Чем обеспечиваются теплопроводность и электропроводность в металлах


Электропроводность и теплопроводность металлов - Справочник химика 21

    Металлы образуются из атомов электроположительных элементов. В сплавах определенные места в решетке могут быть заняты либо атомами отдельного компонента, либо различными видами атомов. Высокая электропроводность и теплопроводность металлов обусловлены движением свободных электронов через пространственную решетку. [c.583]
    Электропроводность и теплопроводность металлов [c.218]

    Электропроводность и теплопроводность металлов объясняются подвижностью электронов неполностью заполненных зон, обусловленной тем, что в этих зонах к уровням, занятым электронами, вплотную примыкают свободные уровни, на которые могут переходить (возбуждаться) электроны.  [c.91]

    Предположение о том, что электроны в металле свободно перемещаются и в отсутствие электрического поля, подтверждается рядом экспериментальных фактов. Так, обнаруживается универсальная связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов. Теплопроводность металлов значительно выше, чем теплопроводность изоляторов найдено, что отношение электропроводности и теплопроводности, по крайней мере при средних температурах, является универсальной функцией температуры и не зависит от природы металла (закон Видемана — Франца). Это указывает на общность механизма обоих процессов перенос тепла, как и перенос электричества, осуществляется за счет движения свободных электронов следовательно, свободные электроны в металле имеются и в отсутствие электрического поля. Факт существования в металлах свободно перемещающихся электронов подтверждается также явлением термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми металлами). Следует отметить, что распределение скоростей электронов в металле, как показывает опыт, является максвелловым. Таким образом, наличие в металлах электронного газа можно считать экспериментально подтвержденным. Предположив, что электронный газ в металле обладает свойствами классического идеального газа, Друде дал теоретическое истолкование наблюдаемой на опыте зависимости между теплопроводностью и электропроводностью. Был объяснен ряд термоэлектрических явлений. Правда, возникли расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями теплоемкости металлов. Согласно классическому закону равнораспределения энергии электронный газ должен давать вклад в теплоемкость металла, равный 3/2 Я а а 1 моль свободных электронов (если металл одновалентный, это вклад на 1 моль вещества). Однако экспериментально установлено, что вклад электронов в теплоемкость практически равен нулю. Это противоречие нашло объяснение наос-  [c.183]


    Табл. 2 показывает также, что электропроводность и теплопроводность металлов не слишком сильно (не более, чем в 2,5 раза) меняются при плавлении. Подобные же результаты были получены [9] для Fe, Со и Ni, у которых отношения Ятв/иж составляют соответственно 1,07, 1,11 и 1,14. Мало изменяются при плавлении и магнитные восприимчивости N1 и Со (9]. [c.14]

    Чрезвычайно высокие по сравнению с другими типами кристаллов значения электропроводности и теплопроводности металлов указывают на высокую подвижность и большую свободу электронов в их пространственной структуре. С точки зрения строения атомов типич-  [c.79]

    В металле число атомных орбиталей, участвующих в образовании отдельной молекулярной орбитали, чрезвычайно велико, поскольку каждая атомная орбиталь перекрывается сразу с несколькими другими. Поэтому число возникающих молекулярных орбиталей тоже оказывается очень большим. На рис. 22.20 схематически показано, что происходит при увеличении числа атомных орбиталей, перекрыванием которых создаются молекулярные орбитали. Разность энергий между самой высокой и самой низкой по энергии молекулярными орбиталями не превышает величины, характерной для обычной ковалентной связи, но число молекулярных орбиталей с энергиями, попадающими в этот диапазон, оказывается очень большим. Таким образом, взаимодействие всех валентных орбиталей атомов металла с валентными орбиталями соседних атомов приводит к образованию огромного числа чрезвычайно близко расположенных друг к другу по энергии молекулярных орбиталей, делокализованных по всей кристаллической решетке металла. Различия в энергии между отдельными орбиталями атомов металла настолько незначительны, что для всех практических целей можно считать, будто соответствующие уровни энергии образуют непрерывную зону разрешенных энергетических состояний, как показано на рис. 22.20. Валентные электроны металла неполностью заполняют эту зону. Можно упрощенно представить себе энергетическую зону металла как сосуд, частично наполненный электронами. Такое неполное заселение разрешенных уровней энергии электронами как раз и обусловливает характерные свойства металлов. Электронам, заселяющим орбитали самых верхних заполненных уровней, требуется очень небольшая избыточная энергия, чтобы возбудиться и перейти на орбитали более высоких незанятых уровней. При наличии любого источника возбуждения, как, например, внешнее электрическое поле или приток тепловой энергии, электроны возбуждаются и переходят на прежде незанятые энергетические уровни и таким образом могут свободно перемещаться по всей кристаллической решетке, что и обусловливает высокие электропроводность и теплопроводность металла.  [c.361]

