עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאַלן
מעטאַלן זענען מאַטעריאַלן וואָס זענען געווען די רוקן־ביין פון דער אַנטוויקלונג פון מענטשלעכער ציוויליזאַציע. זייער נוצן אין פֿאַרשידענע אינדוסטריעס, פֿון קאַנסטרוקציע ביז עלעקטראָניק, קען נישט איגנאָרירט ווערן. די אייגנאַרטיקייט פֿון מעטאַלן ליגט אין זייערע אויסערגעוויינלעכע עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפֿטן. דער אַרטיקל וועט אויספֿאָרשן די עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפֿטן פֿון מעטאַלן אין טיפֿקייט און זייערע אימפּליקאַציעס פֿאַר פֿאַרשידענע אַפּליקאַציעס און טעכנאָלאָגיעס.
עלעקטרישע אייגנשאפטן פון מעטאַלן
די עלעקטרישע אייגנשאפטן פון מעטאלן באשרייבן זייער מעגלעכקייט צו פירן עלעקטריע. אויף א אטאמישן שטאפל, באשטייען מעטאלן פון אטאמען אויסגעשטעלט אין א קריסטאל גיטער. איין וויכטיגע אייגנשאפט איז די אנוועזנהייט פון פרייע עלעקטראנען וואס זענען נישט פעסט געבונדן צום אטאמישן קערן, אפט באצייכנט אלס "קאנדוקציע עלעקטראנען". די עלעקטראנען דינען אלס עלעקטרישע לאדונג טרעגער און ערלויבן מעטאלן צו פירן עלעקטריע עפעקטיוו.
עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי
עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט איז א מאס פון א מאטעריאל'ס מעגלעכקייט צו פירן עלעקטרישן שטראם. מעטאלן האבן בכלל הויכע עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט. קופער (Cu) און אלומיניום (Al) זענען ביישפילן פון מעטאלן מיט אויסגעצייכנטע עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט. דאס מאכט זיי זייער פאפולער אין די קאבל און עלעקטראניק אינדוסטריעס.
איינער פון די געזעצן וואָס דערקלערט עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי איז אָהמס געזעץ, וואָס זאָגט אַז דער קראַנט וואָס פליסט דורך אַ קאַנדאַקטאָר איז פּראָפּאָרציאָנעל צו דער וואָולטאַזש (V) און פאַרקערט פּראָפּאָרציאָנעל צו דער קעגנשטעל (R), אויסגעדריקט אין דער פּשוטער גלייכונג: I = V/R. אין מעטאַלן איז דער קעגנשטעל בכלל נידעריק, אַזוי קענען גרויסע שטראָמען פליסן מיט רעלאַטיוו נידעריקע וואָולטאַזשן.
קעגנשטעל און קעגנשטעל פאַקטאָר
די אומגעקערטע פון קאַנדאַקטיוויטי איז קעגנשטעל, וואָס איז אַ מאָס פון ווי שטאַרק אַ מאַטעריאַל איז קעגן דעם שטראָם פון עלעקטריע. קעגנשטעל ווערט אָפט באַאיינפלוסט דורך די מאַטעריאַל'ס קאָמפּאָזיציע, טעמפּעראַטור און קריסטאַל סטרוקטור. מעטאַלן ווי זילבער (Ag) און גאָלד (Au) האָבן זייער נידעריקע קעגנשטעל, וואָס מאַכט זיי ידעאַל פֿאַר אַפּליקאַציעס אין הויך-פּרעציציע עלעקטראָנישע דעוויסעס.
דער קעגנשטאנד פאַקטאָר ווערייִרט אויך מיט טעמפּעראַטור. בכלל, קעגנשטאנד וואַקסט מיט טעמפּעראַטור צוליב די וויבראַציעס פון אַטאָמען אין דער גיטער, וואָס שטערן דעם פלוס פון עלעקטראָנען.
טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאַלן
טערמישע אייגנשאפטן שליסן איין א מעטאל'ס מעגלעכקייט צו אבזארבירן, אויפהיטן, און פירן היץ. די טערמישע אייגנשאפטן זענען קריטיש אין אנווענדונגען וואס האבן צו טון מיט היץ טראנספער און טעמפעראטור קאנטראל, ווי למשל היץ זינקען אין עלעקטראנישע דעווייסעס אדער היץ-אפהאלטנדיקע בוי מאטעריאלן.
טערמישע קאַנדאַקטיוויטי
טערמישע קאנדוקטיוויטעט איז די מעגלעכקייט פון א מאטעריאל צו פירן היץ. מעטאלן האבן הויכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט ווייל פרייע עלעקטראנען קענען זיך באוועגן און איבערפירן היץ-ענערגיע עפעקטיוו דורך די קריסטאל גיטער. מעטאלן ווי קופער, אלומיניום, און זילבער זענען אויסגעצייכנטע היץ קאנדוקטארן.
די נוצ פון מעטאַל ווי אַ היץ-קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַל איז געווען אָנהייב ברייט געניצט אין ראַדיאַטאָרן, מאָטאָר קולערס און קאָכן כלים. דערצו, מעטאַלן מיט הויך טערמיש קאַנדאַקטיוויטי ווערן אויך געניצט אין מאָדערנע טעכנאָלאָגיעס ווי היץ זינקען אין קאָמפּיוטער פּראַסעסערז, וואָס זענען דיזיינד צו אַבזאָרבירן און באַפרייַען היץ געשווינד צו פאַרמייַדן עלעקטראָניש דעוויסעס פון אָוווערכיטינג.
היץ קאַפּאַציטעט
היץ קאַפּאַציטעט איז די סומע ענערגיע וואָס איז נויטיק צו הייבן די טעמפּעראַטור פון אַ מאַסע מאַטעריאַל מיט איין גראַד צעלזיוס. די היץ קאַפּאַציטעט פון מעטאַלן איז בכלל נידעריקער ווי די פון ניט-מעטאַלן אָדער קאַמפּאַונדז, וואָס מיינט אַז מעטאַלן קענען שנעל פאַרגרעסערן אָדער פאַרקלענערן אין טעמפּעראַטור. למשל, אייַזן האט אַ ספּעציפיש היץ קאַפּאַציטעט פון וועגן 0.45 דזש/ג°C, נידעריקער ווי די פון וואַסער, וואָס איז וועגן 4.18 דזש/ג°C.
אינטעראַקציע פון עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן
די עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאלן אינטעראַקטירן דורך אַ מעכאַניזם באַשריבן דורך דעם ווידעמאַן-פראַנץ געזעץ. דער געזעץ זאָגט אַז די פאַרהעלטעניש פון טערמישער קאַנדאַקטיוויטי (κ) צו עלעקטרישער קאַנדאַקטיוויטי (σ) אין אַ מעטאַל איז אַ קאָנסטאַנט פּראָפּאָרציאָנעל צו דער אַבסאָלוטער טעמפּעראַטור (T) פון דעם מאַטעריאַל. די פאָרמולע איז:
\[ \frac{κ}{σ} = L \cdot T \]
וואו L איז די לאָרענץ קאָנסטאַנט. דאָס ווײַזט אַז אין דעם זעלבן מעטאַל איז טערמישע קאַנדאַקטיוויטי גלייך פֿאַרבונדן מיט עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי, וואָס מיינט אַז אַ מעטאַל וואָס איז אַ גוטער קאַנדאַקטאָר פֿון עלעקטריע איז אויך אַ גוטער קאַנדאַקטאָר פֿון היץ.
אַפּליקאַציעס פון עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן פון מעטאַלן
די ברייטע נוצן פון מעטאַלן אין אַ ברייט פאַרשיידנקייט פון טעכנישע אַפּליקאַציעס שפיגלט אָפּ די וויכטיקייט פון פֿאַרשטיין און אויסנוצן זייערע עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפטן. דאָ זענען עטלעכע ביישפילן:
עלעקטראָניק און עלעקטריע
– עלעקטרישע קאַבלען: קופּער און אַלומינום ווערן אָפט געניצט ווי עלעקטרישע קאַנדאַקטערז אין קאַבלען צוליב זייער הויכער עלעקטרישער קאַנדאַקטיוויטי.
