calorosamente- esta é uma das formas de energia, que está contida no movimento dos átomos na matéria. Medimos a energia desse movimento com um termômetro, embora não diretamente.
Como todas as outras formas de energia, o calor pode ser transferido de um corpo para outro. Isso acontece sempre que há corpos de temperaturas diferentes. Ao mesmo tempo, eles nem precisam estar em contato, pois existem várias maneiras de transferir calor. Nomeadamente:

Condutividade térmica. Esta é a transferência de calor através do contato direto entre dois corpos. (O corpo pode ser um se suas partes tiverem temperaturas diferentes.) Além disso, quanto maior a diferença de temperatura entre os corpos e quanto maior a área de contato, mais calor é transferido a cada segundo. Além disso, a quantidade de calor transferida depende do material - por exemplo, a maioria dos metais conduz bem o calor, enquanto a madeira e o plástico são muito piores. O valor que caracteriza essa capacidade de transferir calor também é chamado de condutividade térmica (mais corretamente, o coeficiente de condutividade térmica), o que pode levar a alguma confusão.

Se for necessário medir a condutividade térmica de qualquer material, isso geralmente é realizado no seguinte experimento: uma haste é feita do material de interesse e uma extremidade é mantida em uma temperatura e a outra em outra, por por exemplo, temperatura mais baixa. Deixe, por exemplo, a extremidade fria ser colocada em água com gelo - desta forma, uma temperatura constante será mantida e, medindo a taxa de derretimento do gelo, pode-se avaliar a quantidade de calor recebida. Dividindo a quantidade de calor (ou melhor, potência) pela diferença de temperatura e a seção transversal da haste e multiplicando por seu comprimento, obtemos o coeficiente de condutividade térmica, que é medido, como segue acima, em J * m / K * m 2 * s, ou seja, em W / K * m. Abaixo você vê uma tabela de condutividade térmica de alguns materiais.

Material	Condutividade térmica, W/(m K)
Diamante	1001—2600
Prata	430
Cobre	401
óxido de berílio	370
Ouro	320
Alumínio	202—236
Silício	150
Latão	97—111
Cromo	107
Ferro	92
Platina	70
Lata	67
óxido de zinco	54
Aço	47
Óxido de alumínio	40
Quartzo	8
Granito	2,4
concreto sólido	1,75
Basalto	1,3
Vidro	1-1,15
Graxa térmica KPT-8	0,7
Água em condições normais	0,6
Tijolo de construção	0,2—0,7
Madeira	0,15
Óleos de petróleo	0,12
neve fresca	0,10—0,15
lã de vidro	0,032-0,041
Lã de pedra	0,034-0,039
Ar (300 K, 100 kPa)	0,022

Como pode ser visto, a condutividade térmica difere em muitas ordens de grandeza. O diamante e alguns óxidos metálicos conduzem o calor surpreendentemente bem (em comparação com outros dielétricos), o ar, a neve e a pasta térmica KPT-8 não conduzem bem o calor.

Mas estamos acostumados a pensar que o ar conduz bem o calor e o algodão não, embora possa ser 99% de ar. A coisa é convecção. O ar quente é mais leve que o ar frio e "flutua" para cima, dando origem a uma circulação constante de ar em torno de um corpo quente ou muito frio. A convecção melhora a transferência de calor em uma ordem de grandeza: na sua ausência, seria muito difícil ferver uma panela de água sem mexê-la constantemente. E na faixa de 0°C a 4°C, a água quando aquecida encolhe, o que leva à convecção na direção oposta à usual. Isso leva ao fato de que, independentemente da temperatura do ar, no fundo de lagos profundos a temperatura é sempre fixada em 4°C.

Para reduzir a transferência de calor, o ar é bombeado para fora do espaço entre as paredes das garrafas térmicas. Mas deve-se notar que a condutividade térmica do ar depende pouco da pressão até 0,01 mm Hg, ou seja, os limites do vácuo profundo. Este fenômeno é explicado pela teoria dos gases.