    Металлы характеризуются специфическим блеском, высокой электропроводностью, теплопроводностью и пластичностью. В то же время пары металлов — такие же диэлектрики, как и инертные газы, и отличаются от последних сравнительно малой энергией ионизации. Большая электропроводность и теплопроводность металлов, их термоэлектронная эмиссия обусловливается наличием свободных электронов. Считают, что при сближении атомов в процессе формирования металла происходит делокализация валентных электронов. Металл рассматривается как система правильно расположенных в пространстве положительных ионов и перемещающихся среди них делокализованных электронов. Эти электроны компенсируют силы отталкивания между ионами и связывают их в единую кристаллическую решетку.

Теплопроводность металлов, металлических элементов и сплавов

Теплопроводность - k - это количество тепла, передаваемого за счет единичного температурного градиента в единицу времени в установившихся условиях в направлении, нормальном к поверхности единицы площади. Теплопроводность - k - используется в уравнении Фурье.

9 0038190 9003 8 0-25
Металл, металлический элемент или сплав Температура
- t -
( o C)

Теплопроводность
- k -
(Вт / м K)
Алюминий -73 237
" 0 236
" 127 240
" 327 232
" 527 220
Алюминий - дюралюминий (94-96% Al, 3-5% Cu, следы Mg) 20 164
Алюминий - силумин (87% Al, 13% Si) 20 164
Алюминиевая бронза 0-25 70
Алюминиевый сплав 3003, прокат 0-25
Алюминиевый сплав 2014.отожженный 0-25 190
Алюминиевый сплав 360 0-25 150
Сурьма -73 30,2
" 0 25,5
" 127 21,2
" 327 18,2
" 527 16,8
Бериллий -73 301
" 0 218
" 127 161
" 327 126
" 527 107
" 727 89
" 927 73
Бериллиевая медь 25 80
Висмут -73 9.7
" 0 8,2
Бор -73 52,5
" 0 31,7
" 127 18,7
« 327 11,3
» 527 8,1
« 727 6,3
» 927 5.2
Кадмий -73 99,3
" 0 97,5
" 127 94,7
Цезий -73 36,8
" 0 36,1
Хром -73 111
" 0 94,8
" 127 87.3
" 327 80,5
" 527 71,3
" 727 65,3
" 927 62,4
Кобальт -73 122
" 0 104
" 127 84,8
Медь -73 413
" 0 401
" 127 392
" 327 383
" 527 371
" 727 357
" 927 342
Медь электролитическая (ETP) 0-25 390
Медь - Адмиралтейская латунь 20 111
Медь - алюминиевая бронза (95% Cu, 5% Al) 20 83
Медь - Бронза (75% Cu, 25% Sn) 20 26
Медь - латунь (желтая латунь) (70% Cu, 30% Zn) 20 111
Медь - патронная латунь (UNS C26000) 20 120
Медь - константан (60% Cu, 40% Ni) 20 22.7
Медь - немецкое серебро (62% Cu, 15% Ni, 22% Zn) 20 24,9
Медь - фосфористая бронза (10% Sn, UNS C52400) 20 50
Медь - Красная латунь (85% Cu, 9% Sn, 6% Zn) 20 61
Мельхиор 20 29
Германий -73 96,8
" 0 66.7
" 127 43,2
" 327 27,3
" 527 19,8
" 727 17,4
" 927 17,4
Золото -73 327
" 0 318
" 127 312
" 327 304
" 527 292
" 727 278
" 927 262
Гафний -73 24.4
" 0 23,3
" 127 22,3
" 327 21,3
" 527 20,8
" 727 20,7
" 927 20,9
Hastelloy C 0-25 12
Инконель 21-100 15
