金属的导电性与导热性.
金属导热件及金属导电性
金属导热件及金属导电性导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。
材料的导热性用热导率(劝;称才热系数)A来表示。
材料的热导率越大,说明导热性越好。
极来说,金属越纯,其导热能力越大,金属的导热能力以银为最好,铜、铝次之。
常用金属的热导率。
合金的导热性比纯金属差,金属及合金的热导率远高于非金属材料。
在制定各类热加工‘L艺(焊接、铸造、锻造和热处理)时,必须考虑材料的导热性,以防护材料在加热或冷却过程rV,出于表面和内部产生温差不同形成过大的内应力而引起材料发生变形或开裂。
金属传导电流的能力叫导电件,一般用电阻率表示。
电阻率越小,分属的导电性越好。
通常金属的电阻率随温皮升高而增加,而非金属材料则与此相反。
金属一般只有良Af的导电件,银的导电性最好,铜、铝次之。
导电性勺导热性一样,是随台金成分的复杂化而降低的.因而纯金属的导电性总比合企要好。
工程和电器设备巾常用钢和铝作为导电材料。
导电性能差的高电阻合金,如康铜、锰钢及镍铬合台等,可用于制造仪表零件和电炉加热元件。
常用金属的电阻率如表14所示。
高分广材料都是绝缘体,但省的南分子复合材料也有良好的导电性。
陶瓷材料虽然也是良好的绝缘体,但某些特殊成分的陶瓷却是有一定导电性的半导体。
金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。
一般来说,金属受热时膨胀而体积增大,冲却时收缩而体积缩小。
材料的热膨胀性通常用线膨胀系数表示,常用金属的线膨胀系数。
在实际工作中考虑热膨胀性的地方颇多,例如铺设钠执时,在两根钢轨衔接处应留有一定的空隙,以便使钢轨在长度方向有膨胀的余地;轴与轴瓦之间要根据线膨胀系数来控制其间隙尺寸;在制订焊接、热处理、铸造等工艺时必须考虑材料的热膨胀影响,以减少工件的变形和开裂;乔异种金属焊接呻,常因材料的热膨胀性相差过大而使焊件变形改破坏;测量工件的尺寸时也要注意热胀的因素,以减少测量误差。
对精密仪器或机器的零件,线膨胀系数是—个非常重要的性能指标。
金属的导电性与导热性.
金属的导电性与导热性姓名:马丽萍物理教育 Z1101班金属的导电性与导热性物理系Z1101班马丽萍一、导电性物体传导电流的能力叫做导电性。
各种金属的导电性各不相同,通常银的导电性最好,其次是铜和金。
固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移,通常以一种类型的电荷载体为主,如:电子导电,以电子载流子为主体的导电;离子导电,以离子载流子为主体的导电;混合型导体,其载流子电子和离子兼而有之。
除此以外,有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的,而是电场作用下诱发固体极化所引起的,例如介电现象和介电材料等。
1.1 导电的概述导电即是让电流通过1.2导电性的解释物体导电的能力。
一般来说金属、半导体、电解质和一些非金属都可以导电。
非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的,如金属含有大量的自由电子,就容易导电,而大多数非金属由于自由电子数很少,故不容易导电。
石墨导电,金刚石不导电,这就是晶体结构原因。
电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生阴阳离子从而具有了导电性。
1.3理论由来最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。
假定在金属中存在有自由电子,它们和理想气体分子一样,服从经典的玻耳兹曼统计,在平衡条件下,虽然它们在不停地运动,但平均速度为零。
有外电场存在时,电子沿电场力方向得到加速度a,电子产生定向运动,同时电子通过碰撞与组成晶格的离子交换能量,而失去定向运动,从而在一定电场强度下,有一平均漂移速度。
根据经典理论,金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟,但是在实验上并没有观察到,这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。
根据费米统计,只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。
另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距,而按照经典理论,不能解释电子为什么会有如此长的自由程。
金属的导电性和导热性关系
金属的导电性和导热性关系金属电导和导热系数(也叫热导)之间有数学关系,叫做魏德曼—弗兰兹定律(Wiedemann-Franz Law):在不太低的温度下,金属的导热系数与电导率之比正比于温度,其中比例常数的值不依赖于具体的金属。
用公式表示即为:,其中为导热系数,为电导率,为一个不依赖于具体金属而与温度有关的常数。
之后洛伦兹(Lorenz)将这个公式推广为:,为热力学温度,为洛伦兹常数。
.当然,这个规律只是在温度较高的情况下成立,在温度较低时,就不再是常数了。
通常的金属材料可以这样来看待,原子核和内壳层电子组成的原子实(也可以简称为原子)因为它们之间的相互吸引作用(离子晶体是库伦作用、原子晶体是化学键作用,分子晶体是范德瓦耳斯力或氢键作用)按照规则排布(不考虑缺陷),不能随便运动(不然的话材料就散开,不再是固体了),最外层电子受原子核的束缚作用较小,可以在整个金属中自由运动(量子力学能带理论的结果)。
在通常的金属材料中(不考虑重费米子金属、半金属等复杂情况),起导电作用的是自由电子,在电场的作用下,自由电子会沿着电场的反方向运动(其实是一个费米球漂移,用玻尔兹曼方程描述,这里可以简单地这么理解),自由电子越多,受到的散射(受到晶格缺陷等障碍阻止其沿着电场方向运动,这些散射也是电阻产生的根源)越少,导电性就越好。
