Wat zijn de thermische eigenschappen en wat zijn er? (Met voorbeelden)

IJzer thermische eigenschappen maken het metaal bij uitstek om vele onderdelen en structuren te produceren

Wat zijn thermische eigenschappen?

De Thermische eigenschappen De materialen bestaan ​​uit hun reacties op temperatuurvariaties. Het is bijvoorbeeld bekend dat de meeste stoffen zich uitbreiden bij het verwarmen en samentrekken wanneer hij afkoelt.

Het ontwerp van de meest diverse stukken vereist het gebruik van materialen met bepaalde thermische eigenschappen, om hun juiste werking te garanderen. Veel mechanische onderdelen worden tijdens het bedrijf blootgesteld aan intense warmte en ze moeten hun afmetingen en structuur behouden in het licht van inspanningen waaraan ze zijn onderworpen.

Zelfs andere materialen van materialen, naast mechanica, zoals elektrische en magnetische eigenschappen, worden beïnvloed door temperatuurveranderingen. Vandaar het belang van het kennen van hen.

Een van de belangrijkste thermische eigenschappen zijn warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, thermische verwijding, fusibiliteit en lasbaarheid. De belangrijkste kenmerken worden hieronder kort beschreven.

1. Warmte capaciteit

Het is de eigenschap die aangeeft hoe gemakkelijk het is dat een bepaald materiaal warmte absorbeert. Wiskundig wordt de warmtecapaciteit C gedefinieerd als de snelheid van warmteverandering die met betrekking tot temperatuur T:

C = DQ /DT

De maateenheid van C in het internationale systeem van eenheden als het de joule /kelvin of j /k is, maar de joule /grade celsius of j /cº wordt ook gebruikt.

Op deze manier gedefinieerd, is de warmtecapaciteit een eigenschap van het object en niet van het materiaal, maar als de massa is opgenomen en de warmtecapaciteit per massa -eenheid wordt gedefinieerd, is er een eigenschap van het materiaal dat wordt genoemd specifieke hitte o Specifieke caloriecapaciteit.

De specifieke warmte in SI -eenheden is de hoeveelheid warmte in joules die nodig is om de temperatuur van 1 kg van de stof in 1 kelvin te verhogen. Het wordt aangeduid met de letter "C" Tiny, om het te onderscheiden van C:

Het kan u van dienst zijn: Durometer: waar is het voor, hoe werkt, onderdelen, typen

C = DQ /M ∙ DT

Andere C -eenheden die vaak worden gebruikt, zijn j/mol. K en J/kg. Cº. Op dezelfde manier worden calorieën en BTU veel gebruikt, andere eenheden om calorische energie te meten. De specifieke warmte in gassen wordt gemeten, hetzij bij constant volume of constante druk.

Specifieke waterwarmte

De specifieke warmte van de atmosferische druk en de temperatuur van 25 ° C is 4190 J/kg. Cº, terwijl het voor een vaak gebruikt metaal zoals ijzer, 460 J/kg is. Cº. De specifieke waterwarmte is hoger dan die van de meeste stoffen, dus het heeft een groter vermogen om warmte te absorberen of op te geven, vandaar dat het water op grote schaal wordt gebruikt in koelsystemen.

Klimaat modererend effect

De hoge specifieke waterwarmte genereert een modererend klimaateffect in kustgebieden, waardoor zeer geaccentueerde temperatuurveranderingen worden vermeden.

2. Warmtegeleiding

Deze eigenschap geeft de aanleg van een stof aan om warmte te transporteren, zijn wederzijdse is thermische weerstand, wat de weerstand is om de warmte te laten passeren.

Er is waargenomen dat de stroom van energie per eenheid van oppervlakte en tijdseenheid evenredig is met de gradiënt of variatie van de temperatuur in de richting van de stroom.

De evenredigheidsconstante is precies de thermische geleidbaarheid en, in eenheden van het internationale systeem, wordt deze gemeten in w /(m /k).

Thermische geleidbaarheid van metalen

Iedereen heeft ooit opgemerkt hoe gemakkelijk metalen objecten worden verwarmd en ook hoe ze bij kamertemperatuur kouder lijken dan een papier of een stuk hout.

Het gebeurt dat metaalatomen vrije elektronen in de buitenste lagen hebben, weinig gekoppeld aan de kern.

Deze elektronen kunnen gemakkelijk binnen het materiaal bewegen en profiteren van thermische energie. Daarom hebben metalen hoge thermische geleidbaarheid, en op dezelfde manier zijn ze om dezelfde reden goede elektriciteitsgeleiders.

