Металл с самой высокой температурой плавления – Температура плавления металлов и неметаллов

МЕТАЛЛЫ ДЛЯ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ

науке и технике очень часто применяют высокие тем­пературы. Они необходимы, например, при выплавке металлов. В доменной печи, где получают из железной руды чугун, температура доходит до 1800°. В обыкновенной электрической лампочке нить накаливания нагревается до температуры 2500°. Чем выше температура нити лам­почки, тем большая доля электрической энергии перехо­дит в свет. В современных электрических лампочках в свет превращается только 6—8% электроэнергии. Осталь­ное же количество расходуется на невидимые излучения и рассеивается в окружающее пространство в виде тепла. Если бы удалось повысить температуру нити накаливания до 4000°, то можно было бы превратить в свет до 30— 40% электроэнергии.

В настоящее время в технике большое значение полу­чает новый вид теплового двигателя — газовая турбина. Детали турбины работают при температуре 750—800°. При таком разогревании высокопрочная при нормальных температурах сталь без добавок редких элементов стано­вится вязкой, как воск, и не годится для изготовления тур­бинных деталей. Мощность и экономичность газовой тур­бины можно ещё увеличить, если повысить температуру газов, проходящих через турбину. Но для этого нужны особые жаропрочные сплавы. Такие сплавы в настоящее время имеются. Они содержат в себе добавки редких ме­таллов — титана, молибдена, вольфрама, ванадия, церия, ниобия, тантала и др. Таким образом, тугоплавкость — очень важное свойство металлов. По тугоплавкости ред­кие металлы располагаются в следующей последователь­ности (см. таблицу 2).

Таблица 2.

Элемент	Температура Плавления	Элемент	Температура Плавления
1. Вольфрам. .	3387°	17. Самарий. . .	1350°
2. Рений….	3200°	18. Бериллий. .	1284°
3. Тантал….	3027°	19. Эрбий….	1250°
4. Молибден. . .	2622°	20. Европий. . .	1200°
5. Ниобий. . .	2500°	21. Радий….	960°
6. Бор………………..	2300°	22. Германий. . .	960°
7. Гафний….	2227°	23. Празеодим. .	940°
8. Цирконий. .	1930°	24. Лантан….	885°
9. Титан….	1830°	25. Неодим. . .	840°
10. Торий….	1827°	26. Церий….	815°
11. Иттербий. .	1800°	27. Тербий….	310°
12. Ванадий. . .	1725°	28. Литий….	179°
13. Уран……………..	1700°	29. Индий….	156,4°
14. Диспрозий. .	1560°	30. Рубидий. . .	39°
15. Иттрий….	1490°	31. Галлий….	29,8°
16. Скандий. . .	1400°	32. Цезий….	28,5Э

Этот ряд показывает, что около полутора десятка ред­ких металлов имеют температуру плавления более высо­кую, чем железо (1528°). Самыми тугоплавкими являются вольфрам, рений, тантал и молибден.

Мы уже познакомились с применением вольфрама и молибдена в металлургии. Но вольфрам и молибден также необходимы и в радиотехнике. Из вольфрама готовятся и нити накаливания обычных осветительных лампочек и детали электронной лампы, которая является основой со­временной радиотехники. Любой радиоприёмник, радио­передатчик, телевизор имеет не по одной, а до десятка и выше различных электронных ламп (рис. 16). Электрон­ная лампа — источник электронов. Из вольфрама изготов­лена одна из главных деталей электронной ла*мпы — ка­тод, дающий электроны, необходимые для работы лампы.

Рис. 16. Без редких металлов невозможно было бы создать электронную лампу — осно­ву современной радиотехники.

Чем выше температура катода, тем больше электронов вылетает с его поверхности.