Инколой 0-100 12
Индий -73 89.7
" 0 83,7
" 127 75,5
Иридий -73 153
" 0 148
" 127 144
" 327 138
" 527 132
" 727 126
" 927 120
Железо -73 94
" 0 83.5
" 127 69,4
" 327 54,7
" 527 43,3
" 727 32,6
" 927 28,2
Железо - литье 20 52
Железо - перлитное с шаровидным графитом 100 31
Кованое железо 20 59
Свинец -73 36.6
" 0 35,5
" 127 33,8
" 327 31,2
Свинец химический 0-25 35
Сурьма свинец (твердый свинец) 0-25 30
Литий -73 88,1
" 0 79.2
" 127 72,1
Магний -73 159
" 0 157
" 127 153
" 327 149
" 527 146
Магниевый сплав AZ31B 0-25 100
Марганец -73 7.17
" 0 7,68
Меркурий -73 28,9
Молибден -73 143
" 0 139
" 127 134
" 327 126
" 527 118
" 727 112
" 927 105
Монель 0–100 26
Никель -73 106
" 0 94
" 127 80.1
" 327 65,5
" 527 67,4
" 727 71,8
" 927 76,1
Никель - Кованые 0-100 61-90
Мельхиор 50-45 (константан) 0-25 20
Ниобий (колумбий) -73 52.6
" 0 53,3
" 127 55,2
" 327 58,2
" 527 61,3
" 727 64,4
" 927 67,5
Осмий 20 61
Палладий 75.5
Платина -73 72,4
" 0 71,5
" 127 71,6
" 327 73,0
« 527 75,5
» 727 78,6
» 927 82,6
Плутоний 20 8.0
Калий -73 104
" 0 104
" 127 52
Красная латунь 0-25 160
Рений -73 51
" 0 48,6
" 127 46,1
" 327 44.2
" 527 44,1
" 727 44,6
" 927 45,7
Родий -73 154
" 0 151
" 127 146
" 327 136
" 527 127
" 727 121
" 927 115
Рубидий -73 58.9
" 0 58,3
Селен 20 0,52
Кремний -73 264
" 0 168
« 127 98,9
» 327 61,9
« 527 42,2
» 727 31.2
" 927 25,7
Серебро -73 403
" 0 428
" 127 420
" 327 405
" 527 389
" 727 374
" 927 358
Натрий -73 138
" 0 135
Припой 50-50 0-25 50
Сталь - углерод, 0.5% C 20 54
Сталь - углеродистая, 1% C 20 43
Сталь - углеродистая, 1,5% C 20 36
" 400 36
" 122 33
Сталь - хром, 1% Cr 20 61
Сталь - хром, 5% Cr 20 40
Сталь - хром, 10% Cr 20 31
Сталь - хромоникель, 15% Cr, 10% Ni 20 19
Сталь - хромоникель, 20% Cr , 15% Ni 20 15.1
Сталь - Hastelloy B 20 10
Сталь - Hastelloy C 21 8,7
Сталь - никель, 10% Ni 20 26
Сталь - никель, 20% Ni 20 19
Сталь - никель, 40% Ni 20 10
Сталь - никель, 60% Ni 20 19
Сталь - хром никель, 80% никель, 15% никель 20 17
Сталь - хром никель, 40% никель, 15% никель 20 11.6
Сталь - марганец, 1% Mn 20 50
Сталь - нержавеющая, тип 304 20 14,4
Сталь - нержавеющая, тип 347 20 14,3
Сталь - вольфрам, 1% W 20 66
Сталь - деформируемый углерод 0 59
Тантал -73 57.5
" 0 57,4
" 127 57,8
" 327 58,9
" 527 59,4
" 727 60,2
" 927 61
Торий 20 42
Олово -73 73.3
" 0 68,2
" 127 62,2
Титан -73 24,5
" 0 22,4
« 127 20,4
» 327 19,4
« 527 19,7
» 727 20.7
" 927 22
Вольфрам -73 197
" 0 182
" 127 162
" 327 139
" 527 128
" 727 121
" 927 115
Уран -73 25.1
" 0 27
" 127 29,6
" 327 34
" 527 38,8
" 727 43,9
" 927 49
Ванадий -73 31,5
" 0 31.3
" 427 32,1
" 327 34,2
" 527 36,3
" 727 38,6
" 927 41,2
Цинк -73 123
" 0 122
" 127 116
" 327 105
Цирконий -73 25.2
" 0 23,2
" 127 21,6
" 327 20,7
" 527 21,6
" 727 23,7
" 927 25,7