而在通常金属中起导热作用的有两个部分。
其一也是自由电子,热电子会在温度场下扩散(也用玻尔兹曼方程描述,把电场变成温度梯度场即可)。
简单地说就是温度高的自由电子会运动加快,它们会迅速向四处扩散,和冷电子(温度低的电子)通过碰撞交换能量,把热量传导开来。
同导电性一样,自由电子越多,受到的散射越少,电子的导热性就越好。
其二是晶格振动,在金属(其他晶体材料也是一样)中,原子实虽然不能自由运动,但它们可以在格点(晶体结构给他们规定的准确位置)周围作微小的集体振动(原子之间是有相互作用的,就相当于手拉着手,一个原子振动也会带动其他原子振动),形成格波(类似于集体舞),可以把它们看成一种准粒子(其实并不存在,但和粒子的作用一样)——声子。
金属是什么材料
金属是什么材料
金属是一种晶体结构的材料,具有良好的导电性、导热性和可塑性。
它们通常由金属元素或合金组成,是地球上最常见的材料之一。
金属的晶体结构是由原子的紧密排列形成的。
每个金属原子都与它周围的几个相邻原子紧密相连,形成一个平衡稳定的结构。
这种紧密排列的结构使得金属具有高度的强度和韧性。
与此同时,金属的电子结构使得它们具有良好的导电性和导热性。
金属的电子外壳中的自由电子可以在原子之间自由移动,从而产生电流和热传导。
金属的导电性使得它们在电子器件、电线和电路中广泛应用。
铜和铝是常见的导电金属,它们被广泛用于制造电线和电缆。
金属的导热性使得它们在热交换和热传导领域有着重要的应用。
铜和铝也常用于制造散热器和热交换器。
金属的可塑性是指金属可以在外力的作用下变形而不破裂。
这是由于金属晶体结构中原子之间有较高的可移动性。
通过加热或应力作用,原子可以逐渐移动并改变位置,从而使金属发生塑性变形。
这使得金属成为锻造、挤压和拉伸等工艺的理想材料。
例如,金属常用于制造汽车、飞机和建筑结构等需要强度和韧性的产品。
金属还具有其他一些重要的性质。
它们具有良好的耐腐蚀性,可以在各种环境条件下保持较长时间的稳定性。
金属还具有良好的反射性和吸收性,使它们在光学和电磁波应用中有着广泛
的应用。
总之,金属是一种具有晶体结构、良好的导电性、导热性和可塑性的材料。
它们在各个领域都有重要的应用,从电子器件到机械制造,从建筑结构到热交换装置。
金属的多种性质使得它们成为人类社会发展不可或缺的材料之一。
金属的导电性与热导性
金属的导电性与热导性金属作为一种重要的材料,具有优异的导电性和热导性,广泛应用于电子、能源、建筑等领域。
本文将介绍金属的导电性与热导性的原理和特点,并探讨其应用。
一、导电性原理和特点1.1 导电性原理金属的导电性是由其晶体结构和电子结构决定的。
金属晶体由正离子核和自由电子云组成,自由电子能在晶体中自由运动,形成电子气。
当外加电场作用于金属中时,电子气会在导电体内形成电流,从而实现电能的传导。
1.2 导电性特点金属的导电性具有以下特点:首先,金属的导电性较好,能够传导电流,并且电阻较低。
这是因为金属中存在大量自由电子,电子之间的相互作用较弱,电子能够自由运动,形成连续的电流。
其次,金属的导电性具有良好的稳定性。
金属导体在通电时不易发生电子散射、热扩散等现象,能够稳定地传导电流。
最后,金属的导电性随着温度的升高而略有下降。
这是由于温度升高会导致金属晶格振动增大,影响了电子的自由运动。
二、热导性原理和特点2.1 热导性原理金属的热导性是由其分子及电子的传导贡献决定的。
金属中的自由电子能够在外加温度梯度作用下传递热能,实现热量的导热。
2.2 热导性特点金属的热导性具有以下特点:首先,金属的热导性较好,能够迅速传递热量。
金属中的自由电子具有高速度,能够迅速传递热能,使热量快速传导。
其次,金属的热导性具有较高的热传导率。
热传导率是衡量物质导热能力的重要指标,金属的热传导率较高,能够迅速传递热量。
最后,金属的热导性受到材料的晶格结构和温度的影响。
晶格结构的不完整、缺陷会影响金属的热导性能力,而温度的升高会影响金属颗粒振动,从而影响热量的传导。
三、导电性与热导性的应用3.1 电子领域金属的导电性使其成为电子器件制造中重要的材料。
电子器件中的导线、电极通常采用金属材料,以实现电流的传导和电能的转换。
此外,金属材料在集成电路、电子元件等领域也有广泛的应用。
3.2 能源领域金属的导电性和热导性在能源领域具有重要应用。
金属及其化合物知识点总结
金属及其化合物知识点总结一、金属的性质1. 金属的物理性质金属具有良好的导电性和导热性,是导电体和导热体。
金属的导电性是由于其内部原子间的电子迁移,形成了自由电子,使得金属具有良好的导电性。
金属的导热性也是由于金属内部自由电子的迁移和传导。
此外,金属还具有良好的延展性和塑性,可以被拉伸成细丝或者压延成薄片。
金属的延展性和塑性与其晶体结构有关,金属的晶体结构呈“紧密堆积”的排列方式,使得原子之间有很多可移动的空间,从而具有良好的延展性和塑性。
2. 金属的化学性质金属具有一系列特有的化学性质,包括金属的活性以及与非金属的反应等。
金属的活性通常表现为金属与非金属反应,例如金属和氧气、卤素、水等发生化学反应。
不同金属的活性也不同,一般来说,金属在周期表中位于左下方的元素活性较大,而位于右上方的元素活性较小。
金属通常以阳离子的形式存在,金属的阳离子在水溶液中具有还原性,可以参与还原反应。
二、金属的提取和制备1. 金属的提取金属的提取通常分为两种方式,一种是冶炼法,另一种是电解法。
冶炼法主要针对于较活泼的金属,通过加热矿石和还原剂,将金属从矿石中提取出来;电解法主要用于提取贵金属和稀有金属,通过在电解槽中将金属离子还原成金属。
在提取过程中,需要注意对环境的保护,防止对环境造成污染。
2. 金属的制备金属的制备方法有多种,例如焊接、熔炼、粉末冶金等。
