АдукацыяНавука

Павярхоўная і ўнутраная энергія металу

Металічныя вырабы фармуюць асноўную базу інфраструктурнага забеспячэння інжынерных камунікацый, выступаюць сыравінай для машынабудаўнічай прамысловасці і будаўніцтва. У кожнай з названых абласцей выкарыстанне такіх элементаў спалучаецца з высокай адказнасцю. На мантажныя і камунікацыйныя канструкцыі ўздзейнічаюць і хімічныя, і механічныя нагрузкі, што абумоўлівае неабходнасць першаснага аналізу уласцівасцяў матэрыялу. Для разумення эксплуатацыйных параметраў выкарыстоўваецца такое паняцце, як энергія металу, якая вызначае паводзіны асобнага элемента або канструкцыі ў тых ці іншых умовах эксплуатацыі.

свабодная энергія

Мноства працэсаў у структуры металічных вырабаў вызначаецца характарыстыкамі свабоднай энергіі. Наяўнасць у матэрыяле іёнаў з такім патэнцыялам прыводзіць да іх перамяшчэнню ў іншыя асяроддзя. Напрыклад, у ходзе ўзаемадзеяння з растворамі, якія змяшчаюць аналагічныя іёны, металічныя элементы сыходзяць у кантактную сумесь. Але гэта адбываецца ў выпадках, калі свабодная энергія металаў пераўзыходзіць аналагічныя паказчыкі ў растворы. У выніку можа сфармавацца станоўчая абкладка падвойнага электрычнага поля за кошт свабодных электронаў, якія засталіся паблізу металічнай паверхні. Ўмацаванне дадзенага поля таксама выступае бар'ерам для праходжання новых іёнаў - такім чынам, ствараецца мяжа падзелу фаз, якая перашкаджае пераходах элементаў. Працэс такога перамяшчэння працягваецца да таго моманту, пакуль у новаўтвораным поле не будзе дасягнута лімітавая рознасць патэнцыялаў. Пікавая мяжа вызначаецца балансам рознасцяў патэнцыялаў у растворы і метале.

павярхоўная энергія

Пры трапленні новых малекул на металічную паверхню адбываецца засваенне незалежных зон. У працэсе перамяшчэння малекулы займаюць на паверхні мікротрэшчыны і ўчасткі раздзела дробных зерняў - гэта сегменты крышталічнай рашоткі. Па такой схеме адбываецца змена свабоднай павярхоўнай энергіі, якая паніжаецца. У цвёрдых целах таксама можна назіраць працэсы палягчэння пластычнага плыні на паверхневых участках. Адпаведна, павярхоўная энергія металаў абумоўліваецца сіламі прыцягнення малекул. Тут жа варта адзначыць велічыню павярхоўнага нацяжэння, якая залежыць ад некалькіх фактараў. У прыватнасці, яе вызначае геаметрыя малекул, іх сілы і колькасць атамаў ў структуры. Таксама мае значэнне і размяшчэнне малекул у павярхоўным пласце.

павярхоўнае напружанне

Звычайна працэсы нацяжэння адбываюцца ў гетэрагенных асяроддзях, якія адрозніваюцца паверхняй падзелу змешваюцца фаз. Але варта заўважыць, што разам з нацяжэннем праяўляюцца і іншыя ўласцівасці паверхняў, абумоўленыя параметрамі іх узаемадзеяння з іншымі сістэмамі. Сукупнасць дадзеных уласцівасцяў вызначае большасць тэхналагічных паказчыкаў металу. У сваю чаргу, энергія металу, з пункту гледжання павярхоўнага нацяжэння, можа вызначаць параметры коалесценции кропель у сплавах. Тэхнолагі, такім чынам, выяўляюць характарыстыкі вогнеўпораў і флюс, а таксама іх узаемадзеянне з металічнай асяроддзем. Акрамя гэтага, павярхоўныя ўласцівасці аказваюць ўплыў на хуткасць термотехнологических працэсаў, сярод якіх вылучэнне газаў і ўспеньванне металаў.