Outro método de transferência de calor é a radiação. Todos os corpos irradiam energia na forma de ondas eletromagnéticas, mas apenas os suficientemente aquecidos (~600°C) irradiam na faixa visível. A potência de radiação mesmo à temperatura ambiente é bastante grande - cerca de 40 mW s 1 cm 2 . Em termos de área de superfície do corpo humano (~ 1m 2), isso será de 400W. A única coisa que nos salva é que no ambiente a que estamos acostumados, todos os corpos ao nosso redor também irradiam com aproximadamente a mesma potência. A potência de radiação, a propósito, depende fortemente da temperatura (como T 4), de acordo com a lei Stefan-Boltzmann. Os cálculos mostram que, por exemplo, a 0°С, a potência da radiação térmica é aproximadamente uma vez e meia mais fraca do que a 27°С.

Ao contrário da condução de calor, a radiação pode se propagar em um vácuo completo - é graças a ela que os organismos vivos na Terra recebem a energia do Sol. Se a transferência de calor por radiação é indesejável, ela é minimizada colocando divisórias opacas entre objetos frios e quentes, ou a absorção de radiação é reduzida (e a emissão, aliás, na mesma medida), cobrindo a superfície com um espelho fino camada de metal, por exemplo, prata.

• Os dados sobre condutividade térmica são retirados da Wikipedia, e foram obtidos de livros de referência, como:

• "Quantidades Físicas" ed. I. S. Grigorieva
• Manual CRC de Química e Física

• Uma descrição mais rigorosa da condutividade térmica pode ser encontrada em um livro de física, por exemplo, em "General Physics" de D.V. Sivukhin (Volume 2). Volume 4 tem um capítulo sobre radiação térmica (incluindo a lei de Stefan-Boltzmann)

Em muitos ramos da indústria moderna, um material como o cobre é amplamente utilizado. A condutividade elétrica deste metal é muito alta. Isso explica a conveniência de sua aplicação principalmente na engenharia elétrica. O cobre produz condutores com excelentes características de desempenho. Obviamente, esse metal é usado não apenas na engenharia elétrica, mas também em outras indústrias. Sua demanda é explicada, entre outras coisas, por suas qualidades como resistência a danos por corrosão em diversos ambientes agressivos, refratariedade, ductilidade, etc.

Referência do histórico

O cobre é um metal conhecido pelo homem desde os tempos antigos. O conhecimento precoce das pessoas com esse material é explicado principalmente por sua ampla distribuição na natureza na forma de pepitas. Muitos cientistas acreditam que foi o cobre que foi o primeiro metal recuperado pelo homem a partir de compostos de oxigênio. Era uma vez, as rochas eram simplesmente aquecidas no fogo e esfriadas bruscamente, como resultado, elas rachavam. Mais tarde, a recuperação do cobre passou a ser realizada em fogos com adição de carvão e sopro com fole. O aperfeiçoamento desse método acabou levando à criação e, ainda mais tarde, esse metal passou a ser obtido pela fundição oxidativa de minérios.

Cobre: ​​condutividade elétrica do material

Em repouso, todos os elétrons livres de qualquer metal giram em torno do núcleo. Quando uma fonte externa de influência é conectada, eles se alinham em uma determinada sequência e se tornam portadores de corrente. O grau de capacidade de um metal de passar o último através de si mesmo é chamado de condutividade elétrica. A unidade de medida no SI Internacional é siemens, definida como 1 cm = 1 ohm -1.

A condutividade elétrica do cobre é muito alta. De acordo com este indicador, supera todos os metais básicos conhecidos hoje. Apenas a prata passa a corrente melhor do que ela. O índice de condutividade elétrica do cobre é 57x104 cm -1 a uma temperatura de +20 °C. Devido a esta propriedade, este metal é atualmente o condutor mais comum de todos os utilizados para fins industriais e domésticos.

O cobre resiste perfeitamente ao permanente e também se distingue pela confiabilidade e durabilidade. Entre outras coisas, este metal também é caracterizado por um alto ponto de fusão (1083,4 ° C). E isso, por sua vez, permite que o cobre funcione por muito tempo em estado aquecido. Em termos de prevalência como condutor de corrente, apenas o alumínio pode competir com este metal.