Сплавы - температура и теплопроводность

Температура и теплопроводность для

  • Hastelloy A
  • Инконель
  • Navarich
  • Advance
  • Монель

сплавы:

.

Теплопроводность выбранных материалов и газов

Теплопроводность - это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

"количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния"

единицами являются [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

900 900 78 0,1 - 0,22 0,606
Теплопроводность
- k -
Вт / (м · К)

Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)
125 o C
(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Ацетали 0.23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух, атмосфера (газ) 0,0262 0,0333 0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Глинозем 36 26
Алюминий
Алюминий Латунь 121
Оксид алюминия 30
Аммиак (газ) 0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влаги) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 0,744
Асбестоцементные листы 0,166
Асбестоцемент 2,07
Асбест неплотно упакованный 0,15
Асбестовый картон 0.14
Асфальт 0,75
Бальзовое дерево 0,048
Битум 0,17
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0,43 - 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8.1
Битум 0,17
Доменный газ (газ) 0,02
Весы котла 1,2 - 3,5
Бор 25
Латунь
Бриз 0,10 - 0,20
Кирпич плотный 1.31
Кирпич пожарный 0,47
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпичная кладка обыкновенная (строительный кирпич) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка , плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Бронза
Коричневая железная руда 0.58
Масло (влажность 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Углерод 1,7
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная 0.23

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 - 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 - 0,21
Цемент, Портленд 0,29
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Хлор (газ) 0,0081
Хром никелевая сталь 16,3
Хром
Оксид хрома 0,42
Глина, от сухой до влажной 0.15 - 1,8
Глина насыщенная 0,6 - 2,5
Уголь 0,2
Кобальт
Треск (влажность 83% содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 - 0,3
Бетон, средний 0.4 - 0,7
Бетон, плотный 1,0 - 1,8
Бетон, камень 1,7
Константан 23,3
Медь
Кориан (керамический наполнитель) 1,06
Пробковая плита 0,043
Пробка, повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Вата 0,029
Углеродистая сталь
Утеплитель из шерсти 0,029
Купроникель 30% 30
Алмаз 1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel) 0.06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухая 1,5
Эбонит 0,17
11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Эпоксидный 0,35
Этиленгликоль 0,25
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Волокнистая изоляционная плита 0,048
Древесноволокнистая плита 0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C 1,4
Фтор (газ) 0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0.007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло 1,05
Стекло, Жемчуг, жемчуг 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенное 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
Золото
Гранит 1,7 - 4,0
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень сухая зона 0,33
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0.15
Лиственные породы (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 0,142
Мед ( 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
Сероводород (газ) 0.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Чугун 47-58
Изоляционные материалы 0,035 - 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Железо
Оксид железа 0 .58
Капок-изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
Свинец
, сухой 0,14
Известняк 1,26 - 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 0.07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145
Мрамор 2,08 - 2,94
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла .. 0,04
Молибден
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024
Закись азота (газ) 0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло машинное смазочное SAE 50 0,15
Оливковое масло 0.17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05
Парафиновый воск 0,25
Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Формовочные смеси фенолформальдегид 0,13 - 0,25
Фосфорбронза 110 Pinchbe20 159
Пек 0,13
Карьерный уголь 0.24
Штукатурка светлая 0,2
Штукатурка, металлическая планка 0,47
Штукатурка песочная 0,71
Штукатурка, деревянная планка 0,28
Пластилин 0,65 - 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0.03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Поликарбонат 0,19
Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 - 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат 0,17 - 0,25
Полипропилен
Полистирол вспененный 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуретан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 1
Картофель, сырое мясо 0,55
Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0.19
Стекло Pyrex 1.005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, вулканическая порода (туф) 0.5 - 2,5
Изоляция из каменной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая 0,045
Резина натуральная 0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 - 0,25
Песок влажный 0,25 - 2
Песок насыщенный 2-4
Песчаник 1,7
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Аэрогель кремнезема 0.02
Силиконовая литая смола 0,15 - 0,32
Карбид кремния 120
Кремниевое масло 0,1
Серебро
Шлаковая вата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура <0 o C) 0.05 - 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1
Почва, с органическими материя 0,15 - 2
Грунт насыщенный 0,6 - 4

