Электропроводность

Электропроводность γ характеризует способность материала проводить электрический ток. Известно, что металлы хорошо проводят электрический ток. Хорошая электропроводность металлов объясняется наличием в них свободных электронов, обладающих большой подвижностью, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов способны перемещаться от отрицательного полюса к положительному.

На электропроводность металлов оказывает влияние температура. С повышением температуры усиливаются колебания ионов и атомов металлов, что затрудняет перемещение электронов по проводнику (металлу) и тем самым приводит к снижению электропроводности. При низких температурах колебательное движение ионов и атомов кристаллической решётки проводника, наоборот, сильно уменьшается и электропроводность резко возрастает. Уже вблизи абсолютного нуля (–273,15ºК) сопротивление металлов практически отсутствует.

Лучшим проводником электрического тока является серебро (Ag), за которым следуют медь (Cu), золото (Au), алюминий (Al), железо (Fe). Наряду с медными изготавливаются и алюминиевые электрические провода (кабели).

Тепловое расширение материалов

Тепловое расширение твёрдых материалов характеризуется коэффициентами линейного и объёмного теплового расширения.

Коэффициент теплового линейного расширения α, град^-1 — величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1ºС. Он может быть определён по формуле

,

где Δl — разность длин образца материала до и после нагрева, м;

l₀ — начальная длина образца, м;

Δt — разность температур, К.

Коэффициент объёмного теплового расширения β — относительное изменение объёма образца материала при изменении его температуры на 1 К

,

где ΔV — разность объёмов образца до и после нагрева, м³;

Δt — разность температур, К;

V₀ — начальный объём образца, м³.

Причиной расширения твёрдых тел при нагревании является возрастание амплитуды тепловых колебаний атомов кристаллической решётки около положений равновесия.

Термическое расширение является одним из наиболее важных свойств конструкционных материалов, применяемых в криогенной технике. Показателями термического расширения материалов являются температурные коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Знание коэффициентов теплового расширения конструкционных материалов позволяет при проектировании избежать типичные ошибки. Так, различные значения коэффициентов теплового расширения сопряжённых деталей могут привести к возникновению внутренних напряжений, в результате чего может произойти разрушение всей конструкции.

Отражательная способность

Отражательная способность — это способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимается человеческим глазом как цвет. Цвет металлов: Mg — бело-серый, Al — серовато-белый, Fe — голубовато-белый, Au —жёлтый, Ag — белый и т. д.

Характерный металлический блеск металлов обусловлен взаимодействием электромагнитных световых волн со свободными электронами металлов.