Influência das impurezas na condutividade elétrica do cobre

Claro, em nosso tempo, técnicas muito mais avançadas são usadas para fundir esse metal vermelho do que na antiguidade. No entanto, ainda hoje é praticamente impossível obter Cu completamente puro. Há sempre vários tipos de impurezas no cobre. Pode ser, por exemplo, silício, ferro ou berílio. Enquanto isso, quanto mais impurezas no cobre, menor sua condutividade elétrica. Para a fabricação de fios, por exemplo, apenas metal suficientemente puro é adequado. De acordo com os regulamentos, o cobre com uma quantidade de impurezas não superior a 0,1% pode ser usado para esse fim.

Muitas vezes este metal contém uma certa porcentagem de enxofre, arsênico e antimônio. A primeira substância reduz significativamente a plasticidade do material. A condutividade elétrica do cobre e do enxofre é muito diferente. Esta impureza não conduz corrente nenhuma. Ou seja, é um bom isolante. No entanto, o enxofre quase não tem efeito sobre a condutividade elétrica do cobre. O mesmo se aplica à condutividade térmica. Com antimônio e arsênico, observa-se o quadro inverso. Esses elementos podem reduzir significativamente a condutividade elétrica do cobre.

Ligas

Vários aditivos também podem ser usados ​​especificamente para aumentar a resistência de um material plástico como o cobre. Eles também reduzem sua condutividade elétrica. Mas, por outro lado, seu uso pode prolongar significativamente a vida útil de vários tipos de produtos.

Na maioria das vezes, o Cd (0,9%) é usado como aditivo que aumenta a resistência do cobre. O resultado é bronze de cádmio. Sua condutividade é 90% da do cobre. Às vezes, o alumínio também é usado como aditivo em vez de cádmio. A condutividade deste metal é 65% da do cobre. Para aumentar a resistência dos fios na forma de um aditivo, outros materiais e substâncias podem ser usados ​​- estanho, fósforo, cromo, berílio. O resultado é o bronze de um determinado grau. A combinação de cobre e zinco é chamada de latão.

Características da liga

Pode depender não apenas da quantidade de impurezas presentes neles, mas também de outros indicadores. Por exemplo, à medida que a temperatura de aquecimento aumenta, a capacidade do cobre de passar corrente por si mesmo diminui. Até mesmo a forma como é feito afeta a condutividade elétrica de tal fio. Na vida cotidiana e na produção, podem ser usados ​​condutores de cobre macio e estirado. Na primeira variedade, a capacidade de passar corrente por si mesma é maior.

No entanto, a maioria influencia, é claro, os aditivos utilizados e sua quantidade na condutividade elétrica do cobre. A tabela abaixo fornece ao leitor informações abrangentes sobre a capacidade de carga atual das ligas mais comuns deste metal.

Condutividade elétrica de ligas de cobre

Liga	Condição (O - recozido, estirado em T)	Condutividade (%)
cobre puro
Bronze de estanho (0,75%)
Bronze de cádmio (0,9%)
Bronze de alumínio (2,5% A1, 2% Sn)
Bronze de fósforo (7% Sn, 0,1% P)

A condutividade elétrica do latão e do cobre é comparável. No entanto, para o primeiro metal, esse número, é claro, é um pouco menor. Mas, ao mesmo tempo, é maior que a dos bronzes. O latão é amplamente utilizado como condutor. Ele transmite corrente pior que o cobre, mas ao mesmo tempo custa menos. Na maioria das vezes, contatos, grampos e várias peças para equipamentos de rádio são feitos de latão.

Ligas de cobre de alta resistência

Esses materiais condutores são usados ​​principalmente na fabricação de resistores, reostatos, instrumentos de medição e dispositivos de aquecimento elétrico. As ligas de cobre mais utilizadas para este fim são o constantan e a manganina. A resistividade do primeiro (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) é 0,42-0,48 µOhm/m, e o segundo (60% Cu, 40% Ni) é 0,48-0,52 µOhm/m.