Припой 50-50

50

Сажа

0.07

Насыщенный пар

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 2
Сталь углеродистая
Сталь, нержавеющая
Изоляция из соломенных плит, сжатая 0,09
Пенополистирол 0.033
Диоксид серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахара 0,087 - 0,22
Тантал
Смола 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха 0.17
Древесина, ясень 0,16
Древесина, береза ​​ 0,14
Лес, лиственница 0,12
Древесина, клен 0,16
Древесина дубовая 0,17
Древесина осина 0,14
Древесина оспа 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая 0,15
Древесина ореха 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Пенополиуретан 0.021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065
Виниловый эфир 0,25
Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, бальза 0,055
Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Дерево, дуб 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 - 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
Цинк

Пример - Проводящая теплопередача через Алюминиевый горшок и горшок из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку горшка может быть рассчитана как

q = (к / с) A dT (1)

или

q / A = (к / с) dT

где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , Btu / (h ft 2 ))

k = среднеквадратичная проводимость (Вт / мК, БТЕ / (час фут · ° F) )

dT = t 1 - t 2 = разница температур ( o C, o F)

s = толщина стенки (м, фут)

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

dT = t 1 - t 2 = разница температур ( o C, или F)

Примечание! - общая теплопередача через поверхность определяется «общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку емкости толщиной 2 мм - разность температур 80 o C

Теплопроводность для алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм - разница температур 80 o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

.

Удельное сопротивление и проводимость - температурные коэффициенты для обычных материалов

Удельное сопротивление равно

  • электрическое сопротивление единичного куба материала, измеренное между противоположными гранями куба

Калькулятор сопротивления электрического проводника

Этот калькулятор можно использовать для рассчитать электрическое сопротивление проводника.

Коэффициент удельного сопротивления (Ом · м) (значение по умолчанию для меди)

