Как отличается по своей природе электропроводность металлов


Как отличается по своей природе электропроводность металлов?

Дым от костра - сложная смесь из газов, паров и аэрозолей, поднимающаяся вверх за счет того, что нагретый воздух легче холодного. Газы и пары невидимы, но они создают запах, аэрозоли видимы и создают видимую "плотность" дыма. В пиротехнике для создания плотных дымов увеличивают количество аэрозолей.

Состав газов: азот, кислород, углекислый газ, угарный газ, аргон - основные, метан, этан, этилен, неон, криптон, ксенон, формальдегид и другие простые органические соединения, оксиды серы, оксиды азота - минорные компоненты. Пары воды, органических веществ различной структуры дополняют газовый состав и при конденсации в холодном воздухе переходят в видимый аэрозоль. Кроме того поднимающийся поток газов и плазмы (пламени) увлекают легкие твердые частицы золы, угля, полициклических углеводородов и других малолетучих компонентов в виде аэрозоля.

Молекула гелия, в отличе от всех прочих "обычных" газов (воздух, водород), - одноатомная. То есть это совсем-совсем малеькая молекула. Поэтому атом гелия в состоянии "пробираться" непосредственно сквозь резиновую оболочку воздушного шарикаю Да что там незина - для гелия "прозрачно" даже стекло, поэтому я сверхвысокого вакуума никогда не используют спекляныне резервуары и трубопроводы - только стальные (в стеклянной аппаратуре не получить давление меньше, ем парциальное давление гелия в атмосфере, потому что они просаччивается из атмосферы в такую аппаратуру). Это не штука понять: ведь резина - .то высокомолекулярный полимер, с крупными и замысловато изогнутыми, скрученными молекулами, так что один-единственный атом гелия сравнительно легко по всем этим закоулкам пробирается - даже легче, чем двухатомная молекула водорода, не говоря уж о молекуклах азота и кислорода.

Идея проста как мир. Лично мне приходилось пользоваться химическим анкером , когда даже не задумался , что такое химический анкер. Например применял эпоксидку или какой нибудь резиновый клей для того чтобы закрепить шуруп или кронштейн в деревянную или бетонную стену. Конечно современные химические анкеры более эффективны, они учитывают и структуру поверхности , в которую вставляется крепеж и свойства материала из которого изготовлен крепеж ( болт, шуруп , дюбель.

У вас слишком общий вопрос. Общий ответ - рассчитывают на компьютерах на основе моделей изменения свойств в зависимости от состава. Модели разрабатываются на основе уже собранных данных о известных смесях и веществах.

Для разработки лекарств сейчас строят компьютерные трехмерные модели рецепторов и затем осуществляют компьютерный перебор молекул, которые максимально подходят к этому рецептору пространственно и по гидрофобно-гидрофильным взаимодействиям частей молекулы. После этого синтезируются уже реальные вещества и проверяются на практике. Для некоторых лекарств есть проекты распределенных вычислений, в которых вы можете поучаствовать.

Свойства элементов высчитываются по таблице Менделеева. Раньше это делали прямой экстраполяцией свойств. Теперь для новых элементов вводят релявисткую поправку (из-за высокой скорости внешних электронов).

Число моделей изменений свойств для разных задач очень велико и описать все я просто не смогу.