Relação com o coeficiente de condutividade térmica

Cobre - 59.500.000 S/m. Este indicador, como já mencionado, está correto, mas apenas a uma temperatura de +20 o C. Existe uma certa relação entre a condutividade térmica de qualquer metal e a condutividade específica. Estabelece sua lei Wiedemann-Franz. É realizado para metais em altas temperaturas e é expresso na seguinte fórmula: K / γ \u003d π 2 / 3 (k / e) 2 T, onde y é a condutividade específica, k é a constante de Boltzmann, e é a elementar carregar.

Claro, existe uma conexão semelhante com um metal como o cobre. Sua condutividade térmica e condutividade elétrica são muito altas. Está em segundo lugar depois da prata em ambos os indicadores.

Conexão de fios de cobre e alumínio

Recentemente, equipamentos elétricos de potência cada vez maior começaram a ser usados ​​na vida cotidiana e na indústria. Nos tempos soviéticos, a fiação era feita principalmente de alumínio barato. Infelizmente, suas características operacionais não correspondem mais aos novos requisitos. Portanto, hoje na vida cotidiana e na indústria, muitas vezes mudam para cobre. A principal vantagem deste último, além de sua refratariedade, é que suas propriedades condutoras não diminuem durante o processo oxidativo.

Muitas vezes, ao modernizar as redes elétricas, os fios de alumínio e cobre precisam ser conectados. Você não pode fazer isso diretamente. Na verdade, a condutividade elétrica do alumínio e do cobre não difere muito. Mas apenas para esses metais. Filmes de oxidação de alumínio e cobre têm propriedades diferentes. Devido a isso, a condutividade na junção é significativamente reduzida. A película de oxidação do alumínio é muito mais resistente que a do cobre. Portanto, a conexão desses dois tipos de condutores deve ser feita exclusivamente por meio de adaptadores especiais. Podem ser, por exemplo, grampos contendo uma pasta que protege os metais do aparecimento de óxidos. Esta versão dos adaptadores geralmente é usada ao ar livre. As braçadeiras de galhos são mais usadas em ambientes internos. Seu design inclui uma placa especial que exclui o contato direto entre alumínio e cobre. Na ausência de tais condutores em condições domésticas, em vez de torcer os fios diretamente, recomenda-se usar uma arruela e porca como uma "ponte" intermediária.

Propriedades físicas

Assim, descobrimos qual é a condutividade elétrica do cobre. Este indicador pode variar de acordo com as impurezas que compõem este metal. No entanto, a demanda por cobre na indústria também é determinada por suas outras propriedades físicas úteis, cujas informações podem ser obtidas na tabela abaixo.

Características físicas do Cu

Parâmetro	Significado
	Cúbico de face centrada, a=3,6074 Å
Raio atômico
Calor específico	385,48 j/(kg K) a +20 o C
Condutividade térmica	394,279 W / (m K) a +20 ° C
Resistência elétrica	1,68 10-8 Ohm m
Coeficiente de expansão linear
Dureza
Resistência à tracção

Propriedades quimicas

De acordo com essas características, o cobre, cuja condutividade elétrica e térmica é muito alta, ocupa uma posição intermediária entre os elementos da primeira tríade do oitavo grupo e os elementos alcalinos do primeiro grupo da tabela periódica. Suas principais propriedades químicas incluem:

tendência à formação de complexos;

a capacidade de dar compostos coloridos e sulfetos insolúveis.

A mais característica do cobre é o estado bivalente. Praticamente não tem semelhanças com metais alcalinos. Sua atividade química também é baixa. Na presença de CO 2 ou umidade, um filme de carbonato verde se forma na superfície do cobre. Todos os sais de cobre são venenosos. No estado mono e bivalente, este metal forma outros muito estáveis, sendo os metais amônia os de maior importância para a indústria.

Escopo de uso

A alta condutividade térmica e elétrica do cobre determina sua ampla aplicação em diversas indústrias. Claro, na maioria das vezes esse metal é usado em engenharia elétrica. No entanto, esta está longe de ser a única área de sua aplicação. Entre outras coisas, o cobre pode ser usado:

em joias;

na arquitetura;

ao montar sistemas de encanamento e aquecimento;

em gasodutos.