Площадь поперечного сечения проводника (мм 2 ) - Калибр провода AWG

Алюминий 2 .65 x 10 -8 3,8 x 10 -3 3,77 x 10 7
Алюминиевый сплав 3003, прокат 3,7 x 10 -8
Алюминиевый сплав 2014, отожженный 3,4 x 10 -8
Алюминиевый сплав 360 7,5 x 10 -8
Алюминиевая бронза 12 x 10 -8
Животный жир 14 x 10 -2
Животный жир 0.35
Сурьма 41,8 x 10 -8
Барий (0 o C) 30,2 x 10 -8
Бериллий 4,0 x 10 -8
Бериллиевая медь 25 7 x 10 -8
Висмут 115 x 10 -8
Латунь - 58% Cu 5.9 x 10 -8 1,5 x 10 -3
Латунь - 63% Cu 7,1 x 10 -8 1,5 x 10 -3
Кадмий 7,4 x 10 -8
Цезий (0 o C) 18,8 x 10 -8
Кальций (0 o C) 3,11 x 10 -8
Углерод (графит) 1) 3-60 x 10 -5 -4.8 x 10 -4
Чугун 100 x 10 -8
Церий (0 o C) 73 x 10 -8
Хромель (сплав хрома и алюминия) 0,58 x 10 -3
Хром 13 x 10 -8
Кобальт 9 x 10 -8
Константан 49 x 10 -8 3 x 10 -5 0.20 x 10 7
Медь 1,724 x 10 -8 4,29 x 10 -3 5,95 x 10 7
Купроникель 55-45 (константан) 43 x 10 -8
Диспрозий (0 o C) 89 x 10 -8
Эрбий (0 o C) 81 x 10 -8
Эврика 0.1 x 10 -3
Европий (0 o C) 89 x 10 -8
Гадолий 126 x 10 -8
Галлий (1,1K) 13,6 x 10 -8
Германий 1) 1 - 500 x 10 -3 -50 x 10 -3
Стекло 1 - 10000 x 10 9 10 -12
Золото 2.24 x 10 -8
Графит 800 x 10 -8 -2,0 x 10 -4
Гафний (0,35 K) 30,4 x 10 - 8
Hastelloy C 125 x 10 -8
Гольмий (0 o C) 90 x 10 -8
Индий ( 3.35K) 8 x 10 -8
Инконель 103 x 10 -8
Иридий 5,3 x 10 -8
Железо 9,71 x 10 -8 6,41 x 10 -3 1,03 x 10 7
Лантан (4,71K) 54 x 10 -8
Свинец 20.6 x 10 -8 0,45 x 10 7
Литий 9,28 x 10 -8
Лютеций 54 x 10 -8
Магний 4,45 x 10 -8
Магниевый сплав AZ31B 9 x 10 -8
Марганец 185 x 10 -8 1.0 x 10 -5
Меркурий 98,4 x 10 -8 8,9 x 10 -3 0,10 x 10 7
Слюда (мерцание) 1 x 10 13
Мягкая сталь 15 x 10 -8 6,6 x 10 -3
Молибден 5,2 x 10 -8
Монель 58 x 10 -8
Неодим 61 x 10 -8
Нихром (сплав никеля и хрома) 100 - 150 х 10 -8 0.40 x 10 -3
Никель 6,85 x 10 -8 6,41 x 10 -3
Никелин 50 x 10 -8 2,3 x 10 -4
Ниобий (колумбий) 13 x 10 -8
Осмий 9 x 10 -8
Палладий 10.5 x 10 -8
Фосфор 1 x 10 12
Платина 10,5 x 10 -8 3,93 x 10 -3 0,943 x 10 7
Плутоний 141,4 x 10 -8
Полоний 40 x 10 -8
Калий 7.01 x 10 -8
Празеодим 65 x 10 -8
Прометий 50 x 10 -8
Протактиний (1,4 K) 17,7 x 10 -8
Кварц (плавленый) 7,5 x 10 17
Рений (1,7 K) 17.2 x 10 -8
Родий 4,6 x 10 -8
Твердая резина 1 - 100 x 10 13
Рубидий 11,5 x 10 -8
Рутений (0,49K) 11,5 x 10 -8
Самарий 91,4 x 10 -8
Скандий 50.5 x 10 -8
Селен 12,0 x 10 -8
Кремний 1) 0,1-60 -70 x 10 -3
Серебро 1,59 x 10 -8 6,1 x 10 -3 6,29 x 10 7
Натрий 4,2 x 10 -8
Грунт, типичный грунт 10 -2 - 10 -4
Припой 15 x 10 -8
Нержавеющая сталь 10 6
Стронций 12.3 x 10 -8
Сера 1 x 10 17
Тантал 12,4 x 10 -8
Тербий 113 x 10 -8
Таллий (2,37K) 15 x 10 -8
Торий 18 x 10 -8
Тулий 67 x 10 -8
Олово 11.0 x 10 -8 4,2 x 10 -3
Титан 43 x 10 -8
Вольфрам 5,65 x 10 -8 4,5 x 10 -3 1,79 x 10 7
Уран 30 x 10 -8
Ванадий 25 x 10 -8
Вода дистиллированная 10 -4
Вода пресная 10 -2
Вода соленая 4
Иттербий 27.7 x 10 -8
Иттрий 55 x 10 -8
Цинк 5,92 x 10 -8 3,7 x 10 -3
Цирконий (0,55K) 38,8 x 10 -8

1) Примечание! - удельное сопротивление сильно зависит от наличия примесей в материале.