В лампочках накаливания и особенно в электронной лампе используется не только вольфрам. Многие детали их изготовлены из других тугоплавких металлов — молиб­дена, тантала, ниобия, циркония, тория, бериллия, и каж­дый из них выполняет свою особую роль, обеспечивая бесперебойную работу электронной лампы. Например, из молибдена изготовлены тонкие нити, которые поддержи­вают катод и анод, так как молибден при высоких темпе­ратурах отлично сохраняет свою прочность и упругость. Чистый металл молибден обладает высоким постоянством размеров при нагреве до 1200°. Это очень важное свой­ство металла. Известно, что почти все тела при нагрева­нии расширяются, а при охлаждении сжимаются.

В электрической лампочке нужны металлы, почти не изменяющие своих размеров при колебании температуры. Впаянные в стекло проводники должны изменять свой объём так же, как и стекло, иначе лампочка в месте спая проводника может лопнуть. Вот почему редкий металл мо­либден, сохраняющий почти неизменными свои размеры при нагревании, нашёл большое применение при подвеске вольфрамовых нитей, а также для изготовления металли­ческих монтажных деталей радиоламп.

Электроны, летящие от катода к аноду, имеют огром­ную скорость. При ударе о поверхность металла анода их энергия движения переходит большей частью в теплоту. Анод сильно разогревается. Выдержать сильное разогрева­ние может только тугоплавкий металл. Молибден — отлич­ный металл для изготовления анода электронной лампы.

Редкий элемент рений — второй по тугоплавкости металл. Он был открыт в 1924. году. За первые десять лет со дня открытия было опубликовано в разных странах свыше 200 работ, посвящённых изучению свойств рения. Учёные установили, что рений чрезвычайно устойчив про­тив окисления. При нагревании до 1500° он почти не со­единяется с кислородом воздуха. В этом отношении он более стоек и меньше распыляется при высоком разогре­вании, чем вольфрам. Вот почему вольфрамовые нити на­кала иногда покрывают слоем рения. На чистый металл рений не действуют такие едкие вещества, как соляная, серная и плавиковая кислоты. Даже при длительном кипячении в этих кислотах рений не растворяется.

Рений идёт на изготовление приборов для измерения высоких температур — термопар. Термопара устроена довольно просто (рис. 17). Это две проволоки из разных металлов. Одни концы их спаяны друг с другом, другие подключены к прибору для обнаружения тока. Если ме­сто спая этих проволок разогревать, а другие концы их сохранять при обычной температуре, то в термопаре воз­никнет электрический ток. Он называется термоэлектриче­ством. Чем выше температура нагревания, тем большую величину имеет термоэлектрический ток. На этом свойстве и основано измерение температуры термопарой.

Чем же объясняется возникновение термоэлектриче­ства? В разных металлах число свободных электронов в
одном и том же объёме неодинаково. Поэтму электроны, подобно свободному газу, заполняющему пространство в кристаллической решётке, испытывают в разных метал­лах неодинаковое давление. При подогревании места спая двух металлов электроны начинают в большом количестве проникать из одного металла в другой. Металл, в котором число электронов при этом уменьшится, получит положительный заряд, а металл в котором число их возрастёт, зарядится отрицательным электричеством. Между проводни­ками возникнет разность потенциа­лов, называемая термоэлектро­движущей силой (т. э. д. с.). Ве­личина этой силы зависит не только от температуры нагревания места спая проводников, но и от природы спаянных металлов.

Рис. 17. Схема устрой­ства термопары—при­бора для измерения температур: 1 — горя­чий спай, 2 — прибор для измерения тока, 3 — проволоки из раз­ных металлов.

Металлы для проволок должны быть тугоплавкими. Кроме того, тер­мопара должна обладать отличной химической стойкостью, т. е. не взаи­модействовать с кислородом и дру­гими газами, содержащимися в той среде, где она нагревается.

Обычно для термопар берут одну проволоку из платины, другую из

Сплава платины с родием. Эти прово­локи не окисляются при нагревании и дают значительную термоэлектро­движущую силу. Для измерения температур до 1600°

Часто вторую проволоку готовят из сплава платины с 8%

Рения. Такая термопара не только устойчивее в работе, но и даёт более высокую т. э.д. с.