Para a fabricação de vários tipos de joias, é usada principalmente uma liga de cobre e ouro. Isso permite aumentar a resistência das joias à deformação e abrasão. Na arquitetura, o cobre pode ser usado para revestimento de telhados e fachadas. A principal vantagem deste acabamento é a durabilidade. Por exemplo, o telhado de um conhecido marco arquitetônico, a Catedral Católica na cidade alemã de Hildesheim, é revestido com folhas desse metal em particular. O telhado de cobre deste edifício protege de forma confiável seu espaço interior há quase 700 anos.

Comunicação de Engenharia

As principais vantagens do encanamento de cobre também são durabilidade e confiabilidade. Além disso, este metal é capaz de dar à água propriedades únicas especiais, tornando-a útil para o corpo. Para a montagem de gasodutos e sistemas de aquecimento, os tubos de cobre também são ideais - principalmente devido à sua resistência à corrosão e ductilidade. No caso de um aumento de pressão emergencial, essas linhas são capazes de suportar uma carga muito maior do que as de aço. A única desvantagem dos dutos de cobre é seu alto custo.

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A condutividade térmica do revestimento de esmalte, mesmo com esmalte comum, é bastante baixa, - 0 8 - 1 0 watts por metro grau. Para comparação: a condutividade térmica do ferro é 65; aço - 70 - 80; cobre - 330 watts por metro grau. Na presença de bolhas de gás no esmalte, o que leva a uma diminuição da sua densidade aparente, a condutividade térmica diminui. Por exemplo, com uma densidade aparente de esmalte de 2,48 gramas por centímetro cúbico, a condutividade térmica é de 1,18 watts por metro grau, então com uma densidade aparente de 2,20 gramas por centímetro cúbico, a condutividade térmica já é de 0,46 watts por metro grau.

A rede cristalina do alumínio consiste, como a de muitos outros metais, de cubos de face centrada (ver pág. A condutividade térmica do alumínio é duas vezes a condutividade térmica do ferro e igual à metade da condutividade térmica do cobre. Sua condutividade elétrica é muito superior à condutividade elétrica do ferro e atinge 60% da condutividade elétrica do cobre.

Composição e propriedades mecânicas de alguns ferros fundidos de cromo.

A liga é muito propensa a cavidades de retração. A condutividade térmica da liga é cerca de metade da condutividade térmica do ferro, o que deve ser levado em consideração na fabricação de equipamentos térmicos de ferro fundido de cromo.

Ao soldar cobre a arco, deve-se levar em consideração que a condutividade térmica do cobre é aproximadamente seis vezes maior que a condutividade térmica do ferro. Com a resistência do cobre é tão reduzida que se formam rachaduras mesmo com impactos leves. O cobre derrete a uma temperatura de 1083 C.

O módulo de elasticidade do titânio é quase metade do do ferro, está no mesmo nível do módulo das ligas de cobre e é muito superior ao do alumínio. A condutividade térmica do titânio é baixa: é cerca de 7% da condutividade térmica do alumínio e 165% da condutividade térmica do ferro. Isso deve ser levado em consideração ao aquecer o metal para moldagem e soldagem. A resistência elétrica do titânio é cerca de 6 vezes maior que a do ferro e 20 vezes maior que a do alumínio.

O módulo de elasticidade do titânio é quase metade do do ferro, está no mesmo nível do módulo das ligas de cobre e é muito superior ao do alumínio. A condutividade térmica do titânio é baixa: é cerca de 7% da condutividade térmica do alumínio e 16-5% da condutividade térmica do ferro.

Este material possui resistência mecânica satisfatória e resistência química excepcionalmente alta a quase todos, mesmo aos reagentes químicos mais agressivos, com exceção de agentes oxidantes fortes. Além disso, difere de todos os outros materiais não metálicos em sua alta condutividade térmica, mais que o dobro da condutividade térmica do ferro.