Энтропию иногда образно называют "стрелой времени", потому что в изолированной системе ее энтропия (в целом) может только возрастать и нее может уменьшаться. Этот вывод классической термодинамики когда-то привел к дискуссии о так называемой "тепловой смерти вселенной" - когда ее энтропия в целом достигнет максимума. Но пришел Илья Пригожин - и получил Нобелевскую премию, обещав вселенной долгую жизнь и освободив людей от переживаний по этому поводу :). Образно необратимость увеличения энтропии можно пояснить на таком мысленном эксперименте. Разделим емкость перегородкой на две части. В перегородке есть дырка, прикрытая заслонкой. Пусть в одной половине 1000 молекул газа, а в другой - ни одной. Пусть суперскоростная камера может снимать движение молекул. Тогда, направив ее на отсек с молекулами, мы увидим (в замедленном режиме) хаотичное беспорядочное движение каждой молекулы, которые сталкиваются друг с другом и со стенками, меняют направление движения и скорость. Энтропия системы не меняется. Пустим запись в обратном порядке: ничего в принципе не изменится - такой же хаос. Откроем теперь заслонку. На видеоролике будет видно, как молекулы одна за другой влетают в пустую половину и сначала изредка, а потом все чаще возвращаются назад. Вскоре молекул в обеих половинках станет примерно поровну, и дальше уже ничего принципиально меняться не будет. При этом энтропия системы увеличится, и это увеличение можно посчитать количественно. Пустим теперь видеозапись в обратном порядке. И тогда на ней будет видно совершенно "невозможное" явление: молекулы, двигаясь по-прежнему хаотично, сами собой соберутся в одной половине емкости! Это значит, что энтропия системы самопроизвольно уменьшилась, то есть "стрела времени" повернулась в прошлое! В случае 1000 молекул можно посчитать вероятность такого события (оно не нарушает законы природы). И окажется, что эта вероятность настолько ничтожна, что ее смело можно приравнять нулю. Нас же окружают не тысячи, а бесчисленное множество молекул. Поэтому стрела времени и направлена только вперед. И по этой самой причине холодная вода в чайнике, поставленном на теплую плиту, не вскипит за счет самопроизвольного перехода теплоты от плиты к чайнику, с охлаждением плиты: стрела времени направлена только в сторону самопроизвольного перехода теплоты от горячего тела к холодному.

Электропроводность элементов и других материалов

  • Проводники - это материалы со слабо прикрепленными валентными электронами - электроны могут свободно дрейфовать между атомами
  • Изоляторы имеют структуры, в которых электроны связаны с атомами ионными или ковалентными связями - ток практически отсутствует. flow
  • Полупроводники - это изолирующие материалы, в которых связи могут быть разорваны под действием приложенного напряжения - электроны могут высвобождаться и перемещаться с одного освобожденного валентного узла на другой.

Электропроводность

Электропроводность или удельная проводимость - это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность является обратной (обратной) величиной удельного электрического сопротивления.

Электропроводность определяется как отношение плотности тока к напряженности электрического поля и может быть выражена как

σ = J / E (1)

, где

σ = электрическая проводимость (1 / Ом · м, 1/ Ом м, сименс / м, См / м, mho / m)

Дж = плотность тока (ампер / м 2 )

E = электрический напряженность поля (вольт / м)

One siemens - S - эквивалентна одному ому и также обозначается как one mho.

Электропроводность некоторых распространенных материалов

Материал Электропроводность
- σ -
(1 / Ом · м, См / м, МО / м)
Алюминий 37,7 10 6
Бериллий 31,3 10 6
Кадмий 13,8 10 6
Кальций 29.8 10 6
Хром 7,74 10 6
Кобальт 17,2 10 6
Медь 59,6 10 6
Медь - отожженная 58,0 10 6
Галлий 6,78 10 6
Золото 45,2 10 6
Иридий 19.7 10 6
Железо 9,93 10 6
Индий 11,6 10 6
Литий 10,8 10 6
Магний 22,6 10 6
Молибден 18,7 10 6
Никель 14,3 10 6
Ниобий 6.93 10 6
Осмий 10,9 10 6
Палладий 9,5 10 6
Платина 9,66 10 6
Калий 13,9 10 6
Рений 5,42 10 6
Родий 21,1 10 6
Рубидий 7.79 10 6
Рутений 13,7 10 6
Серебро 63 10 6
Натрий 21 10 6
Стронций 7,62 10 6
Тантал 7,61 10 6
Технеций 6,7 10 6
Таллий 6.17 10 6
Торий 6,53 10 6
Олово 9,17 10 6
Вольфрам 18,9 10 6
Цинк 16,6 10 6
Морская вода 4,5 - 5,5
Вода - питьевая 0,0005 - 0,05
Вода - деионизированная 5.5 10 -6