焊接是一种利用热能和压力将金属或非金属材料连接在一起的工艺,常用于制造各种结构和设备;熔炼是将金属加热至熔点,然后铸造成所需要的形状;粉末冶金是一种利用粉末冶金技术制备金属和金属合金的工艺,在制备过程中需要注意控制粉末的大小和成分比例,以获得理想的金属制品。
三、常见金属及其化合物1. 铁及其化合物铁是一种重要的金属材料,具有良好的导热性和可塑性。
铁的化合物有氧化铁、铁矿石等,氧化铁广泛应用于建筑和油漆颜料生产中。
铁还可以与碳和其他元素形成不同种类的合金,如碳钢、不锈钢等,这些合金具有优良的力学性能和腐蚀抗性,在工业和建筑领域有广泛的应用。
金属冶炼中的导电性与导热性
测量条件:在室温下进行测 量
测量方法:使用电阻率测量 仪和热导率测量仪
测量结果:金属冶炼后导电 性和导热性均有所提高
影响因素:金属冶炼过程中 的温度、压力和化学成分等
PART FIVE
导电性与导热性是金属冶炼中的两个重要参数
导电性影响金属的电化学性能,如电导率、电阻率等
导热性影响金属的热力学性能,如热导率、热扩散系数等
导电性与导热性之间存在一定的关联性,如导电性好的金属材料通常导热性也较好
导电性与导热性的关联性对于金属材料的选择和应用具有重要意义
导电性:金属在冶炼过程中需要良好的导电性,以保证电流的稳定传输和电能的有效 利用。
导热性:金属在冶炼过程中需要良好的导热性,以保证热量的均匀分布和温度的有 效控制。
关联性:导电性和导热性在金属冶炼工艺中具有密切的关联性,良好的导电性和导热 性可以保证冶炼过程的顺利进行和金属质量的提高。
导电性与导热性相互影响,共同影响金属冶炼过程中的能量转 换和传输效率
提高导电性和导热性可以提高金属冶炼的效率和质量
降低导电性和导热性可以减少金属冶炼过程中的能量损失和污 染排放
导电性与导热性是金属材料性能的两个重要指标 导电性是指金属材料在电场作用下的导电能力 导热性是指金属材料在温度梯度作用下的传热能力
金属的晶体结 构:金属的晶 体结构会影响 其导热性,如 晶格常数、晶 格缺陷等
金属的温度: 金属的导热 性随温度的 升高而增加
金属的纯度: 纯度越高的 金属,其导 热性越好
金属的表面状 态:金属的表 面状态会影响 其导热性,如 表面粗糙度、 表面氧化等
热处理:金属在加热或冷却过程中,导热性可以影响其性能和形状 热交换器:金属导热性用于制造高效热交换器,如汽车散热器、空调等
初三化学金属的导电导热性解析
初三化学金属的导电导热性解析金属是一类常见的物质,在日常生活中有着重要的应用。
而金属的导电导热性质是金属材料独特之处,本文将对初三化学中金属的导电导热性进行解析。
导电性是指物质传递电流的能力,而导热性是指物质传递热量的能力。
在化学中,金属是导电导热性最好的物质之一,这与金属的特殊结构密切相关。
一、金属的结构金属的原子结构决定了其导电导热性。
金属结构由紧密堆积的正离子核和自由移动的电子构成。
电子在金属中可以自由移动,形成了电子云,这种电子的自由运动是金属导电导热的重要原因。
二、导电性原理金属的导电性是因为它的原子结构中具有可以自由移动的导电电子。
当金属材料受到电场的作用时,自由电子受到推动作用,形成了电子流,从而实现了电流的传递。
金属导电性的大小与金属内部的导电电子数密切相关。
对于相同体积的金属,其导电性随电子数的增加而增加。
例如,在周期表中,铜的导电性就比锌要好,这是因为铜原子中的导电电子数量较多。
三、导热性原理金属具有良好的导热性,也是由于金属结构中的自由移动的电子。
当金属材料受到热量作用时,自由电子会带走热量,并迅速传递给其它部分。
这种电子的自由移动使得金属在温度差的作用下能够快速均热,从而实现了导热。
金属导热性的大小与金属内部自由电子的迁移能力有关。
导热性好的金属往往具有较高的电子迁移率。
例如,铜是导热性最好的金属之一,其原因是铜原子中的自由电子迁移能力较强。
四、金属导电导热性的应用金属的导电导热性在日常生活中有着广泛的应用。
以下是一些例子:1. 电线:由于金属的良好导电性,铜制电线常用于电力传输。
电线通过导电性将电能从发电厂传输到家庭和工业设施。
2. 电子器件:许多电子器件中金属的导电导热性是必要的。
例如,集成电路中的金属导线用于在芯片上传递电信号。
金属散热片则用于导热,保持电子器件的正常工作温度。
3. 锅具:由于金属的导热性,许多厨房用具都是金属制成的。
厨房用具的金属底部可以快速均热,使食物迅速加热。
金属具有什么四大特性
金属四大特性
金属:具有导电性、导热性、硬度大、强度大、密度高、熔点高、有良好的金属光泽等物理性质;同时,金属的化学性质活泼,多数金属可与氧气、酸溶液、盐溶液反应。
值得强调的是,一些金属具有特殊的物理性质,如:钨的熔点极高,铜的导电性良好,金的展性好,铂的延性好,常温下的汞是液态等。
此外,合金相对于金属,具有更好的耐腐蚀性、硬度和强度更大、熔点低等特性。
扩展资料:
在自然界中,绝大多数金属以化合态存在,少数金属例如金、银、铂、铋以游离态存在。
金属矿物多数是氧化物及硫化物,其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。
属于金属的物质有金、银、铜、铁、锰、锌等。
在一大气压及25摄氏度的常温下,除汞(液态)外,其他金属都是固体。
大部分的纯金属是银白(灰)色,只有少数不是,如金为黄赤色,铜为紫红色。
金属大多带“钅”旁。
除锡、锑、铋等少数几种金属的原子最外层电子数大于或等于4以外,绝大多数金属原子的最外层电子数均小于4,主族金属原子的外围电子排布为ns1或ns2或ns2 np(1-4)。
过渡金属的外围电子排布可表示为(n-1)d(1-10) ns(1-2)。
主族金属元素的原子半径均比同周期非金属元素(稀有气体除外)的原子半径大。
金属材料特点