2 ) Примечание! - удельное сопротивление сильно зависит от температуры материала.Приведенная выше таблица основана на эталоне 20 o C.

Электрическое сопротивление в проводе

Электрическое сопротивление провода больше для более длинного провода и меньше для провода с большей площадью поперечного сечения. Сопротивление зависит от материала, из которого оно изготовлено, и может быть выражено как:

R = ρ L / A (1)

, где

R = сопротивление (Ом, ). Ω )

ρ = коэффициент удельного сопротивления (Ом · м, Ом · м)

L = длина провода (м)

A = площадь поперечного сечения провода (м 2 )

Коэффициент сопротивления, который учитывает природу материала, - это удельное сопротивление.Поскольку он зависит от температуры, его можно использовать для расчета сопротивления провода заданной геометрии при различных температурах.

Обратное сопротивление называется проводимостью и может быть выражено как:

σ = 1 / ρ (2)

, где

σ = проводимость (1 / Ом · м)

Пример - сопротивление алюминиевого провода

Сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 мм 2 можно рассчитать как

R = (2.65 10 -8 Ом м) (10 м) / ((3 мм 2 ) (10 -6 м 2 / мм 2 ))

= 0,09 Ом

Сопротивление

Электрическое сопротивление компонента схемы или устройства определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току:

R = U / I (3)

где

R = сопротивление (Ом)

U = напряжение (В)

I = ток (A)

Закон Ома

Если сопротивление постоянно превышает диапазон напряжения, затем закон Ома,

I = U / R (4)

можно использовать для прогнозирования поведения материала.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Изменение удельного сопротивления относительно температуры можно рассчитать как

= ρ α dt (5)

где

dρ = изменение удельного сопротивления ( Ом м 2 / м)

α = температурный коэффициент (1/ o C)

dt = изменение температуры ( o C)

Пример - изменение удельного сопротивления

Алюминий с удельным сопротивлением 2.65 x 10 -8 Ом · м 2 / м нагревается от 20 o C до 100 o C . Температурный коэффициент для алюминия составляет 3,8 x 10 -3 1/ o C . Изменение удельного сопротивления можно рассчитать как

dρ = (2,65 10 -8 Ом · м 2 / м) (3,8 10 -3 1/ o C) ((100 o C) - (20 o C))

= 0.8 10 -8 Ом м 2 / м

Окончательное удельное сопротивление можно рассчитать как

ρ = (2,65 10 -8 Ом м 2 / м) + (0,8 10 -8 Ом м 2 / м)

= 3,45 10 -8 Ом м 2 / м

Калькулятор коэффициента удельного сопротивления в зависимости от температуры

использоваться для расчета удельного сопротивления материала проводника в зависимости оттемпература.

ρ - Коэффициент удельного сопротивления (10 -8 Ом м 2 / м)

α - температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)

dt - изменение температуры ( o C)

Сопротивление и температура

Для большинства материалов электрическое сопротивление увеличивается с температурой.Изменение сопротивления можно выразить как

dR / R s = α dT (6)

, где

dR = изменение сопротивления (Ом)

с = стандартное сопротивление согласно справочным таблицам (Ом)

α = температурный коэффициент сопротивления ( o C -1 )

dT = изменение температура от эталонной температуры ( o C, K)

(5) может быть изменена на:

dR = α dT R s (6b)

«Температурный коэффициент сопротивления» - α - материала - это увеличение сопротивления резистора 1 Ом из этого материала при повышении температуры 9 0013 1 o С .

Пример - сопротивление медного провода в жаркую погоду

Медный провод с сопротивлением 0,5 кОм при нормальной рабочей температуре 20 o C в жаркую солнечную погоду нагревается до 80 o C . Температурный коэффициент для меди составляет 4,29 x 10 -3 (1/ o C) , а изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( 4,29 x 10 -3 1/ o C) ((80 o C) - (20 o C) ) (0.5 кОм)

= 0,13 (кОм)

Результирующее сопротивление медного провода в жаркую погоду будет

R = (0,5 кОм) + (0,13 кОм)

= 0,63 ( кОм)

= 630 (Ом)

Пример - сопротивление углеродного резистора при изменении температуры

Угольный резистор с сопротивлением 1 кОм при температуре 20 o C нагревается до 120 o С .Температурный коэффициент для углерода отрицательный. -4,8 x 10 -4 (1/ o C) - сопротивление снижается с повышением температуры.

Изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( -4,8 x 10 -4 1/ o C) ((120 o C) - (20 o C) ) (1 кОм)

= - 0,048 (кОм)

Результирующее сопротивление для резистора будет

R = (1 кОм) - (0.048 кОм)

= 0,952 (кОм)

= 952 (Ом)

Калькулятор сопротивления в зависимости от температуры

Этот счетчик можно использовать для расчета сопротивления в проводнике в зависимости от температуры.

R с - сопротивление (10 3 (Ом)

α - температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)

dt - Изменение температуры ( o C)

Температурные поправочные коэффициенты для сопротивления проводника

900
Температура проводника
(° C)
Коэффициент Преобразовать в 20 ° C Обратно в преобразовать из 20 ° C
5 1.064 0,940
6 1,059 0,944
7 1,055 0,948
8 1,050 0,952
9 1,046 0,956
10 1,042 0,960
11 1,037 0,964
12 1,033 0.968
13 1,029 0,972
14 1,025 0,976
15 1,020 0,980
16 1,016 0,984
17 1,012 0,988
18 1,008 0,992
19 1,004 0,996
20 1.000 1.000
21 0,996 1.004
22 0,992 1.008
23 0,988 1.012
24 0,984 1.016
25 0,980 1,020
26 0,977 1,024
27 0,973 1.028
28 0,969 1,032
29 0,965 1,036
30 0,962 1,040
31 0,958 1,044
32 0,954 1,048
33 0,951 1,052
.

Теплопроводность - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Теплопроводность - это способность материала проводить тепло. Металлы обладают хорошей теплопроводностью, как и газы. Теплопроводность материала - это определяющее свойство, которое помогает в разработке эффективных технологий нагрева / охлаждения. Значение теплопроводности можно определить путем измерения скорости, с которой тепло может проходить через материал.

Термическое сопротивление противоположно теплопроводности.Это означает, что тепло не проводит много. Материалы с высоким удельным сопротивлением называются «термоизоляторами» и используются в одежде, термосах, домашних изоляционных материалах и автомобилях, чтобы согреться, или в холодильниках, морозильниках и термосах, чтобы вещи оставались холодными.

Теплопроводность часто обозначается греческой буквой «каппа», κ {\ displaystyle \ kappa}. Единицы теплопроводности - ватты на метр-кельвин. Ватты - это мера мощности, метры - мера длины, а кельвины - мера температуры.По единицам измерения мы видим, что теплопроводность - это мера того, сколько энергии проходит через расстояние из-за разницы температур.

Некоторые отличные теплоизоляторы: Вакуум, Аэрогель, Полиуретан

Вот некоторые отличные проводники тепла: Серебро, медь, бриллиант

Серебро - один из наиболее теплопроводных материалов (и довольно распространен), поэтому с серебром можно провести несколько интересных экспериментов, которые очень хорошо показывают, как работает теплопроводность.

Один пример: вы кладете 2 ложки в кипящую воду, одна из которых стальная, а другая серебряная. Когда вы вынимаете ложки из кипящей воды, серебряная ложка горячее, чем стальная. Причина этого в том, что серебро проводит тепло лучше, чем сталь. Серебряная ложка также будет остывать быстрее из-за этого, так как лучше отводит тепло.

Другой пример теплопроводности серебра - нанесение различных материалов на кубики льда. Шайба для утюга просто сядет на лед и постепенно станет холоднее.Медный пенни растает через кубик льда и быстрее остывает. Серебряная монета, ложка или кольцо на кубике льда погрузится в него, как если бы кубик льда был сделан из густого сиропа, а серебро почти мгновенно станет ледяным. Опять же, это потому, что серебро действительно хорошо поглощает тепло из воздуха и передает его кубику льда. Медь тоже хороша в этом, но не так хорошо, как серебро.

.

Смотрите также