Bod tání a vodivost: 11 faktů, které byste měli vědět

Víme o bodu tání a vodivosti jednotlivě, ale jak spolu bod tání a vodivost souvisí a jejich fakta budou diskutována v tomto příspěvku.

Teplota tání je teplota, při které pevné těleso začíná přecházet do kapaliny. Současně je vodivost teplotním gradientem pro popis přenosu tepla. Protože jak teplota tání, tak vodivost závisí na teplotě, sdílejí vzájemný vztah.

Ne každý předmět má bod tání, protože některé předměty jako dřevo se neroztaví. Pokud jde o vodivost, jsou kategorizovány na základě vlastností pevné látky jako tepelné, elektrické, iontové atd. znát vztah mezi teplotou tání a tepelnou a elektrickou vodivost.

Teplota tání a tepelná vodivost

Tepelná vodivost je schopnost sloučeniny vést teplo. Obecně se tok tepla z vyšších teplot na nižší vyskytuje v tepelné vodivosti. Tepelná vodivost leží mezi existencí bodu tání a bodu varu dané látky.

Když teplota stoupá přenosem tepla, vnitřní energie pevné látky se zvyšuje, což způsobuje difúzi, pak se pevná látka začíná tavit. Vlastnosti bodu tání se u kovových a nekovových látek liší. Tepelná vodivost v pevné látce je díky elastickému kmitání mřížky vede k přenosu energie ve formě tepla.

Teplota tání a tepelná vodivost jsou individuální vlastnosti látky, ale v některých aplikacích, jako je svařování, probíhá tavení látky prostřednictvím tepelné vodivosti. Kovy jsou citlivější na teplotu, takže kov má vysokou teplotu tání a tepelná vodivost kovu je vyšší.

Vztah mezi teplotou tání a tepelnou vodivostí

Teplota tání pevných látek závisí na energii jejich vazby. Pokud má pevná látka vysokou vazebnou energii, je také vysoká teplota tání pevné látky. Tepelná vodivost však závisí pouze na efektivním tepelném toku v látce.

Teplota tání a tepelná vodivost úzce souvisí s určitými pevnými látkami, protože obě jsou entity závislé na teplotě. Nárůst a pokles teploty ovlivňuje jak bod tání, tak vodivost.

U kovů nárůst v teplota zvyšuje bod tánícož následně vede ke snížení tepelné vodivosti kovu. To znamená, že teplota tání a tepelná vodivost jsou v případě kovu nepřímo úměrné. Ale pro nekovy je to konverzní. Bod tání nekovu je nižší, ale jeho tepelná vodivost je mnohem vyšší.

To je zřejmé, že teplota tání a tepelná vodivost mají opačný vztah.

Proč je tepelná vodivost nepřímo úměrná teplotě?

Tepelná vodivost pevných látek do značné míry závisí na pohybu volných elektronů částic a molekulárních vibracích. Změna teploty do značné míry ovlivňuje oba; tepelná vodivost je tedy nepřímo úměrná teplotě.

Pro lepší pochopení zvažte dva případy kovů a nekovů jako příklady,

Tepelná vodivost v kovu je způsobena pohybem volného elektronu. Se zvyšující se teplotou stoupá molekulární vibrace, což vede ke snížení rychlosti toku volného elektronu zablokováním jeho dráhy, což následně snižuje tepelnou vodivost.

Výše uvedená teorie je opačná v případě nekovu. Protože v nekovech není žádný volný elektron, je vedení tepla způsobeno molekulárními vibracemi. Jak teplota stoupá, molekuly získávají kinetickou energii a způsobují chvění molekul; tepelná vodivost je tedy u nekovů vysoká.

Teplota tání a elektrická vodivost

Elektrická vodivost je vlastnost materiálu, která měří schopnost procházet proud nebo vést elektřinu materiálem. Protože k vedení elektrického proudu je potřeba volný elektron; proto lze v tomto případě zahrnout pouze kovy.

V případě alkalických kovů je k dispozici pouze jeden volný valenční elektron; energie potřebná k navázání atomu v krystalové mřížce je tedy nízká, takže kovová vazba není tak silná, což vede k nízkému bodu tání. Ale jsou dobrými elektrickými vodiči.

Volné valenční elektrony umožňují volný tok elektrických nábojů a povzbuzují atomy, aby získaly nebo ztratily jeden z elektronů z prvku vyplývajícího ze slabší jaderné interakce. Elektrická vodivost je tedy větší.

Vztah mezi teplotou tání a elektrickou vodivostí

Na rozdíl od tepelné vodivosti je vztah mezi teplotou tání a elektrickou vodivostí lineární. Protože zvýšení teploty vede ke zvýšení jak elektrické vodivosti, tak teploty tání.

Existují však některé důsledky, kdy některé kovy mají vysokou teplotu tání, ale jejich elektrická vodivost je velmi nízká. Některé kovy jsou dobré elektrické vodiče, ale mají nízkou teplotu tání. Proto není snadné založit vlastní vztah mezi teplotou tání a elektrickou vodivostí.

Co zvyšuje elektrickou vodivost?