Наиболее простыми приборами для измерения не очень высоких температур служат термометры, основанные на свойстве тел изменять свой объём при нагревании и охлаждении.

Чтобы измерить температуру воздуха или человече­ского тела, применяются ртутные и спиртовые термо­метры. А можно ли ртутным термометром измерять высо­кие температуры, например до 1000°?

Нет, нельзя. При таком разогревании ртуть начинает сильно испаряться, показания термометра становятся не­правильными, всё возрастающее давление паров ртути может разорвать хрупкий стеклянный баллон. Поэтому для измерения температур от 500 до 1000° применяется термометр, в котором вместо ртути находится редкий ме­талл — галлий. Свойства галлия были предсказаны Менделеевым до того, как этот элемент был найден.

Галлий — синевато-белый мягкий металл. По легко­плавкости он стоит рядом с цезием. Его температура плав­ления 29,8°. Несмотря на низкую температуру плавления, галлий очень устойчив в жидком состоянии. Он не заки­пает и почти не испаряется до температуры 2300°. По­этому для изготовления термометров лучше всего приме­нять галлий.

Среди наиболее тугоплавких редких металлов нахо­дятся цирконий и гафний. Эти металлы в противополож­ность вольфраму и рению активно взаимодействуют с кис­лородом воздуха, образуя окислы. Поэтому в чистом виде они не применяются при высоких температурах. Но окислы циркония и гафния обладают ещё большей тугоплав­костью, чем чистые металлы. Окись циркония плавится при температуре 2700°, а окись гафния — при 2912°. Это их свойство позволило применять соединения циркония и гафния с кислородом как огнеупорные материалы. Из по­рошка окиси циркония и гафния замешивается густая масса, из которой затем делают кирпичи. Ими выклады­вают внутренние стенки высокотемпературных печей для плавления металлов. Окислы циркония и гафния замеча­тельны ещё и тем, что они почти не изменяют своего объёма при нагревании и охлаждении, и поэтому стенки печи не растрескиваются при быстрых изменениях темпе­ратуры. Увеличивает их ценность как первоклассных огне­упоров ещё и то, что они чрезвычайно инертны (неактив­ны) по отношению к расплавленным металлам и шлаку.

С Реди редких металлов имеются такие, которые обла­дают особым физическим свойством — радиоактивно­стью. К ним относится радий, торий, уран. Изучение их на­чалось с конца XIX века. В 1898 году молодой …

М Ного лет назад, исследуя золу, получающуюся при сжигании каменного угля, химики обнаружили в её составе 46 химических элементов. В их числе было немало редких и рассеянных элементов. Исследование морских …

В прежние времена, когда наука и техника были на низ­ком уровне развития, природа для человека была единственным источником, откуда он брал в готовом виде всё, что ему нужно было для …

msd.com.ua

Какой металл имеет самую низкую температуру плавления?

Металл или сплавtпл, ºС Алюминий660,4 Вольфрам3420 Германий937 Дуралюмин~650 Железо1539 Золото1064?4 Инвар1425 Иридий2447 Калий63,6 Карбиды гафния3890 ниобия3760 титана3150 циркония3530 Константин~1260 Кремний1415 Латунь~1000 Легкоплавкий сплав60,5 Металл или сплавtпл, ºС Магний650 Медь1084,5 Натрий97,8 Нейзильбер~1100 Никель1455 Нихром~1400 Олово231,9 Осмий3030 Платина17772 Ртуть — 38,9 Свинец327,4 Серебро961,9 Сталь1300-1500 Фехраль~1460 Цезий28,4 Цинк419,5 Чугун1100-1300

ртуть (—38,9 °С).