Электропроводность элементов относительно серебра

900,6
Элемент Электропроводность относительно серебра
Серебро 100.0
Медь 97,6
Золото 76,6
Алюминий 63,0
Тантал 54,6
Магний 39.4
Натрий 32,0
Бериллий 31,1
Барий 30,6
Цинк 29,6
Индий 27,0
Кадмий
Кальций 21,8
Рубидий 20,5
Цезий 20,0
Литий 18.7
Молибден 17,6
Кобальт 16,9
Уран 16,5
Хром 16,0
Марганец 15,8
Платина 14,4
Олово 14,4
Вольфрам 14,0
Осмий 14.0
Титан 13,7
Иридий 13,5
Рутений 13,2
Никель 12,9
Родий 12,6
Палладий Палладий
Сталь 12,0
Таллий 9,1
Свинец 8,4
Колумбий 5.1
Ванадий 5,0
Мышьяк 4,9
Сурьма 3,6
Ртуть 1,8
Висмут 1,4
Теллур 0,0

Электропроводность высокоочищенной воды

Удельное электрическое сопротивление

Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению.Удельное электрическое сопротивление может быть выражено как

ρ = 1/ σ (2)

, где

ρ = удельное электрическое сопротивление (Ом · м 2 / м, Ом · м)

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника можно выразить как

R = ρ l / A (3)

, где

R = сопротивление (Ом, Ом)

l = длина проводника (м)

A = площадь поперечного сечения проводника (м 2 )

Пример - сопротивление провода

Сопротивление провода 1000 м калибр медного провода # 10 с площадью поперечного сечения 5.26 мм 2 можно рассчитать как

R = (1,724 x 10 -8 Ом м 2 / м) (1000 м) / (( 5,26 мм 2 ) (10 - 6 м 2 / мм 2 ))

= 3,2 Ом

Преобразование удельного сопротивления и проводимости

900
Гран / галлон
как CaCO 3
ppm
как CaCO 3
ppm
NaCl
Электропроводность
мкмхо / см
Удельное сопротивление
МОм / см
99.3 1700 2000 3860 0,00026
74,5 1275 1500 2930 0,00034
49,6 850 1000 1990 0,00050
24,8 425 500 1020 0,00099
9,93 170 200 415 0.0024
7,45 127 150 315 0,0032
4,96 85,0 100 210 0,0048
2,48 42,5 50 105 0,0095
0,992 17,0 20 42,7 0,023
0,742 12,7 15 32.1 0,031
0,496 8,50 10 21,4 0,047
0,248 4,25 5,0 10,8 0,093
0,099 1,70 2,0 4,35 0,23
0,074 1,27 1,5 3,28 0,30
0,048 0.85 1,00 2,21 0,45
0,025 0,42 0,50 1,13 0,88
0,0099 0,17 0,20 0,49 2,05
0,13 0,15 0,38 2,65
0,0050 0,085 0,10 0,27 3.70
0,0025 0,042 0,05 0,16 6,15
0,00099 0,017 0,02 0,098 10,2
0,00070 0,012 0,01587 11,5
0,00047 0,008 0,010 0,076 13,1
0,00023 0.004 0,005 0,066 15,2
0,00012 0,002 0,002 0,059 16,9
  • зерен / галлон = 17,1 частей на миллион CaCO 3
Растворы

Электропроводность водных растворов, таких как

  • NaOH 4 - Каустическая сода
  • NH 4 Cl - Хлорид аммония, соляной аммиак
  • NaCl 2 - Поваренная соль
  • NaNO 3 - Нитрат натрия , Чилийская селитра
  • CaCl 2 - Хлорид кальция
  • ZnCl 2 - Хлорид цинка
  • NaHCO 3 - Бикарконат натрия, пищевая сода
  • Кальцинированный натрий 2 CO 3 карбонат натрия 9
  • CuSO 4 - Медный купорос, медный купорос

.