Todos esses requisitos são atendidos por ferro, carbono e aços estruturais de baixa liga com baixo teor de carbono: o ponto de fusão do ferro é 1535 C, a temperatura de combustão é 1200 C, o ponto de fusão do óxido de ferro é 1370 C. O efeito térmico de reações de oxidação é bastante alto: Fe 0 5O2 FeO 64 3 kcal / g-mol, 3Fe 2O2 Fe3O4 H - 266 9 kcal / g-mol, 2Fe 1 5O2 Fe2O3 198 5 kcal / g-mol, e a condutividade térmica do ferro é limitado.

O titânio e suas ligas, devido às suas altas propriedades físicas e químicas, estão sendo cada vez mais utilizados como material estrutural para aviação e tecnologia de foguetes, engenharia química, instrumentação, construção naval e engenharia mecânica, em indústrias alimentícias e outras. O titânio é quase duas vezes mais leve que o aço, sua densidade é de 45 g/cm3, possui altas propriedades mecânicas, resistência à corrosão em temperaturas normais e altas e em muitos meios ativos, a condutividade térmica do titânio é quase quatro vezes menor que a condutividade térmica de ferro.

Uma dessas soluções é que o tubo enrolado na superfície resfriada é soldado apenas a essa superfície, após o que a junta tubo-concha é revestida com resina epóxi misturada com pó de ferro. A condutividade térmica da mistura é próxima à do ferro. O resultado é um bom contato térmico entre o casco e o tubo, o que melhora as condições de resfriamento do casco.

Todas essas condições são atendidas pelos aços ferro e carbono. Os óxidos de FeO e Fe304 fundem a temperaturas de 1350 e 1400 C. A condutividade térmica do ferro não é alta em comparação com outros materiais estruturais.

Para metais operando em baixas temperaturas, também é muito importante como sua condutividade térmica muda com a temperatura. A condutividade térmica do aço aumenta com a diminuição da temperatura. O ferro puro é muito sensível à mudança de temperatura. Dependendo da quantidade de impurezas, a condutividade térmica do ferro pode mudar drasticamente. Ferro puro (99 7%), contendo 0 01% C e 0 21% O2, tem uma condutividade térmica de 0 35 cal cm-1 s - 19C - a - 173 C e 0 85 cal cm - x Xs - 10C - a -243C.

A soldagem com ferro de solda, queimadores a gás, imersão em solda fundida e em fornos é a solda mais utilizada. As limitações em seu uso são causadas apenas pelo fato de que apenas peças de paredes finas podem ser soldadas com um ferro de solda a uma temperatura de 350 C. Peças maciças, devido à sua alta condutividade térmica, que é 6 vezes a condutividade térmica do ferro, são soldados com queimadores a gás. Para trocadores de calor tubulares de cobre, é usada a soldagem por imersão em sais fundidos e soldas. Ao soldar por imersão em derretimento de sal, como regra, são usados ​​​​fornos de banho de sal. Os sais são geralmente uma fonte de calor e têm um efeito de fluxo, portanto, não é necessário fluxo adicional ao soldar. Na brasagem por banho, as peças pré-fundidas são aquecidas em uma solda fundida que preenche as lacunas das juntas na temperatura de solda. O espelho de solda é protegido por carvão ativado ou gás inerte. A desvantagem da soldagem em banhos de sal é a impossibilidade, em alguns casos, de remover resíduos de sal ou fluxo.

A alta condutividade térmica do cobre e suas outras características úteis foram uma das razões para o desenvolvimento inicial deste metal pelo homem. E até hoje eles encontram aplicação em quase todas as áreas da nossa vida.

Um pouco sobre condutividade térmica

Na física, a condutividade térmica é entendida como o movimento de energia em um objeto de partículas mais aquecidas para partículas menos aquecidas. Graças a este processo, a temperatura do objeto em questão como um todo é nivelada. O valor da capacidade de conduzir calor é caracterizado pelo coeficiente de condutividade térmica. Este parâmetro é igual à quantidade de calor que passa por um material de 1 metro de espessura através de uma área de superfície de 1 m2 por um segundo a uma diferença de temperatura unitária.