金属材料特点金属材料是一类具有特殊物理和化学性质的材料,具有以下特点:1. 密度高:金属材料的原子之间通常以紧密堆积的方式排列,因此金属材料的密度较高。
例如,铁的密度为7.87克/立方厘米,铝的密度为2.7克/立方厘米。
这使得金属材料在相同体积下能够承受更大的负荷。
2. 导电性好:金属材料中的自由电子可以自由流动,使得金属具有优良的导电性。
这也是为什么金属常被用于制造导线和电子元件的原因。
此外,金属材料还具有良好的热导性,能够迅速传递热量。
3. 导热性好:金属材料具有良好的热导性,能够迅速传递热量。
这使得金属材料常被用于制造散热器、锅具等需要快速传热的物品。
4. 延展性好:金属材料具有良好的延展性,可以在外力作用下发生塑性变形而不断延展。
这使得金属材料在加工过程中能够很容易地进行压延、拉伸、弯曲等加工操作。
5. 韧性好:金属材料具有良好的韧性,能够在外力作用下发生塑性变形而不断延展,同时能够吸收冲击能量,不易断裂。
这使得金属材料在制造结构件和承受大荷载的部件时具有很大的优势。
6. 熔点高:金属材料通常具有较高的熔点,这是由于金属原子之间的相互作用力较强所致。
例如,铁的熔点为1538摄氏度,铜的熔点为1083摄氏度。
这使得金属材料在高温环境下能够保持稳定性。
7. 可塑性好:金属材料具有良好的可塑性,可以在外力作用下发生塑性变形。
这使得金属材料在加工过程中能够很容易地进行成型、切削、焊接等加工操作。
8. 耐腐蚀性好:金属材料通常具有较好的耐腐蚀性,可以抵抗大气、水、酸碱等介质的侵蚀。
然而,一些金属材料如铁在潮湿环境下容易发生氧化腐蚀,因此需要进行防护和涂层处理。
9. 可回收性好:金属材料具有良好的可回收性,可以通过熔炼和再加工等方法进行循环利用。
这有助于减少资源的消耗和环境的污染。
金属材料具有密度高、导电性好、导热性好、延展性好、韧性好、熔点高、可塑性好、耐腐蚀性好和可回收性好等特点。
这些特点使得金属材料在各个领域中都有广泛的应用,包括制造业、建筑业、电子业、航空航天业等。
金属与非金属的区别
金属与非金属的区别金属和非金属是化学元素的两大类别,它们在性质和用途上有着明显的区别。
本文将从物理性质、化学性质和应用领域等方面对金属和非金属进行比较,以便更好地理解它们之间的差异。
一、物理性质的区别1. 导电性和导热性:金属具有良好的导电性和导热性,是优良的导体,能够传递电流和热量;而非金属通常是绝缘体或半导体,导电导热性较差。
2. 光泽度:金属具有金属光泽,表面光滑闪亮;非金属则多呈现无光泽或呈现其他特殊的光泽。
3. 延展性和韧性:金属具有良好的延展性和韧性,可以被拉伸成细丝或轧制成薄片;而非金属通常脆性较大,不具备这种性质。
4. 密度:金属的密度一般较大,比如铁、铜等;而非金属的密度一般较小,如氧气、氮气等。
5. 熔点和沸点:金属的熔点和沸点一般较高,如铁的熔点为1535摄氏度;非金属的熔点和沸点一般较低,如氧气的熔点为-218.8摄氏度。
二、化学性质的区别1. 金属通常具有较强的还原性,易失去电子形成阳离子;非金属通常具有较强的氧化性,易获得电子形成阴离子。
2. 金属与非金属在与氧气反应时的性质也有所不同,金属通常会被氧化形成金属氧化物,而非金属通常会与氧气发生还原反应。
3. 金属通常具有较强的金属活性,易与其他物质发生反应;非金属的活性较弱,不容易与其他物质发生反应。
4. 金属通常具有较强的耐腐蚀性,能够抵抗大部分化学物质的侵蚀;非金属的耐腐蚀性较差,容易受到化学物质的侵蚀。
5. 金属通常具有较高的氧化态,易形成阳离子;非金属通常具有较低的氧化态,易形成阴离子。
三、应用领域的区别1. 金属广泛应用于工业生产、建筑、交通运输等领域,如铁、铜、铝等;非金属则主要用于化工、电子、医药等领域,如氧气、氮气、碳等。
2. 金属材料常用于制造机械设备、建筑结构、电线电缆等;非金属材料常用于制造化学试剂、半导体材料、医药原料等。
3. 金属材料具有较好的强度和韧性,适用于承受较大的力和压力;非金属材料通常具有较好的绝缘性能和化学稳定性。
金属的性质及其应用
金属的性质及其应用金属是一类重要的物质,它们具有独特的性质和广泛的应用。
本文将探讨金属的性质,并且介绍其在不同领域中的应用。
一、金属的性质1. 密度高:金属的原子排列紧密,使得金属具有较高的密度。
这使得金属在建筑、交通工具和机械工程等领域中能够提供强大的支持和结构支撑。
2. 导电性好:金属中的自由电子可以在原子间自由移动,使得金属具有良好的导电性。
这使得金属在电子设备、电力传输和电子工业中有着广泛应用。
3. 导热性好:金属的自由电子可以传递热能,使金属具备良好的导热性。
这使得金属在制冷、加热设备以及热能传输领域中发挥重要作用。
4. 可塑性好:金属具有良好的可塑性,可以被锻造、拉伸和压制成各种形状,这使得金属制品在制造业中广泛应用。
5. 可溶性:许多金属可以溶于液体中,这使得金属在化学和冶金工艺中发挥重要作用。
二、金属的应用1. 建筑领域:金属广泛应用于建筑领域,如钢铁结构、铝合金门窗和金属屋顶等。
金属的高密度、耐用性和强度使其成为支持和保护建筑物的理想选择。
2. 交通工具:金属在汽车、火车和飞机等交通工具制造中具有重要地位。
金属的高强度和抗腐蚀性能使交通工具能够承受重负荷和恶劣环境。
3. 电子行业:金属在电子器件的制造中非常重要。
例如,铜用于电线电缆,铝用于散热器和外壳,金用于连接器。
金属的导电性和导热性使其成为电子行业的核心材料。
4. 化工领域:金属在化工工业中有着广泛的应用。
铁、铜、铬等金属是许多催化剂的重要组成部分,用于加速化学反应。
此外,钢铁在建筑物和仓库的结构中也是必不可少的。
5. 医疗器械:金属在医疗器械方面扮演着重要的角色。
例如,不锈钢在手术工具和人工关节中应用广泛。
金属的抗菌性和稳定性使其成为医疗行业的首选材料。
6. 能源领域:金属在能源生产和储存方面具有重要应用。
例如,银和铝用于太阳能电池板,铅酸电池中使用铅和铅合金。