– מיקראָטשיפּס: מיניאַטור עלעקטראָנישע דעוויסעס ווי מיקראָטשיפּס נוצן מעטאַל לייַערס ווי אַלומינום אָדער קופּער פֿאַר עלעקטרישע קאַנדאַקשאַן וועגן.
– עלעקטראָנישע קאָמפּאָנענטן: גאָלד ווערט גענוצט אין עלעקטראָנישע קאָמפּאָנענטן ווײַל חוץ זײַן הויכער עלעקטרישער קאַנדאַקטיוויטי, קאָראָדירט גאָלד אויך נישט.
קילן און היץ קאָנטראָל
– היץ זינקען: אַלומינום ווערט וויידלי גענוצט פֿאַר היץ זינקען אין קאָמפּיוטערס און אַנדערע עלעקטראָנישע ויסריכט צוליב זײַן הויכער טערמישער קאַנדאַקטיוויטי און ליכטער וואָג.
– ראַדיאַטאָר: מאָטאָר קיל סיסטעמען, ווי ראַדיאַטאָרן אין קאַרס, נוצן מעטאַל מאַטעריאַלן ווי אַלומינום אָדער קופּער פֿאַר הויך עפעקטיווקייט אין היץ אַריבערפירן.
געביידעס און אינפראַסטרוקטור
– בנין סטרוקטורן: שטאָל ווערט גענוצט אין קאַנסטרוקציע ווײַל עס איז נישט נאָר שטאַרק און דויערהאפט, נאָר אויך האט גענוג טערמישע אייגנשאַפטן צו רעגולירן יקספּאַנשאַן און קאָנטראַקציע רעכט צו טעמפּעראַטור ענדערונגען.
– דאַך קאָוטינג: מעטאַלן ווי אַלומינום און קופּער ווערן אָפט געניצט ווי דאַך קאָוטינג מאַטעריאַלן צוליב זייערע גוטע היץ רעפלעקטאַנס קייפּאַבילאַטיז, וואָס האַלטן די טעמפּעראַטור אינעווייניק פון דעם בנין אונטער קאָנטראָל.
קעסימפּולאַן
די עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאפטן פון מעטאלן זענען צוויי יסודות'דיגע אספעקטן וואס מאכן די מאטעריאלן אומשאצבאר אין מאדערנער טעכנאלאגיע. זייער מעגלעכקייט צו פירן עלעקטריע און היץ עפעקטיוו עפנט אויף א ברייטע קייט פון מעגלעכקייטן אין אנווענדונגען פארבונדן מיט ענערגיע, קאנסטרוקציע, און עלעקטראניק. פארשטיין די אייגנשאפטן איז קריטיש נישט נאר פאר אינזשענירן און וויסנשאפטלער, נאר אויך פאר טעכנאלאגיע אנטוויקלער וואס זוכן צו מאקסימיזירן עפעקטיווקייט און פערפארמאנס אין צוקונפטיגע אינוואציעס.
פֿון עלעקטרישע קאַבלען ביז היץ זינקען, פֿון בנין סטרוקטורן ביז מיקראָטשיפּס, שפּילן די עלעקטרישע און טערמישע אייגנשאַפֿטן פֿון מעטאַלן אַ וויכטיקע ראָלע אין שטיצן און פֿאָרשריטן אונדזער ציוויליזאַציע. מיט ווײַטערדיקער פֿאָרשונג און אַנטוויקלונג וועט אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון די אייגנשאַפֿטן ווײַטער זיך אויסברייטערן, און אָפֿערן נאָך מער אויפֿריגענדיקע פּערספּעקטיוון פֿאַר דער נוצ פֿון מעטאַלן אין אַ ברייטער קייט פֿון טעכנאָלאָגישע פֿעלדער.
