11) Электрофиз. Процессы в метал проводниках. Тепловые свойства металлов. Тепловое расширение.

Есть еще одно свойство, которое обязательно учитывается мастерами, работающими с металлом,— тепловое расширение. При нагревании металл расширяется, увеличивается в объеме, а при охлаждении уменьшается. Учитывая тепловое расширение металлов, крышки кастрюль делают не вставными, а накладными; у чайника обязательно предусматривают зазор между горлышком и крышкой. В противном случае крышки сосудов при нагревании «заклинит» и их невозможно будет открыть. Тепловое расширение обязательно учитывается при изготовлении накаток — инструментов для выжигания на дереве декоративных линий. Чтобы после нагрева на огне раскаленное колесико накатки свободно вращалось, мастера обязательно предусматривают достаточно большой зазор между втулкой колеса и осью. Каждый металл по-своему отзывается на изменение температуры: одни увеличиваются в размерах больше, другие — меньше. Чтобы получить величины, характеризующие тепловое расширение, был вычислен коэффициент для каждого металла. Он определяется нагреванием образца длиной 1м на 1°С. Большой коэффициент теплового линейного расширения имеют цинк, свинец и олово. Намного ниже он у серебра и меди, еще ниже у золота и железа. Учитывать степень расширения металлов приходится при выборе материалов для эмальерных работ. Эмаль только в тех случаях имеет прочное сцепление с основой, когда коэффициенты ее линейного расширения и металла близки. Эмаль, основу которой составляет стекло, имеет очень маленький коэффициент линейного расширения и держится лучше на золоте и железе, у которых этот показатель тоже относительно невысокий. На меди и серебре эмаль держится менее прочно. Тепловое расширение металлов, работающих в конструкциях, выполненных из различных материалов, оценивается температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). ТКЛР показывает относительное удлинение металлического проводника при нагревании на 1К: ТКЛР = а_l = (1/l)(dl/dT), К^-1.

12) Электрофиз. Процессы в проводниках Тепловые свойства металлов. Теплопроводность.

Теплопроводность  металлов по сравнению с другими веществами относительно высока. В одних случаях это преимущество, в других недостаток. К примеру, благодаря высокой теплопроводности стали в сковороде быстро можно приготовить пищу, но по этой же причине о ее металлические ручки можно обжечь руки. По этой же причине батареи отопления в доме быстро нагреваются, ну а через металлические трубы и арматуру в дом наоборот проникает зимний холод. Металл с низкой теплопроводностью дольше нагревается, по этой причине, если после сильного нагрева его резко охладить, он может растрескаться.

Теплопроводность – это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества. Более высокая теплопроводность у чистых металлов. Более низкая

теплопроводность у сложных сплавов. Каждый металл имеет определенную теплопроводность. Высокая теплопроводность у золота, серебра, меди и более низкая у железа, олова, алюминия. Высокая теплопроводность может играть как положительную, так и отрицательную роль. Хорошая теплопроводность необходима металлической кухонной посуде, так как она способствует быстрому нагреву пищи. Но в то же время ручки посуды нагреваются настолько сильно, что до них невозможно дотронуться. Чтобы изолировать горячий металл, применяют материалы, имеющие низкую теплопроводность. По этой причине ручки чайников, самоваров, сковородников делают из древесины или специальный пластмассы. Древесина применяется как изолирующий материал для рукояток различных инструментов, металлические части которых нагреваются в процессе работы (всевозможные кузнечные инструменты), а также для тех, которые требуют специального нагрева (паяльники, штампы и накатки для выжигания).

13) Электрофиз. процессы в метал проводниках Тепловые свойства металлв. Теплоемкость.

Теплоемкость – это способность вещества поглощать теплоту при нагреве. Ее характеристикой является удельная теплоемкость – количество энергии, поглощаемой единицей массы при нагреве на один градус. От величины теплопроводности зависит возможность появления трещин в металле. Если теплопроводность низкая, то риск возникновения трещин увеличивается. Так, легированные стали имеют теплопроводность, которая в пять раз меньше, чем теплопроводность меди и алюминия. Размер теплоемкости влияет на уровень расходуемого топлива на нагрев заготовки до определенной температуры. У металлических сплавов удельная теплоемкость находится в пределах 100-2000 Дж/(кг*К). У большинства металлов теплоемкость составляет 300–400 Дж/(кг*К). Электрические свойства материалов характеризуются наличием носителей зарядов электронов или ионов и свободой их передвижения под действием электрического поля. Высокие энергии ковалентной и ионной связи сообщают материалам с этими типами связи свойства диэлектрика. Их слабая электрическая проводимость обусловлена влиянием примесей, причем под влиянием влаги, образующей с примесями проводящие растворы, электропроводность таких материалов возрастает. Материалы с разными типами связи имеют различные температурные коэффициенты электросопротивления: у металлов он положителен, у материалов с ковалентным и ионным типом связи – отрицателен. При нагреве металлов концентрация носителей зарядов – электронов не увеличивается, а сопротивление их движению возрастает из-за увеличения амплитуд колебаний атомов. В материалах с ковалентной или ионной связью при нагреве концентрация носителей зарядов повышается настолько, что нейтрализуется влияние помех от увеличения колебаний атомов.