这些金属在可再生能源和储能技术中发挥着重要的作用。
结论金属具有独特的性质和广泛的应用,这使得其在各个领域中扮演着重要的角色。
初中一年级化学金属的性质和反应
初中一年级化学金属的性质和反应金属是我们日常生活中常见的物质,它们在我们的生活和工业中发挥着重要的作用。
本文将探讨初中一年级化学中金属的性质和反应。
一、金属的性质金属具有以下几个显著的性质:1. 导电性:金属是良好的导电体。
这是由于金属中自由电子的存在。
当外部施加电压时,自由电子能够移动,从而产生电流。
2. 导热性:金属也是良好的导热体。
与导电性类似,金属中的自由电子能够传递能量,并迅速将热量从一个地方传到另一个地方。
3. 延展性和延展性:金属具有较高的延展性和延展性,可以被拉伸成细丝或者被锤击成薄片,这是由于金属中原子之间的金属键的特殊性质所致。
4. 金属光泽:金属表面呈现出光泽,这是由于金属中自由电子的运动所造成的。
二、金属的反应1. 金属与酸的反应:大部分金属可以与酸反应,产生氢气和相应的盐。
这是因为金属能够失去电子,与酸中的氢离子结合形成氢气。
例如,锌与盐酸反应:Zn + 2HCl → ZnCl2 + H22. 金属与水的反应:部分金属可以与水直接反应。
通常,活泼金属如钠、钾等会与水剧烈反应,产生氢气和相应的碱。
例如,钠与水反应:2Na + 2H2O → 2NaOH + H23. 金属与氧的反应:部分金属与氧反应,产生金属氧化物。
例如,铁与氧反应:4Fe + 3O2 → 2Fe2O34. 金属与非金属的反应:金属通常与非金属反应,形成离子化合物。
在反应中,金属会失去电子,并与非金属中的阴离子结合。
例如,钠与氯反应:2Na + Cl2 → 2NaCl三、金属的应用金属在我们的生活中有着广泛的应用。
下面介绍几个常见的金属及其应用:1. 铁:铁是一种常见的金属,广泛应用于建筑、制造和运输等领域。
例如,钢材是铁与一定比例的碳和其他元素合金化得到的,具有优异的强度和韧性,用于制造建筑结构和机械设备。
2. 铝:铝是一种轻便、耐腐蚀的金属,被广泛用于制造飞机、汽车、包装材料和家电等。
铝也具有良好的导电性和导热性,因此也用于制造电线和散热器等。
金属材料性能
金属材料性能
金属材料是一类以金属元素为主要成分的材料,具有许多独特的性能。
以下将介绍几种常见的金属材料性能:
1. 导电性能:金属材料是良好的导电材料,因为金属具有自由电子。
这使得金属在电流的通导能力上表现出色,被广泛应用于电力输送、电子设备和电子电路中。
2. 导热性能:金属材料具有很高的导热性能,可以快速传导热量。
这使得金属材料常用于导热器、散热器和制冷设备等需要快速传热的应用。
3. 强度和硬度:金属材料通常具有较高的强度和硬度,可以经受较大的外力作用而不容易变形或破裂。
这使得金属材料适用于承受重负荷和高强度工作环境的结构材料,如建筑桥梁、汽车零部件等。
4. 塑性:金属材料具有较好的塑性,即在外力作用下具有可塑性,能够发生一定的塑性变形。
这使得金属材料易于加工成各种形状,如拉伸、压缩和弯曲等,广泛应用于制造业中。
5. 耐腐蚀性能:许多金属材料具有良好的耐腐蚀性能,可以抵御一些腐蚀介质的侵蚀,因此适用于制造耐腐蚀设备和结构,如化工设备、海洋工程等。
6. 密度:金属材料的密度通常较大,但相比于其他一些材料,如陶瓷和聚合物材料,金属材料的密度相对较低。
这使得金属
材料适用于需要同时满足强度和轻量化要求的应用,如航空航天和汽车制造等。
7. 熔点:金属材料的熔点通常较高,使其能够在高温下保持其结构和性能的稳定性。
这使得金属材料可以应用于高温环境和高温工艺中,如航空发动机部件、高温炉子等。
总的来说,金属材料具有导电性、导热性、强度和硬度、塑性、耐腐蚀性、密度和熔点等特点,使其在工程领域中有着广泛的应用。
金属和非金属的区别
金属和非金属的区别金属和非金属是在化学元素分类中常见的两大类别。
它们在物理和化学特性上存在显著的区别。
本文将探讨金属和非金属之间的一些主要区别。
一、物理性质的区别1. 导电性和导热性:金属具有良好的导电和导热性能,而非金属则通常是差或无导电导热性。
这是由于金属中的自由电子可以自由移动,而非金属中的电子则更紧密相连。
2. 外观:金属通常呈现金属光泽,具有金属的光亮表面。
非金属则具有各种外观,如固体、液体或气体状态,表面可能是粗糙、无光泽或有颜色。
3. 密度和硬度:一般来说,金属具有较高的密度和较高的硬度,而非金属相对较低。
金属的原子通常更紧密堆积,而非金属的原子结构则相对较松散。
4. 熔点和沸点:金属的熔点和沸点较高,而非金属通常具有较低的熔点和沸点。
这是因为金属的结构较为紧密,需要更高的温度来使金属原子脱离彼此连接。
二、化学性质的区别1. 反应性:金属通常具有较强的还原性,容易失去电子而形成阳离子。
非金属则通常具有较强的氧化性,容易接受电子而形成阴离子。
2. 与氧的反应:金属与氧气反应会形成金属氧化物,而非金属与氧气反应会形成非金属氧化物。
例如,钠与氧气反应形成氧化钠(Na2O),而硫与氧气反应则会形成二氧化硫(SO2)。
3. 与水的反应:大多数金属与水反应会产生氢气和金属氢氧化物。
非金属通常无法与水反应。
4. 与酸的反应:金属可以与酸反应放出氢气,形成相应的盐。
非金属通常无法与酸反应。
三、用途和应用的区别1. 金属:由于金属的强度、导电性和导热性,它们广泛应用于建筑、电子、汽车制造、航空航天等领域。
常见的金属包括铁、铜、铝和钢等。
2. 非金属:非金属广泛应用于化工、家居、电子设备和隔热材料等领域。
非金属如碳、氧、硫和磷等在地球上的存在形式非常丰富。
综上所述,金属和非金属之间存在许多明显的区别,包括物理性质、化学性质和应用领域等方面。
对于化学元素的分类和理解,金属和非金属的区别具有重要的意义。
通过深入研究这些特性,我们可以更好地利用它们的性质并且探索新的应用领域。
金属的物理性质.