% PDF-1.4 % 724 0 объект > endobj xref 724 132 0000000016 00000 н. 0000005569 00000 н. 0000006148 00000 п. 0000006857 00000 н. 0000007157 00000 н. 0000007305 00000 н. 0000007465 00000 н. 0000007613 00000 н. 0000007775 00000 н. 0000007924 00000 н. 0000008086 00000 н. 0000008234 00000 н. 0000008396 00000 н. 0000008544 00000 н. 0000008706 00000 н. 0000008854 00000 н. 0000009015 00000 н. 0000009164 00000 п. 0000009325 00000 н. 0000009473 00000 н. 0000009635 00000 н. 0000009781 00000 п. 0000009943 00000 н. 0000010091 00000 п. 0000010253 00000 п. 0000010400 00000 п. 0000010562 00000 п. 0000010710 00000 п. 0000010872 00000 п. 0000011020 00000 п. 0000011182 00000 п. 0000011330 00000 п. 0000011493 00000 п. 0000011641 00000 п. 0000011804 00000 п. 0000011952 00000 п. 0000012114 00000 п. 0000012262 00000 п. 0000012424 00000 п. 0000012572 00000 п. 0000012875 00000 п. 0000013023 00000 п. 0000013186 00000 п. 0000013334 00000 п. 0000013497 00000 п. 0000013643 00000 п. 0000013806 00000 п. 0000013954 00000 п. 0000014116 00000 п. 0000014264 00000 п. 0000014426 00000 п. 0000014574 00000 п. 0000014736 00000 п. 0000014884 00000 п. 0000015046 00000 п. 0000015194 00000 п. 0000015356 00000 п. 0000015505 00000 п. 0000015667 00000 п. 0000015815 00000 п. 0000015977 00000 п. 0000016126 00000 п. 0000016288 00000 п. 0000016436 00000 п. 0000016599 00000 п. 0000016747 00000 п. 0000016910 00000 п. 0000017058 00000 п. 0000017220 00000 н. 0000017368 00000 п. 0000017530 00000 п. 0000017678 00000 п. 0000017840 00000 п. 0000017987 00000 п. 0000018149 00000 п. 0000018296 00000 п. 0000018458 00000 п. 0000018605 00000 п. 0000018767 00000 п. 0000018914 00000 п. 0000020110 00000 п. 0000021301 00000 п. 0000021338 00000 п. 0000021441 00000 п. 0000021919 00000 п. 0000026184 00000 п. 0000026856 00000 п. 0000027065 00000 п. 0000033317 00000 п. 0000034488 00000 п. 0000035116 00000 п. 0000035332 00000 п. 0000036848 00000 н. 0000038166 00000 п. 0000039362 00000 п. 0000040342 00000 п. 0000040556 00000 п. 0000041063 00000 п. 0000044161 00000 п. 0000044374 00000 п. 0000044960 00000 п. 0000046264 00000 н. 0000047424 00000 п. 0000047643 00000 п. 0000048592 00000 п. 0000049712 00000 п. 0000050990 00000 н. 0000052301 00000 п. 0000053293 00000 п. 0000055962 00000 п. 0000061943 00000 п. 0000069219 00000 п. 0000069274 00000 п. 0000069311 00000 п. 0000071999 00000 п. 0000072071 00000 п. 0000072295 00000 п. 0000072501 00000 п. 0000072611 00000 п. 0000072770 00000 п. 0000072937 00000 п. 0000073106 00000 п. 0000073253 00000 п. 0000073424 00000 п. 0000073565 00000 п. 0000073776 00000 п. 0000073969 00000 п. 0000074144 00000 п. 0000074327 00000 п. 0000074507 00000 п. 0000074659 00000 п. 0000002936 00000 н. трейлер ] / Назад 1589332 >> startxref 0 %% EOF 855 0 объект > поток h ެ WyTSW a1, TM

.

Почему металлы так хорошо проводят тепло и электричество?

Структура металлов

Структуры чистых металлов описать просто, поскольку атомы, образующие эти металлы, можно рассматривать как идентичные совершенные сферы. Более конкретно, металлическая структура состоит из «выровненных положительных ионов» (катионов) в «море» делокализованных электронов. Это означает, что электроны могут свободно перемещаться по структуре и обуславливают такие свойства, как проводимость.

Какие бывают виды облигаций?

Ковалентные облигации

Ковалентная связь - это связь, которая образуется, когда два атома разделяют электроны. Примерами соединений с ковалентными связями являются вода, сахар и диоксид углерода.