O cobre tem uma condutividade térmica de 394 W / (m * K) a uma temperatura de 20 a 100 ° C. Apenas prata pode competir com ele. E para aço e ferro, esse valor é 9 e 6 vezes menor, respectivamente (ver tabela). Deve-se notar que a condutividade térmica dos produtos feitos de cobre depende em grande parte das impurezas (no entanto, isso também se aplica a outros metais). Por exemplo, a taxa de condução de calor diminui se substâncias como:

• ferro;
• arsênico;
• oxigênio;
• selênio;
• alumínio;
• antimônio;
• fósforo;
• enxofre.

Se você adicionar zinco ao cobre, obterá latão, que tem uma condutividade térmica muito menor. Ao mesmo tempo, a adição de outras substâncias ao cobre pode reduzir significativamente o custo dos produtos acabados e dar-lhes características como resistência e resistência ao desgaste. Por exemplo, o latão é caracterizado por propriedades tecnológicas, mecânicas e antifricção superiores.

Como a alta condutividade térmica é caracterizada pela rápida distribuição da energia de aquecimento em todo o objeto, o cobre tem sido amplamente utilizado em sistemas de transferência de calor. Atualmente, são fabricados radiadores e tubos para refrigeradores, usinas de vácuo e carros para remover rapidamente o calor. Além disso, os elementos de cobre são usados ​​​​em instalações de aquecimento, mas já para aquecimento.

Para manter a condutividade térmica do metal em alto nível (e, portanto, tornar a operação dos dispositivos de cobre o mais eficiente possível), o fluxo de ar forçado por ventiladores é usado em todos os sistemas de troca de calor. Essa decisão se deve ao fato de que, com o aumento da temperatura do meio, a condutividade térmica de qualquer material diminui significativamente, porque a transferência de calor diminui.

Alumínio e cobre - o que é melhor?

O alumínio tem uma desvantagem em relação ao cobre: ​​sua condutividade térmica é 1,5 vezes menor, ou seja, 201–235 W / (m * K). No entanto, em comparação com outros metais, esses valores são bastante elevados. O alumínio, como o cobre, possui altas propriedades anticorrosivas. Além disso, possui vantagens como:

• baixa densidade (gravidade específica é 3 vezes menor que a do cobre);
• baixo custo (3,5 vezes menos que o cobre).

Graças a cálculos simples, verifica-se que uma peça de alumínio pode ser quase 10 vezes mais barata que uma de cobre, pois pesa muito menos e é feita de um material mais barato. Este fato, aliado à alta condutividade térmica, permite o uso do alumínio como material para pratos e papel alumínio para fornos. A principal desvantagem do alumínio é que ele é mais macio, por isso só pode ser usado em ligas (por exemplo, duralumínio).

Para uma transferência de calor eficiente, a taxa de transferência de calor para o ambiente desempenha um papel importante, e isso é ativamente promovido por radiadores de sopro. Como resultado, a menor condutividade térmica do alumínio (em relação ao cobre) é nivelada e o peso e o custo do equipamento são reduzidos. Essas vantagens importantes permitem que o alumínio substitua gradualmente o cobre do uso em sistemas de ar condicionado.

Em algumas indústrias, como rádio e eletrônica, o cobre é indispensável. O fato é que esse metal é inerentemente muito plástico: pode ser estirado em um fio extremamente fino (0,005 mm), além de criar outros elementos condutores específicos para dispositivos eletrônicos. E a alta condutividade térmica permite que o cobre remova com muita eficácia o calor que inevitavelmente ocorre durante a operação de aparelhos elétricos, o que é muito importante para a tecnologia moderna de alta precisão, mas ao mesmo tempo compacta.

O uso do cobre é relevante nos casos em que é necessário fazer um revestimento de uma determinada forma em uma peça de aço. Neste caso, é utilizado um gabarito de cobre, que não está conectado ao elemento a ser soldado. O uso de alumínio para esses fins é impossível, pois será derretido ou queimado. Vale ressaltar também que o cobre é capaz de atuar como cátodo na soldagem a arco de carbono.