Kan u van dienst zijn: stroomnummer: hoe het wordt berekend en voorbeelden

Aan de andere kant zijn gassen zoals lucht, keramiek, kunststoffen en hout slechte warmtegeleiders, zonder vrije elektronen. Daarom zijn het goede thermische isolatoren.

Ondanks. Het wordt gevolgd door metalen zoals zilver en koper, met respectievelijk 429 en 398 w /(m /k).

3. Thermische verwijding

Bijna alle stoffen groeien uit wanneer ze verwarmen en samentrekken bij het afkoelen. In vaste stoffen zijn er krachten onder de atomen die de cohesie behouden, die kunnen worden gedacht als veren die verbinden met atomen.

Binnen het materiaal zijn atomen niet stil, maar in constante trillingen rond een evenwichtspositie. Door de temperatuur te verhogen, wordt de amplitude van deze trillingen groter.

Nu gebeurt het dat deze denkbeeldige veren die atomen verenigen, gemakkelijker strekken dan ze kunnen krijgen. Daarom nam de gemiddelde afstand tussen atomen toe met de temperatuur en wordt het materiaal uitgezet.

In een dunne staaf gemaakt van een bepaald materiaal, is de variatie van de lengte wanneer verwarmd, AL genoemd, evenredig met de beginlengte van de staaf L_of en om te veranderen in temperatuur Δt. De evenredigheidsconstante is de lineaire expansiecoëfficiënt α, waarvan eenheden van temperatuur inverse zijn en kenmerkend is voor de stof:

Δl = α ∙ l_of∙ Δt

Evenzo kan oppervlaktethermische dilatatie worden gedefinieerd, zoals die door een dunne vel en volumetrische thermische dilatatie, die elk drie -dimensionaal object ervaart.

Voorbeelden van thermische verwijding

Wanneer een straat wordt betaald of de cobblestonen op het trottoir worden geplaatst, blijft er een ruimte achter tussen de schilderijen, zodat wanneer ze de zon in de zomer verwarmen, ze ruimte hebben voor de uitbreiding, zonder knetterend.

Kan u van dienst zijn: Optische comparator: wat is het voor en onderdelen

Ook is een strategie om een ​​fles te openen met het zeer strakke deksel om het een beetje onder te nemen in heet water. Op deze manier breidt het deksel zich uit en het is gemakkelijker om het daarna los te schroeven.

4. Smeltbaarheid

Er zijn stoffen die samenvoegen tijdens het verwarmen, zoals metalen, kunststoffen en glas. Eigenlijk zijn alle stoffen in meer of mindere mate zekeringen, dat wil zeggen dat ze kunnen smelten of smelten. Het gemak waarmee dit wordt bereikt, wordt Just Fuse genoemd, maar door dit kenmerk te definiëren, zijn wat wordt gevraagd passende materialen om gezonde stukken te verkrijgen.

In die zin zijn materialen zoals brons en messing geschikt voor deze taak, omdat daarmee een goede vloeibaarheid wordt bereikt en de mallen goed worden gekopieerd.

Aan de andere kant moet de in lassen die wordt gebruikt in het lassen hoge smeltbaarheid (lage smelttemperatuur) hebben in vergelijking met de te lassen materialen.

Tin- en loodlegeringen zijn goed om deel te nemen aan stukken door zacht lassen, waarin legering wordt gesmolten, wat wanneer koeling een goede weerstand verwerft. Op deze manier kunt u onderdelen lassen voor motoren, speelgoed, kabels, circuits en meer.

5. Lasbaarheid

Het is het vermogen van de stukken van hetzelfde materiaal, of van verschillende materialen, om zich aan elkaar te hechten, door verwarming en compressie. Het kan worden gedaan door de stukken rechtstreeks te verwarmen totdat ze de smelttemperatuur bereiken, of een tussenliggend materiaal gebruiken dat hechting mogelijk maakt.

Het doel is om gelaste delen te krijgen om hun integriteit te behouden, zonder kloven, spanningen of vervormingen te presenteren die de werking van het gelaste stuk beïnvloeden.

Metalen zoals ijzer hebben een goede lasbaarheid, evenals koolstofarme staal. In plaats daarvan zijn metalen en legeringen die snel smelten niet lasbaar, dat wil zeggen zonder een plastic periode te doorlopen. Bronze is bijvoorbeeld een legering op basis van tin met andere mineralen, die normaal gesproken moeilijk te lassen is.