Elektrická vodivost závisí na teplotě. Kolísání teploty tedy může zvýšit teplotu.

Elektrická vodivost je velmi ovlivněna pohyblivostí iontu a valenčními elektrony; pokud tedy bude pozitivní změna v iontové pohyblivosti a valenčním elektronu, elektrická vodivost se může zvýšit.

Protože kovy jsou dobrými vodiči, elektrická vodivost se lineárně zvyšuje, pokud je k dispozici počet volných elektronů na atom kovu. Zvyšuje-li se delokalizovaný elektron, zvyšuje se i elektrická vodivost. U polovodičů může nárůst nečistot zvýšit elektrickou vodivost.

Ovlivňuje teplota tání elektrickou vodivost?

U některých kovů bod tání do značné míry ovlivňuje elektrickou vodivost. Elektrická vodivost vzniká s teplotou. Když teplota dosáhne bodu tání, začne klesat, a tím úplně zmizí elektrická vodivost. Tato vlastnost je pozorována při experimentu s explozí elektrického drátu neseného zařízením fáze přechodový proces kovů.

Mechanismus tavení je umocněn ukládáním energie na krystalickou mřížku kovu, což vede ke zvýšení počtu vysokoenergetických elektronů na mřížce, což vytváří defekt v mřížkové struktuře.

Protože vodivost je funkcí teploty, která také zvyšuje bod tání, tak bod tání ovlivňuje elektrickou vodivost.

Co má vysoký bod tání a nevede elektrický proud?

Některé sloučeniny mají vysokou teplotu tání, ale nepřispívají k elektrické vodivosti. Tyto sloučeniny jsou iontové. Iontové sloučeniny v pevném stavu nevykazují elektrickou vodivost, ale v roztaveném nebo vodném stavu ano.

V pevném stavu jsou molekuly iontových sloučenin drženy silnou vazbou a fixovány ve své poloze. Možnost tvorby volných elektronů je menší, takže se nemohou pohybovat, ale mají vysoký bod tání, tj. tak snadno tají, když je dodáno určité množství teploty.

Jak teplota stoupá, iontová pevná látka se začíná tavit a ionty se stávají volnými pro vedení elektřiny.

Zvyšuje se elektrická vodivost s teplotou?

Závislost elektrické vodivosti na teplotě závisí na vlastnosti materiálu.

• U vodičů má teplota inverzní vztah. Snížením teploty lze tedy zvýšit elektrickou vodivost.
• U izolantů lze elektrickou vodivost zvýšit zvýšením teploty.
• V případě polovodičů s nárůstem teploty roste elektrická vodivost polovodiče.

Protože elektrická vodivost je způsobena volným pohybem elektronů z jedné strany na druhou, elektron je nastaven tak, aby se volně pohyboval, pokud proudění neklade žádný odpor.

Jak teplota stoupá, chvění mřížky způsobí, že elektron dosáhne náhodného pohybu v bočním směru, takže existuje určitý odpor vůči toku elektronu; vodič tedy vykazuje nízkou vodivost při vysoké teplotě.

Vysoký bod tání a špatná elektrická vodivost

Některé kovy, jako je hafnium, niob a tantal, vykazují vysokou teplotu tání, ale jsou špatně elektrické. vodiče. Například wolfram má vysokou teplotu tání, ale za normálních podmínek vykazuje špatnou elektrickou vodivost.

Wolfram se však používá jako vlákno v žárovkách, protože vykazují elektrickou vodivost při vysoké teplotě, což umožňuje tok elektronů.

Existence nečistot v čistém kovu omezuje tok elektronů pro vedení elektřiny; takže i když mají vysokou teplotu tání, nepřispívají k elektrické vodivosti. Některé ze sloučenin, jako je nerezová ocel, mají relativně vysokou teplotu tání, ale nevedou elektřinu kvůli jejich struktuře podobné slitině.

Proč se u polovodičů zvyšuje vodivost s teplotou?

Valenční pás je vyplněn valenčními elektrony v polovodičích a vodivostní pás je buď prázdný, nebo částečně vyplněný při nula stupních Kelvina. Takže volný elektron, který přispívá k elektrické vodivosti, není k dispozici ve vodivém pásmu pro vytvoření páru elektron-díra.

Když je aplikováno malé množství energie ve formě tepla, elektron může být snadno dostupný pro vedení. S rostoucí teplotou se zvyšuje hustota elektronů ve vodivém pásmu. Tak se také zvyšuje vodivost v polovodičích.

Bandgap mezi vodivostním a valenčním pásem je poměrně menší; volné elektrony tak mohou překročit valenční pás v důsledku tepelné vibrace, jak se teplota zvyšuje a získávají kinetickou energii. Elektron se uvolňuje v mřížkové struktuře a přirozeně přispívá k elektrické vodivosti.

Shrnutí

Uzavřeme tento příspěvek uvedením bodu tání a vodivosti jsou vlastnosti materiálu doprovázené teplotou. Jsou tedy nepřímo korelované a vodivost se u různých sloučenin liší.

Také čtení:

• Bod tání a polarita
• Je teplota tání fyzikální vlastností