主要性能
熔点低
光泽好、耐磨、 易加工 光泽好、耐磨、 易加工
主要用途
焊接金属
金饰品、 钱币、 电子元件 金饰品
18K黄 金、银、 金 铜 18K白 金、铜、 金 镍、锌 武德 合金 铋、铅、 锡、镉
熔点低
制电路保险 丝、自动灭 火和防爆安 全装置等
合金 主要成分 黄铜 铜、锌
主要性能
主要用途
合金 主要成分
球墨 铸铁 铁、碳、 硅、锰 铁、锰、 碳 主要性能 机器强度 好 韧性好、 硬度大
主要用途
在某些场合 可代替钢 钢轨、挖掘机铲斗 、坦克装甲、 自行车架
锰钢 不锈 钢
硬铝
铁、铬、 镍
铝、铜、 镁、硅
抗腐蚀 性好
强度和硬 度好
医疗器械、炊具、 容器、反应釡
火箭、飞机、轮船 等制造业
合金 主要成分
(2)典型用途:利用金属锡(Sn)的熔点 比较低,用来焊接金属,保险丝
1. 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁 制而不用铅制? 2. 银的导电性比铜好,为什么电线 一般用铜制而不用银制? 3. 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不 用锡制?如果用锡制,可能出现 什么情况? 4. 为什么有的铁制品如水龙头等要 镀铬?如果镀金怎么样?
硬铝 硬度大 强度高 密度小
4 .钛和钛的合金
• • • • • • 储量丰富 高于铜、锌、锡铅等金属 机械性能好 可塑性好,易于加工 强度高 是不锈钢的3.5倍,铝合金的1.3倍。 耐腐蚀 在空气中非常稳定,对海水特别稳定 密度小 4.51g/cm3 耐热耐低温 在-200℃——600℃ 都有较好的 性能 • 与人体组织有较好的相容性。
二.合金
1.合金:由一种金属和其他金属
金属具有什么性质
金属具有什么性质
金属是指具有良好的导电性和导热性,有一定强度和塑性,并具有光泽的物质,如铝、铁、铜等。
金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类:以铁或以铁为主而形成的物质称为黑色金属,如钢和生铁;除黑色金属以外的其他金属称为有色金属,如铜、铝、金、银等。
一、金属的物理性质
1、具有良好的导电和导热性能;
2、表面具有特有的色彩和光泽;
3、具有良好的延展性,易于加工成形;
4、可以制成金属间化合物,可以与其他金属或非金属在熔融态下形成合金,以改善金属的性能;
5、表面工艺性能优良,可以进行各种装饰工艺以获得理想的表面质感。
二、金属的化学性质
金属的化学性质一般体现在3个方面,分别是金属与氧气的反应、金属与酸的反应以及金属与盐溶液的反应。
下面举几个例子讲解一下:
1、金属与氧气的反应。
金属钠与镁可以常温下就与氧气发生反应,生成金属氧化物。
铜需要加热才能与氧气发生反应,生成氧化铜,而金与氧气即使在高温条件下也不能发生反应(所以常说真金不怕火炼,但是真金不怕火炼是说金的化学性质稳定,并不是说黄金的熔点高)。
铝是比较耐腐蚀的金属,原因是铝能与空气中氧气发生反应,生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止反应的进行。
2、金属与酸反应。
之前学过的实验室制取氢气,用锌与硫酸反应。
说明金属是能与酸反应产生氢气的,其他的金属也是一样的。
3、金属与盐溶液反应。
这种混合可以产生好多意想不到的结果,不过需要借助化学实验,这里就不做过多说明了,有兴趣的小伙伴可以试试啦。
金属的导电性与热导率
金属的导电性与热导率导电性和热导率是描述金属材料特性的重要参数。
导电性指的是金属对电流的传导能力,热导率则表示金属对热量传递的能力。
这两个参数对于金属的应用广泛,包括电子设备、电线、加热器和散热器等。
首先,我们来看金属的导电性。
金属具有良好的导电性是因为它们的原子排列方式。
在金属中,金属原子形成了一个三维的结晶网格,其中每个原子都与周围的原子通过共有电子来维持稳定。
这些可自由移动的电子被称为自由电子,它们在金属中形成电子气,从而使电流在金属中得以传导。
这种结构也解释了为什么金属是良好的导体,而非金属材料如塑料和木材则较差。
金属的导电性可以用电导率来度量,电导率是指单位长度和单位横截面积上的电阻。
电导率通常用西门子/米(S/m)来表示。
电导率越高,金属的导电性就越好。
金属的导电性受多个因素影响。
首先是自由电子的浓度。
自由电子的浓度越高,金属的导电性就越好。
例如,铜和银都有很高的电导率,这是因为它们有很多自由电子。
其次是自由电子的迁移率,即自由电子的移动速度。
自由电子在金属中碰撞会导致电流的阻碍,而自由电子的迁移率越高,碰撞的几率就越小,从而导电性就越好。
此外,杂质和缺陷也会对金属的导电性产生影响。
杂质和缺陷会散射自由电子,使得电流传输受阻,导致电导率降低。
这也是为什么纯度高的金属通常具有较好的导电性。
除了导电性之外,金属的热导率也是重要的特性。
热导率是指单位长度和单位横截面积上的热阻。
热导率通常使用瓦特/米-开尔文(W/m-K)来表示。
热导率越高,金属的热导性就越好。
金属的热导率与导电性有很大关联,因为它们都涉及到自由电子的移动。
自由电子在金属中不仅能够传递电流,也可以传递热量。
当金属受到热量作用时,自由电子会通过碰撞将热量传递给其他自由电子,最终将热量从一个位置传递到另一个位置。
金属的原子结构也对热导率产生影响。
比如,金属原子之间的距离越小,热导率就越高。
这是因为更小的距离意味着自由电子之间的碰撞更频繁,从而更有效地传递热量。
金属与非金属的区别
金属与非金属的区别金属和非金属是化学中常见的两种物质类型,它们在性质、结构和用途上存在着显著的差异。
本文将从几个方面探讨金属和非金属的区别。
一、性质差异1. 导电性:金属具有良好的导电性,能够自由传导电子。
而非金属则通常是不良导体,只有少数非金属具有导电性,如石墨。
2. 导热性:金属具有良好的导热性,能够迅速传导热量。
非金属的导热性较差,热量传导较慢。
3. 光泽度:金属具有金属光泽,表面光滑且反射光线。
非金属通常没有金属光泽,表面呈现出不同的颜色和质地。
4. 融点和沸点:金属的融点和沸点较高,一般在几百摄氏度以上。