Занаванне энергіі і ўласцівасці металу

Ужо адзначалася, што канфігурацыя размеркавання малекул па структуры металічнай паверхні можа вызначаць асобныя характарыстыкі матэрыялу. У прыватнасці, спецыфічны водбліск многіх металаў, а таксама іх непразрыстасць абумаўляюцца размеркаваннем энергетычных узроўняў. Навала энергій ў свабодных і занятых узроўнях спрыяе надзяленню любога кванта двума энергетычнымі ўзроўнямі. Адзін з іх будзе знаходзіцца зоне валентнасці, а другі - у участках праводнасці. Пры гэтым нельга сказаць, што размеркаванне па энергія электронаў у метале з'яўляецца стацыянарным і не мяркуе зменаў. Элементы валентнай зоны, да прыкладу, могуць паглынаць светлавыя кванты, мігруючы ў зону праводнасці. У выніку святло паглынаецца, а не адлюстроўваецца. Па гэтай прычыне металы маюць непразрыстую структуру. Што тычыцца бляску, то яго абумоўлівае працэс выпускання святла пры вяртанні актывізаваліся выпраменьваннем электронаў на нізкія ўзроўні энергіі.

унутраная энергія

Дадзены патэнцыял фарміруецца энергіяй іёнаў, а таксама цеплавым рухам электронаў праводнасці. Ускосна гэтая велічыня характарызуецца ўласнымі зарадамі металічных структур. У прыватнасці, для сталі, якая знаходзіцца ў кантакце з электралітамі, аўтаматычна ўсталёўваецца уласны патэнцыял. З зменамі ўнутранай энергіі звязаны многія неспрыяльныя працэсы. Напрыклад, па гэтым паказчыку можна вызначыць каразійныя і дэфармацыйныя з'явы. У такіх выпадках ўнутраная энергія металу абумоўлівае наяўнасць мікра- і макронарушений ў структуры. Больш за тое, частковае рассейванне дадзенай энергіі пад дзеяннем той жа карозіі забяспечвае і страту пэўнай долі патэнцыялу. На практыцы эксплуатацыі металічных вырабаў негатыўныя фактары змены ўнутранай энергіі могуць выяўляцца ў выглядзе структурных разбурэнняў і зніжэнні пластычнасці.

Энергія электрона ў метале

Пры апісаннях сукупнасці часціц, якія ўзаемадзейнічаюць паміж сабой у цвёрдым целе, прымяняюцца квантава-механічныя прадстаўлення пра энергію электронаў. Звычайна выкарыстоўваюцца дыскрэтныя значэння, якія вызначаюць характар размеркавання дадзеных элементаў па ўзроўнях энергіі. У адпаведнасці з патрабаваннямі квантавай тэорыі, вымярэнне энергіі электронаў вырабляецца ў электрон-вольтах. Лічыцца, што ў металах патэнцыял электронаў на два парадкі перавышае энергію, якая разлічваецца па кінэтычнай тэорыі газаў ва ўмовах пакаёвай тэмпературы. Пры гэтым энергія выхаду электронаў з металаў і, у прыватнасці, хуткасць руху элементаў не залежыць ад тэмпературы.

Энергія іёна ў метале

Разлік энергіі іёнаў дазваляе вызначаць характарыстыкі металу ў працэсах плаўлення, ўзгонкі, дэфармацыі і т. Д. У прыватнасці, тэхнолагі выяўляюць паказчыкі трываласці на разрыў і пругкасць. Для гэтага ўводзіцца і паняцце крышталічнай рашоткі, у вузлах якой знаходзяцца іёны. Энергетычны патэнцыял іёна звычайна разлічваецца з улікам яго магчымасці разбуральнага ўздзеяння на крышталічнае рэчыва з адукацыяй складовых часціц. На стан іёнаў можа паўплываць і кінэтычная энергія электронаў, выбіваецца з металаў у працэсе сутыкнення. Паколькі ва ўмовах павышэння рознасці патэнцыялаў у асяроддзі электродаў да тысячы вольт хуткасць перамяшчэння часціц значна павялічваецца, назапашваць патэнцыялу хапае для расшчаплення сустрэчных малекул на іёны.