1 - engrenagem, 2 - gabaritos de fixação, 3 - dente de engrenagem depositado, 4 - gabaritos de cobre

Desvantagens da alta condutividade térmica do cobre e suas ligas

O cobre é muito mais caro que o latão ou o alumínio. Ao mesmo tempo, esse metal tem suas desvantagens, diretamente relacionadas às suas vantagens. A alta condutividade térmica leva à necessidade de criar condições especiais durante o corte, soldagem e soldagem de elementos de cobre. Uma vez que os elementos de cobre precisam ser aquecidos muito mais concentrados em comparação com o aço. O pré-aquecimento e o pós-aquecimento da peça também são frequentemente necessários.

Não se esqueça de que os tubos de cobre requerem um isolamento cuidadoso se consistirem em uma fiação principal ou do sistema de aquecimento. O que leva a um aumento no custo de instalação da rede em comparação com as opções quando outros materiais são usados.

Dificuldades também surgem com o cobre: ​​esse processo exigirá queimadores mais potentes. Ao soldar metal com espessura de 8 a 10 mm, serão necessárias duas ou três tochas. Enquanto uma tocha está sendo usada para soldagem, a outra está aquecendo a peça. Em geral, o trabalho de soldagem com cobre exige custos maiores de consumíveis.

Também deve ser dito sobre a necessidade de usar ferramentas especiais. Assim, para cortar até 15 cm de espessura, você precisará de uma fresa que possa trabalhar com aço de alto cromo de 30 cm de espessura, além disso, a mesma ferramenta é suficiente para trabalhar com espessura de apenas 5 cm.

A tabela mostra a densidade do ferro d, bem como os valores de sua capacidade calorífica específica Cp, difusividade térmica uma, coeficiente de condutividade térmica λ , resistividade elétrica ρ , funções de Lorentz L/L 0 em várias temperaturas - na faixa de 100 a 2000 K.

As propriedades do ferro dependem significativamente da temperatura: quando esse metal é aquecido, sua densidade, condutividade térmica e difusividade térmica diminuem, e o valor da capacidade térmica específica do ferro aumenta.

A densidade do ferro é 7870 kg/m 3 à temperatura ambiente. Quando o ferro é aquecido, sua densidade diminui. Como o ferro é o principal elemento na composição do aço, a densidade do ferro também determina o valor. A dependência da densidade do ferro com a temperatura é fraca - quando aquecido, a densidade do metal diminui e assume um valor mínimo de 7040 kg / m 3 em um ponto de fusão de 1810 K ou 1537 ° C.

A capacidade calorífica específica do ferro, de acordo com a tabela, é de 450 J / (kg graus) a uma temperatura de 27°C. Dependendo da estrutura, a capacidade de calor específico do ferro sólido muda de forma diferente com o aumento da temperatura. Os valores na tabela mostram um máximo característico da capacidade calorífica do ferro perto de T c e saltos durante as transições estruturais e durante a fusão.

No estado fundido, as propriedades do ferro sofrem alterações. Assim, a densidade do ferro líquido diminui e se torna igual a 7040 kg / m 3. A capacidade calorífica específica do ferro no estado fundido é de 835 J/(kg graus), enquanto a condutividade térmica do ferro diminui para 39 W/(m graus). Neste caso, a resistência elétrica específica deste metal aumenta e em 2000 K assume o valor de 138·10 -8 Ohm·m.

A condutividade térmica do ferro à temperatura ambiente é de 80 W / (m graus). Com o aumento da temperatura, a condutividade térmica do ferro diminui - tem um coeficiente de temperatura negativo na faixa de temperatura de 100 a 1042 K e depois começa a crescer levemente. O valor mínimo da condutividade térmica do ferro é de 25,4 W/(m graus) próximo ao ponto de Curie. Durante a transição β-γ, observa-se uma ligeira mudança na condutividade térmica, que também ocorre durante a transição γ-δ.

A condutividade térmica do ferro cai drasticamente à medida que a quantidade de impurezas aumenta., especialmente e . Ferro eletrolítico muito puro tem a maior condutividade térmica - sua condutividade térmica a 27 ° C é de 95 W / (m graus).

A dependência da condutividade térmica do ferro em relação à temperatura também é determinada pelo grau de pureza desse metal. Quanto mais puro o ferro, maior sua condutividade térmica e mais em valor absoluto ele diminui com o aumento da temperatura.