非金属的融点和沸点较低,大部分在室温下就能够存在。
5. 化学活性:金属通常具有较高的化学活性,容易与其他物质发生反应。
非金属的化学活性较低,不容易与其他物质发生反应。
二、结构差异1. 电子结构:金属的原子结构中,外层电子较少,容易失去电子形成阳离子。
非金属的原子结构中,外层电子较多,容易获得电子形成阴离子。
2. 结晶结构:金属的结晶结构通常为紧密堆积,原子之间通过金属键相互连接。
非金属的结晶结构多样,可以是离子晶体、共价晶体或分子晶体。
三、用途差异1. 金属的应用:金属广泛应用于工业、建筑、电子、交通等领域。
例如,铁、铝、铜等金属用于制造机械、建筑材料和电线电缆;金、银、铜等贵金属用于制造珠宝首饰。
2. 非金属的应用:非金属也有广泛的应用领域。
例如,碳用于制造石墨、石墨烯等材料;硅用于制造半导体材料;氧用于维持生命活动。
综上所述,金属和非金属在性质、结构和用途上存在着明显的差异。
了解金属和非金属的区别有助于我们更好地理解和应用这两种物质。
金属材料的物理和化学性质及其在工业应用中的作用
金属材料的物理和化学性质及其在工业应用中的作用金属材料是在金属元素的基础上加工制成的各种形态的材料,其物理和化学性质使得其在各个领域都有着重要的应用。
本文将从金属材料的性质及其在工业应用中的作用两方面进行探讨。
一、金属材料的物理性质1. 导电性金属材料具有良好的导电性,这一特性使得金属材料广泛应用于电路、电器等领域。
比如铜线是电子电器设备中非常重要的通电线材,它的良好导电性能可以充分保证电器设备的正常工作。
2. 导热性金属材料的导热性同样较为优异,其导热系数一般比较高,这种特性使得金属材料在散热、传热等方面有着广泛的应用。
比如,汽车发动机中的散热器就是一种利用金属材料导热性能的散热器材,它能够充分保证发动机的正常工作。
3. 密度金属材料的密度一般比较大,这一特性使得金属材料在强度、刚性等方面有着重要应用。
比如在航空、航天等领域,要求材料的强度和刚性较高,因此金属材料是不可替代的材料。
二、金属材料的化学性质1. 耐腐蚀性金属材料具有一定的耐腐蚀性,这一特性使得金属在化学工业、制药等领域具有广泛的应用。
比如,铜是一种用途广泛的金属材料,在制药、电力、电子电器等领域都有着重要的应用。
2. 可锻性金属材料具有良好的可锻性,这一特性使得金属在机械制造、汽车等领域具有广泛的应用。
比如在汽车制造领域,各种零部件都是采用金属材料制成,金属的可锻性能够满足这些零部件在制作过程中的需求。
3. 坚韧性金属材料的坚韧性具有很高的价值,在工业生产、建筑领域有着广泛的应用。
比如在建筑领域,金属材料的坚韧性能够满足零部件在使用过程中所承受的各种载荷,保障建筑物的安全性。
三、金属材料在工业应用中的作用1. 机械制造金属材料在机械制造行业中扮演着重要的角色,比如汽车行业、航空行业等。
在此领域,金属材料主要用于各种零部件的制造,以及包括车床、钻床、加工中心等工作机床的制造。
2. 能源行业金属材料在能源行业也有重要的应用,比如在化学工业、电力行业等领域,金属材料被广泛应用于化学反应器、电缆、发电机、输电线路等设备的制造。
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金
属
的
导
电
性
与
导
热
性姓名:马丽萍
物理教育 Z1101班
金属的导电性与导热性
物理系Z1101班马丽萍
一、导电性
物体传导电流的能力叫做导电性。
各种金属的导电性各不相同,通常银的导电性最好,其次是铜和金。
固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移,通常以一种类型的电荷载体为主,如:电子导电,以电子载流子为主体的导电;离子导电,以离子载流子为主体的导电;混合型导体,其载流子电子和离子兼而有之。
除此以外,有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的,而是电场作用下诱发固体极化所引起的,例如介电现象和介电材料等。
1.1 导电的概述
导电即是让电流通过
1.2导电性的解释
物体导电的能力。
一般来说金属、半导体、电解质和一些非金属都可以导电。
非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的,如金属含有大量的自由电子,就容易导电,而大多数非金属由于自由电子数很少,故不容易导电。
石墨导电,金刚石不导电,这就是晶体结构原因。
电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生
阴阳离子从而具有了导电性。
1.3理论由来
最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。
假定在金属中存在有自由电子,它们和理想气体分子一样,服从经典的玻耳兹曼统计,在平衡条件下,虽然它们在不停地运动,但平均速度为零。
有外电场存在时,电子沿电场力方向得到加速度a,电子产生定向运动,同时电子通过碰撞与组成晶格的离子交换能量,而失去定向运动,从而在一定电场强度下,有一平均漂移速度。
根据经典理论,金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟,但是在实验上并没有观察到,这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。
根据费米统计,只有在费米面附近的很少一部分电子对比热容有贡献。
另一个困难是根据实验上得到的金属电导率数值估算出的电子平均自由程约等于几百个原子间距,而按照经典理论,不能解释电子为什么会有如此长的自由程。
正是为了解决这个矛盾,结合量子力学的发展,开始系统研究电子在晶体周期场中的运动,从而逐步建立了能带理论。
按照能带理论,在严格周期性势场中运动的电子,保持在一个本征态中,电子运动不受到“阻力”,只是当原子振动、杂质缺陷等原因使晶体势场偏离周期场,使电子运动发生碰撞散射,从而对晶体中电子的自由程给出了正确的解释。
一般金属的电
阻是由于晶格原子振动对电子的散射引起的。