энергія сувязі

Металы характарызуюцца змяшанымі тыпамі сувязі. Кавалентная і іённая звязкі не маюць рэзкага размежавання і часцяком пераклікаюцца паміж сабой. Так, працэс ўмацавання металу пад дзеяннем легіравання і пластычнага дэфармавання тлумачыцца як раз перацяканнем металічнай звязкі ў кавалентная ўзаемадзеянне. Незалежна ад выгляду дадзеных сувязяў, усе яны вызначаюцца як хімічныя працэсы. Пры гэтым у кожнай сувязі ёсць энергія. Напрыклад, іённае, электрастатычнай і кавалентная ўзаемадзеянне можа забяспечваць патэнцыял у 400 кДж. Ад канкрэтнай велічыні будзе залежаць і энергія металу пры ўзаемадзеянні з рознымі асяроддзямі і пад механічнымі нагрузкамі. Металічныя звязкі могуць характарызавацца рознымі паказчыкамі трываласці, але ў любым праяве яны будуць не супастаўныя з аналагічнымі ўласцівасцямі ў кавалентных і іённых асяроддзях.

Ўласцівасці металічных сувязяў

Адным з першарадных якасцяў, якія характарызуюць энергію сувязяў, з'яўляецца насыщаемость. Дадзеная ўласцівасць вызначае стан малекул і, у прыватнасці, іх структуру і склад. У метале часціцы існуюць у дыскрэтным выглядзе. Перш для разумення эксплуатацыйных уласцівасцяў комплексных злучэнняў ўжывалася тэорыя валентных сувязей, аднак у апошнія гады яна страціла сваё значэнне. Пры ўсіх сваіх перавагах дадзеная канцэпцыя не тлумачыць шэраг якія маюць вялікае значэнне уласцівасцяў. Сярод іх можна адзначыць спектры паглынання ў злучэннях, магнітныя якасці і іншыя характарыстыкі. Затое пры разліках энергіі паверхні ў металах можна выявіць такое ўласцівасць, як ўзгаральнасць. Яно вызначае здольнасць металічных паверхняў ўзгарацца без дэтануюць актыватараў.

стан металаў

Большасць металаў характарызуецца валентнай канфігурацыяй з электронным будынкам. У залежнасці ад уласцівасцяў дадзенай структуры, вызначаецца і ўнутраны стан матэрыялу. На аснове гэтых паказчыкаў і з улікам сувязяў можна зрабіць высновы аб значэннях тэмпературы плаўлення канкрэтнага металу. Да прыкладу, мяккія металы, сярод якіх золата і медзь, адрозніваюцца паніжанай тэмпературай плаўлення. Гэта тлумачыцца змяншэннем колькасці не спараных электронаў у атамаў. З іншага боку, мяккія металы маюць высокія паказчыкі цеплаправоднасці, што, у сваю чаргу, тлумачыцца высокай рухомасцю электронаў. Дарэчы, метал, назапашваць энергію ва ўмовах аптымальнай праводнасці іёнаў, забяспечвае высокую электраправоднасць за кошт электронаў. Гэта адна з найважнейшых эксплуатацыйных характарыстык, якія вызначаюцца металічным станам.

заключэнне

Хімічныя ўласцівасці металаў шмат у чым вызначаюць іх тэхніка-фізічныя якасці. Гэта дазваляе спецыялістам арыентавацца на энергетычныя паказчыкі матэрыялу, з пункту гледжання магчымасці яго выкарыстання ў тых ці іншых умовах. Акрамя таго, энергія металу не заўсёды можа разглядацца ў якасці самастойнай. То ёсць уласны патэнцыял можа змяняцца ў залежнасці ад характару ўзаемадзеяння з іншымі асяроддзямі. Найбольш выразныя сувязі металічных паверхняў з іншымі элементамі на прыкладзе працэсаў міграцыі, калі адбываецца запаўненне свабодных энергетычных узроўняў.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.