Ионные связи

Ионная связь - это полный перенос валентных электронов между металлом и неметаллом. В результате возникают два противоположно заряженных иона, которые притягиваются друг к другу.В ионных связях металл теряет электроны, чтобы стать положительно заряженным катионом, тогда как неметалл принимает эти электроны, чтобы стать отрицательно заряженным анионом. Примером ионной связи может быть соль (NaCl).

Металлические облигации

Металлическая связь - это результат электростатической силы притяжения, которая возникает между электронами проводимости (в форме электронного облака делокализованных электронов) и положительно заряженными ионами металлов.Это можно описать как распределение свободных электронов между решеткой положительно заряженных ионов (катионов). Металлическое соединение определяет многие физические свойства металлов, такие как прочность, пластичность, термическое и электрическое сопротивление и проводимость, непрозрачность и блеск.

Делокализованные движущиеся электроны в металлах -

Это свободное движение электронов в металлах, которое придает им проводимость.

Электропроводность

Металлы содержат свободно движущиеся делокализованные электроны.Когда прикладывается электрическое напряжение, электрическое поле внутри металла вызывает движение электронов, заставляя их перемещаться от одного конца к другому концу проводника. Электроны будут двигаться в положительную сторону.

Электроны текут к положительному выводу

Теплопроводность

Металл хорошо проводит тепло.Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и больше вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

Почему металлы так хорошо проводят тепло?

Электроны в металле - это делокализованные электроны и свободно движущиеся электроны, поэтому, когда они набирают энергию (тепло), они вибрируют быстрее и могут перемещаться, это означает, что они могут быстрее передавать энергию.

Какие металлы проводят лучше всего?

Вверху: Электронные оболочки Золото (au), Серебро (Ag), Медь (Cu) и Цинк (Zn). По логике, можно подумать, что Золото - лучший проводник, имеющий единственный s-орбитальный электрон в последней оболочке (диаграмма выше)... так почему серебро и медь на самом деле лучше (см. таблицу ниже).

Электропроводность металлов

> С / м

Серебро 6,30 × 10 7
Медь 5,96 × 10 7
Золото 4.10 × 10 7
Алюминий 3,50 × 10 7
цинк 1,69 × 10 7

Серебро имеет больший атомный радиус (160 мкм), чем золото (135 мкм), несмотря на то, что в золоте больше электронов, чем в серебре! О причинах этого см. Комментарий ниже.

Примечание: Серебро является лучшим проводником, чем золото, но золото более желательно, потому что оно не подвержено коррозии.(Медь является наиболее распространенной, потому что она наиболее экономична) Ответ немного сложен, и мы размещаем здесь один из лучших ответов, которые мы видели для тех, кто знаком с материалом.

"Серебро находится в середине переходных металлов примерно на 1/2 пути между благородными газами и щелочными металлами. В столбце 11 периодической таблицы все эти элементы (медь, серебро и золото) имеют единичный s -орбитальный электрон электрон внешней оболочки (платина также, в столбце 10).


Орбитальная структура электронов этих элементов не имеет особого сродства приобретать или терять электрон по отношению к более тяжелым или легким благородным газам, потому что они находятся на полпути между ними. В общем, это означает, что не требуется много энергии, чтобы временно сбить электрон или добавить его. Удельное сродство к электрону и потенциалы ионизации варьируются, и в отношении проводимости наличие относительно низких энергий для этих двух критериев в некоторой степени важно.

Если бы это были единственные критерии, то золото было бы лучшим проводником, чем серебро, но у золота есть дополнительные 14 f-орбитальных электронов под 10 d-орбитальными электронами и единственным s-орбитальным электроном. 14 f-электронов связаны с дополнительными атомами в ряду актинидов. С 14 дополнительными электронами, которые, по-видимому, выталкивают d- и s-электроны, можно подумать, что s-электрон просто «созрел» для проводимости (почти не требовалось энергии, чтобы оттолкнуть его), но НЕТ. Электроны на f-орбите упакованы таким образом, что это приводит к тому, что атомный радиус золота на самом деле МЕНЬШЕ, чем атомный радиус серебра - не намного, но он меньше. Меньший радиус означает большую силу со стороны ядра на внешние электроны, поэтому серебро побеждает в «соревновании» проводимости. Помните, сила электрического заряда обратно пропорциональна квадрату расстояния. Чем ближе 2 заряда вместе, тем выше сила между ними.

