָמבינאַציע פון ​​עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן וואָס מעטאַלן פאַרמאָגן. פֿאַרשטיין די אייגנשאַפטן איז וויכטיק פֿאַר אינזשענירן, וויסנשאַפֿטלער און ענטוזיאַסטן וואָס ווילן גאָר אויסנוצן דעם פּאָטענציאַל פון די מאַטעריאַלן. דער אַרטיקל גייט אַרײַן אין די עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן פון מעטאַלן, און גיט אַ טיפע אויספאָרשונג פון וואָס מאַכט די מאַטעריאַלן אַזוי וויכטיק.

עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס

עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי

די מעגלעכקייט פון מעטאַלן צו פירן עלעקטריע איז איינע פון ​​זייערע מערסט באַמערקבאַרע כאַראַקטעריסטיקס. די אייגנשאַפט קען מען הויפּטזעכליך צושרייבן צו דער אנוועזנהייט פון פרייע עלעקטראָנען אין דער מעטאַל גיטער. אין רובֿ מעטאַלן, זענען די אויסערלעכע עלעקטראָנען פון די אַטאָמען נישט געבונדן צו קיין ספּעציפֿישן אַטאָם און קענען זיך פריי באַוועגן איבער דער מעטאַלישער סטרוקטור. די דעלאָקאַליזירטע עלעקטראָנען דינען ווי אָפּצאָל טרעגער, וואָס לאָזן עלעקטרישע קראַנט פליסן דורך דעם מעטאַל ווען אַן עלעקטריש פעלד ווערט געווענדט.

מאַטעריאַלן ווי זילבער, קופּער און גאָלד זענען באַרימט פֿאַר זייער אויסגעצייכנטע עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי. קופּער, ספּעציעל, ווערט ברייט געניצט אין עלעקטרישע דראָטן צוליב זיין הויכער קאַנדאַקטיוויטי און רעלאַטיוו נידעריקן פּרייַז קאַמפּערד צו זילבער און גאָלד. די עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי (σ) פון מעטאַלן קען מען קוואַנטיפיצירן מיט דער פֿאָרמולע:

\[ \sigma = \frac{1}{\rho} \]

וואו ρ איז די קעגנשטאנד פון דעם מאַטעריאַל. מעטאַלן טענד צו האָבן נידעריקע קעגנשטאנד ווערטן, טיפּיש אין די קייט פון 10-8 ביז 10-6 אָום-מעטער, וואָס מאַכט זיי עפעקטיווע קאַנדאַקטערז פון עלעקטריע.

טעמפּעראַטור אָפענגיקייַט

די עלעקטרישע קעגנשטאנד פון מעטאַלן איז טעמפּעראַטור-אָפּהענגיק, בכלל וואַקסט מיט טעמפּעראַטור. די באַציִונג ווערט אָפט אויסגעדריקט מיט דער פאלגענדער לינעאַרער אַפּראָקסימאַציע:

\[ \rho(T) = \rho_0 [1 + \alpha(T – T_0)] \]

ווו:
– \(\rho_0\) איז די קעגנשטעל ביי א רעפערענץ טעמפּעראַטור \(T_0\), אָפט גענומען ווי צימער טעמפּעראַטור.
– \(\alpha\) איז דער טעמפּעראַטור קאָעפיציענט פון קעגנשטעל.
– \(T\) איז די טעמפּעראַטור.

דער העכערונג אין קעגנשטאנד מיט טעמפעראטור איז בפֿרט צוליב פארגרעסערטע גיטער וויבראציעס, וואס שטערן דעם שטראם פון פרייע עלעקטראנען. ווען די טעמפעראטור שטייגט, וויברירן אטאמען אין דעם מעטאל גיטער שטארקער, וואס פאראורזאכט מער אפטע קאליזיעס צווישן פרייע עלעקטראנען און גיטער יאנען, דערמיט פארגרעסערנדיק קעגנשטאנד צום עלעקטראן שטראם.

סופּערקאָנדוקטיוויטי

געוויסע מעטאַלן, ווי קוועקזילבער און בליי, ווײַזן אַ פאַזע איבערגאַנג צו אַ סופּערקאַנדאַקטינג צושטאַנד בײַ גאָר נידעריקע טעמפּעראַטורן. אין דעם צושטאַנד, ווײַזט דער מאַטעריאַל נול עלעקטרישן קעגנשטעל און די אַרויסשטויסונג פון מאַגנעטישע פעלדער (מײַסנער עפֿעקט). סופּערקאַנדאַקטיוויטי איז אַ קוואַנטום מעכאַנישע דערשיינונג וואָס רעזולטירט פון דער פאָרמירונג פון קופּער פּאָרן - פּאָרן פון עלעקטראָנען געבונדן צוזאַמען בײַ נידעריקע טעמפּעראַטורן דורך גיטער ווייבריישאַנז.

טערמאַל פּראָפּערטיעס

טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי

מעטאַלן זענען אויך באַקאַנט פֿאַר זייער אויסערגעוויינלעכער טערמישער קאַנדאַקטיוויטי. די אייגנשאַפט איז ענג פֿאַרבונדן מיט זייער עלעקטרישער קאַנדאַקטיוויטי צוליב דעם ווידעמאַן-פֿראַנץ געזעץ, וואָס זאָגט אַז די פאַרהעלטעניש פֿון טערמישער קאַנדאַקטיוויטי (κ) צו עלעקטרישער קאַנדאַקטיוויטי איז פּראָפּאָרציאָנעל צו דער טעמפּעראַטור:

\[ \frac{\kappa}{\sigma} = LT \]

ווו:
– \(L\) איז די לאָרענץ נומער, בערך \(2.44 \× 10^{-8} \) WΩK⁻².
– \(T\) איז די טעמפּעראַטור אין קעלווין.