散射概率与原子位移的平方成正比,在足够高的温度下与原子位移成正比;在低温下,只有那些低频的晶格振动,也就是长声学波,才能对散射有贡献,而且随着温度降低,有贡献的晶格振动模式的数量不断减少,呈现出金属电阻率在低温极限下将随温度变化。
实际材料中存在有杂质与缺陷,也将破坏周期性势场,引起电子的散射。
金属中杂质和缺陷散射的影响,一般说来是不依赖于温度的,而与杂质和缺陷的密度成正比,它们是产生剩余电阻的原因。
稀磁合金材料极低温下出现的电阻极小,是电子被磁性杂质散射时伴随有自旋变化的结果,称为近藤效应。
在费米统计和能带论的基础上,发展了金属电导的现代理论。
金属的导电性与温度有关。
通常情况下,金属电阻率正比于温度T。
在低温时,许多金属材料的电阻率随温度按T“规律变化。
在极低温的液氦温度范围,含有微量磁性杂质的稀磁合金材料大都在电阻随温度变化曲线上出现极小值。
金属同时是一个良好的导热体。
维德曼一夫兰兹定律表明,金属的热导率k与电导率正比于温度T,即k/a二LT 式中L=2.22x10一8V2/K,L为一常数,称洛伦兹数。
按照马德森定则,包含少量杂质或缺陷的金属材料,其电阻率P可以写成: P=P0+P1(P1为电阻率中与温度有关的部分;P0为与温度无关的部分,表示杂质与缺陷的影响,是当温度T趋向OK 时的电阻值,称为剩余电阻。
1.4 不导电的物体
金属和非金属的区别从化学性质看金属是金属键连接,而非金属是靠离子键或共价键连接.从物质性质看,金属一般具有导电性,有金属光泽,有延展性.并且大多数是固体只有汞常温下是液体.而非金属大多是绝缘体,只有少数非金属是导体(碳)或半导体(硅).但是由于科学技术的高速发展,它们之间的区别也越来越不明显. 纳米技术的发展更使金属和非金属之间的区别越来越小. 金属一般具有导电性,可见有
不导电的金属。
1.5 金属的导电性
金属之所以可以导电是因为金属内部含有大量的自由电子。
金属具有良好的导电性,其电导率在10欧·厘米以上。
金属中的电流密度J可写成电子电荷e、电子的平均漂移速度尌和电子浓度n的乘积,即:可定义电子平均速度与电场强度E的比值为电子迁移率,这样一来,电导率σ可表为σ=neμ。
在欧姆定律成立的条件下,迁移率μ与电场强度无关,决定于材料的性质。
最早提出的金属导电理论是P.K.L.德鲁德的经典理论。
假定金属中价电子在电场中以同样方式运动,通过碰撞与组成点阵的离子实交换能量;在两次碰撞之间,电子被电场加速。
电子在碰撞与加速这两种作用之下,具有一定的平均速度,即一定的迁移率,从而能解释欧姆定律。
类似的考虑应用到热导理论,可以解释维德曼-夫兰兹定律,
但德鲁德的理论不能解释金属电导率与温度的依赖关系,也不能解释电子具有几百个原子间距的长自由程的实验事实。
这些矛盾直到人们用量子理论系统地研究了电子在晶体中运动的能带理论才得到了解决(见固体的能带)。
能带论指出,导体、半导体、绝缘体导电性是由于它们的能带结构不同造成的。
金属导体具有未被电子填满的能带,这种带中的电子能起导电作用,称为导带。
能带理论还指出,在严格的周期性势场中,电子可保持处于某个本征态,且不随时间改变,也就是说,在严格的周期性势场中电子具有无限长的自由程,不会受到散射。
因此,金属中的电阻并不是由于电子与周期排列的原子的碰撞,而是由于原子在平衡位置附近的热振动(点阵振动)。
使严格的周期性势场遭到破坏,引起散射的结果。
考虑了电子与点阵振动的相互作用,即电子相互作用之后,理论才很好地解释了电导率与温度的关系,以及电子具有几百个原子间距的长自由程的实验事实。
经验表明,金属的电阻率与温度的关系大致上可用一个普适函数来表示, 式中ΘR是一个特征函数,接近于德拜模型,T是绝对温度。
函数f在高温时趋于1,低温下正比于(T/ΘR)。
即在高温时,电阻率正比于T,低温下正比于T。
不仅电子与点阵振动相互作用是固体电阻的起因,点阵的不完整性,如缺陷、杂质的存在也破坏了严格的周期性势场,也是电阻的起因。
这种原因引起的电阻一般与温度无关,在
低温下这部分电阻保持不变,不会消失,称为剩余电阻。
如图所示,为钠在低温时由于点阵缺陷散射机制引起的剩余电阻。
有些金属和合金,在极低温度下电阻率会突然降到零,在此转变温度下的物质叫做超导体。
1.6 金属的电导率大小
银 15.86 、铜 16.78 、金 24 、铝 26.548 、钙 39.1 、铍 40 、镁 44.5 、锌 51.96、钼 52 、铱 53 、钨 56.5 、钴 66.4 、镉 68.3 、镍 68.4 、铟 83.7 、铁 97.1 、铂106 、锡 110 、铷 125 、铬 129 、镓 174 、铊 180 、铯200 、铅 206.84 、锑 390 、钛 420 、汞 984、锰 1850
二、导热性
2.1 释义
物质传导热量的性能称为导热性。
2.2、金属的导热性
金属能够导热是因为金属原子核之间进行能量(主要是动能)传递。
金属的导热性的差别在于金属键的强弱区别。
金属晶体的导热是由于晶体内部,自由电子与金属阳离子的碰撞,另一个金属原子又失去最外层电子,碰撞到第三个(形容词)金属阳离子上成为中性原子。
假如右端受热,右端的中性原子失去电子带着能量向左边金属阳离子传递左边金属原子,受热又失去电子,再向左端传递。
这样热就从右端导到左端了。
金属导体的热传导主要是通过电子的运动,而绝缘体的热传导主要依靠格波的传导,即声子的运动,对于半导体,由于电阻相当高,性质介于导体和绝缘体之间,所以热导率由上述两种机构决定。
一般情况,声子对热导率的贡献所占的比例要比电子的贡献大得多一般说导电性好的材料,其导热性也好。
若某些零件在使用中需要大量吸热或散热时,则要用导热性好的材料。
如凝汽器中的冷却水管常用导热性好的铜合金制造,以提高冷却效果。
导热性能好的物体,往往吸热快,散热也快。
其大小用热导系数来衡量,热导系数定义:物体上下表面温度相差1℃时,单位时间内通过导体横截面的热量。
符号:λ,单位:W/(m·K)
2.3应用方面
一般来说,在焊接,铸造,锻造,和热处理等工艺就必须考虑其导热性,防止材料在加热或冷却过程中其内外温差过大,从而对材料造成变形和破坏等因素。
三、金属导电性与导热性的区别
导电性取决于自由电子数量。
而导热性取决于原子核的运动。
参考文献:梁绍荣电磁概论。