И медь, и платина имеют еще меньший диаметр; следовательно, большее притяжение от ядра, следовательно, больше энергии, чтобы сбить одинокий s-электрон, следовательно, более низкая проводимость.

Другие элементы с единственным s-орбитальным электроном, находящимся там, «созревшим для того, чтобы появился сборщик проводимости», также имеют меньшие атомные радиусы (молибден, ниобий, хром, рутений, родий), чем серебро.

Таким образом, именно то место, где оно находится, то место, где «мать-природа» поместила серебро в периодической таблице, определяет его превосходную проводимость ».

Источник из фунтов101 Yahoo

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ И ЧИТАТЕЛЕЙ -

Структура и физические свойства металлов

Почему одни металлы проводят тепло лучше, чем другие?

Как передается тепло?

Теплопроводность металлов

.

Электропроводность


2

Веха в развитии компании Petahertz Electronics

12 марта 2018 г. - В полупроводнике электроны можно возбуждать, поглощая лазерный свет. Достижения последнего десятилетия позволили измерить этот фундаментальный физический механизм во временных масштабах ниже фемтосекунды. Сейчас ...


Ученые изображают проводящие края в многообещающем 2D-материале

Февраль8 августа 2019 г. - Исследователи непосредственно изобразили «краевую проводимость» в однослойном дителлуриде вольфрама, недавно открытом двумерном топологическом изоляторе и квантовом материале. Исследование позволяет ...


Кухонные сверхтоки температуры из уложенных друг на друга 2D материалов

21 октября 2020 г. - «Стопка» 2D-материалов может обеспечить сверхтоки при невероятно высоких температурах, которые легко достижимы на домашней кухне. Международное исследование открывает новый путь к...


Пробираясь через узкое место - новый класс слоистого перовскита с высокой кислородно-ионной проводимостью

27 апреля 2020 г. - Ученые обнаружили слоистый перовскит, который показывает необычно высокую оксидно-ионную проводимость, на основе нового метода фильтрации и новой концепции дизайна. Такие материалы трудно найти, поэтому ...


Высокоэффективные термоэлектрические материалы: новый взгляд на селенид олова

Апр.24, 2019 - Измерения на синхротронных источниках BESSY II и PETRA IV показывают, что селенид олова также может использоваться в качестве термоэлектрического материала при комнатной температуре, если высокое давление составляет ...


Сотрудничество создает новую модель керамической проводимости

22 октября 2020 г. - В качестве изоляторов оксиды металлов, также известные как керамика, могут не показаться очевидными кандидатами на электропроводность. В то время как в обычных металлах электроны бегают туда-сюда, их движение внутрь...


Новый квантовый переключатель превращает металл в изолятор

3 февраля 2020 г. - Исследователи продемонстрировали совершенно новый способ точного управления электрическими токами, используя взаимодействие между спином электрона и его орбитальным вращением вокруг ...


Моделирование документа Самосборка белков и ДНК

28 марта 2018 г. - Что заставляет частицы самоорганизовываться в сложные биологические структуры? Часто это явление происходит из-за конкуренции между силами притяжения и отталкивания, создаваемыми электрическими зарядами в...


Правила сверхпроводимости, отраженные в «Экситонном изоляторе»

7 декабря 2017 г. - Физикам, занимающимся созданием рабочих компонентов отказоустойчивого квантового компьютера, удалось создать «экситонный изолятор», ранее невидимое состояние материи, которое ...


Производство термоэлектрической энергии при комнатной температуре: скоро?

26 декабря 2017 г. - Исследовательская группа создала термоэлектрический материал с многообещающими характеристиками при комнатной температуре.Силицид иттербия - хороший проводник электричества. Он также имеет высокий коэффициент Зеебека благодаря ...


.

Смотрите также