דעריבער, מעטאַלן וואָס זענען גוטע עלעקטרישע קאַנדאַקטערז זענען אויך געוויינטלעך גוטע טערמישע קאַנדאַקטערז. זילבער, קופּער און גאָלד זענען צווישן די בעסטע קאַנדאַקטערז פון היץ, מיט אַפּליקאַציעס פון היץ וועקסלער ביז קאָכן כלים.

היץ קאַפּאַציטעט

די היץ קאַפּאַציטעט פון אַ מאַטעריאַל ווײַזט זײַן מעגלעכקייט צו לאַגערן היץ. מעטאַלן האָבן אַ רעלאַטיוו נידעריקע היץ קאַפּאַציטעטן קאַמפּערד צו נישט-מעטאַלן, דאָס מיינט אַז זיי לאַגערן נישט גרויסע מאָסן היץ. די ספּעציפֿישע היץ קאַפּאַציטעט (C) פון אַ מעטאַל ווערט געגעבן דורך:

[C = \frac{Q}{m \DeltaT} \]

ווו:
– \(Q\) איז די צוגעלייגטע מאָס היץ.
– \(m\) איז די מאַסע פֿון דעם מעטאַל.
– \(\דעלטאַ ט\) איז די ענדערונג אין טעמפּעראַטור.

די ווערטן זענען געוויינטלעך קאָנסטאַנט ביי צימער טעמפּעראַטור אָבער קענען ווערייִרן ביי זייער נידעריקע אָדער הויכע טעמפּעראַטורן.

טערמאַל יקספּאַנשאַן

נאך א וויכטיגע טערמישע אייגנשאפט פון מעטאלן איז טערמישע אויסברייטונג, וואס איז די טענדענץ פון א מאטעריאל זיך אויסצוברייטערן ביים הייצן. די אייגנשאפט פאסירט ווייל ווען די טעמפעראטור וואקסט, וואקסט אויך די קינעטישע ענערגיע פון ​​די אטאמען אין דעם מעטאל, וואס מאכט זיי וויברירן מער און פארנעמען מער פלאץ. דער לינעארער קאעפיציענט פון טערמישער אויסברייטונג (α) ווערט געגעבן דורך:

[ΔL = αL_0 ΔT]

ווו:
– \(\דעלטאַ ל\) איז די ענדערונג אין לענג.
– \(L_0\) איז די ארגינעלע לענג.
– \(\דעלטאַ ט\) איז די ענדערונג אין טעמפּעראַטור.

מעטאַלן האָבן רעלאַטיוו הויכע קאָעפֿיציענטן פֿון טערמישער אויסברייטונג, וואָס מוז גענומען ווערן אין באַטראַכט אין אַפּליקאַציעס וואָס אַרייַנציען טעמפּעראַטור פלוקטואַציעס צו ויסמיידן סטרוקטורעלע דעפֿאָרמאַציעס.

פּראַקטיש אַפּפּליקאַטיאָנס

די אייגנארטיגע קאָמבינאַציע פון ​​עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן מאַכט מעטאַלן אומפאַרמיידלעך אין פילע אינדוסטריעס. דאָ זענען עטלעכע ביישפילן פון זייערע אַפּליקאַציעס:

– עלעקטראָניק: קופּער און גאָלד ווערן ברייט גענוצט אין עלעקטראָנישע קרייזן צוליב זייער אויסגעצייכנטער קאַנדאַקטיוויטי און פאַרלעסלעכקייט.
– קראַפט טראַנסמיסיע: אַלומינום, טראָץ זיין ווייניקער קאַנדאַקטיוו ווי קופּער, ווערט אָפט געניצט אין עלעקטרישע טראַנסמיסיע ליניעס צוליב זיין נידעריק וואָג און קאָסטן-עפעקטיווקייט.
– היץ זינקען: מעטאַלן ווי קופּער און אַלומינום ווערן גענוצט אין היץ זינקען צו פֿאַרשפּרייטן היץ פֿון עלעקטראָנישע קאָמפּאָנענטן, האַלטן דעוויסעס אָפּעראַציאָנעל און פאַרמייַדן איבערהיצונג.
– אויטאמאטיוו און לופטפארט: לייכטע מעטאלן ווי אלומיניום און טיטאניום ווערן גענוצט אין טראנספארטאציע אינדוסטריעס צו רעדוצירן וואג בשעת'ן אויפהאלטן סטרוקטורעלע אינטעגריטעט און טערמישע פערפארמאנס.

סאָף

מעטאַלן'ס אויסערגעוויינלעכע עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן שטאַמען פֿון זייערע אייגענאַרטיקע אַטאָמישע סטרוקטורן און דעם נאַטור פֿון פֿרײַע עלעקטראָנען אין זיי. די אייגנשאַפֿטן ניט נאָר דעפֿינירן מעטאַלן'ס פֿונדאַמענטאַלע נאַטור, נאָר אויך דיקטירן דעם ברייטן ספּעקטרום פֿון זייערע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס. פֿאָרשריטן אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט פֿאָרזעצן צו אַנטדעקן נײַע וועגן צו פֿאַרבעסערן און אויסנוצן די אייגנשאַפֿטן, און פֿאַרשפּרעכן נאָך מער אינאָוואַטיווע נוצן פֿאַר מעטאַלן אין דער צוקונפֿט. פֿאַרשטיין די אייגנשאַפֿטן דערמעגלעכט אונדז צו אָפּשאַצן פֿאַרוואָס מעטאַלן בלייבן וויכטיקע מאַטעריאַלן אין טעכנאָלאָגיע און אינדוסטריע.