какая устроит ртуть галлий натрий калий …вольфрам титан …

Среди металлов самые низкие температуры плавления и кипения у ртути (Нg) -38,829+С и -356,62+С соответственно

<a rel=»nofollow» href=»http://www.spishy.ru» target=»_blank»>www.spishy.ru</a> Здесь посмотри!

touch.otvet.mail.ru

Температура плавления | Материаловедение

Все металлы, как тела кристаллического строения переходят при определенной температуре из твердого состояния в жидкое и наоборот. Температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое, называется температурой плавления. Сплавы в отличие от простых металлов плавятся обычно не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур. Температура плавления является важным физическим свойством металлов. Знание температуры плавления металлов и сплавов необходимо в металлургии, в литейном производстве, при горячей обработке металлов давлением при сварке, пайке и других процессах, сопровождающихся нагреванием металлических материалов. В зависимости от температуры плавления различают тугоплавкие и легкоплавкие металлы.
Металлы, имеющие высокую температуру плавления, называются тугоплавкие и легкоплавкие металлы.
Обычно к тугоплавким относят металлы, температура плавления которых выше, чем у железа (т.е. выше 1539°С).Самый тугоплавкий металл — вольфрам. Его температура плавления 3800 °С. Высокую температуру плавления имеют также тантал (2960°С), ниобий (2468°С), молибден (2610°С), ванадий (1919°С) и др. Из тугоплавких металлов и сплавов изготавливают детали, работающие при высоких температурах. Особенно возросла, роль тугоплавких металлов в связи с развитием новых отраслей техники-электроники, ядерной энергетики, ракетной и космической техники. Тугоплавкие металлы применяют также как легирующие добавки к сталям.
Металлы, имеющие низкую температуру плавления, называются Среди металлов самую низкую температуру плавления имеет ртуть (- 38,87°С). К легкоплавким металлам, применяемым в технике, относят олово, свинец, цинк. Легкоплавкие металлические материалы находят большое применение в технике. Так, например, расплавленный свинец применяется в качестве закалочной среды для стали. Свинец и олово широко применяются при пайке, входят в состав легкоплавких подшипниковых сплавов — баббитов и т. д.
В системе МКГСС единицей измерения температуры является 1°С (градус Цельсия), а в системе СИ 1К (Кельвин). Любая температура по шкале Цельсия t° связана с температурой по шкале Кельвина Т соотношением
T = t° + 273,16°С.
Так, например, температура плавления меди составляет 1083°С, или 1083° + 273,16°С = 1356,16 К.

matved.ru

Самый легкоплавкий металл • Наука

января 24, 2012

Самый легкоплавкий металл

Металл в жидкой фазе

Самым легкоплавким среди всех известных сегодня металлов является ртуть. Имя человека, впервые открывшего этот чудо-металл, затерялось в глубине тысячелетий, но доподлинно известно, что ртуть была знакома человечеству еще за несколько веков до нашей эры. Сегодня уже нельзя утверждать, что ртуть – это единственный металл, существующий в жидкой фазе при условиях, которые принято считать нормальными (750,06 мм рт. ст., 25°С).

Франций, очень редкий металл, находится в жидком состоянии уже при 15 – 23o С, но изучение этого вещества очень затруднено вследствие его высокой радиоактивности и малого периода полураспада. При чуть более высоких температурах плавятся цезий и галлий, а именно при +28,5o С и при +29,8o С, соответственно. Ртуть же по температуре плавления бьет все рекорды среди металлов. Переход ртути из твердого состояния в жидкое происходит при минус 38,89 °С!

Первые наблюдения

До середины XVIII века считалось, что ртуть может находиться только в жидком и газообразном состояниях. Наука того времени вообще не относила ртуть к металлам, несмотря на присущие ей некоторые свойства этого класса соединений. Существование ртути в твердой форме было обнаружено случайно. В 1734 году в г. Томске наблюдатель метеостанции, конный казак Саломатов, заметил, что в очень сильный мороз в его барометре застывает ртуть. О своем наблюдении он сообщил ученым Гмелину и Миллеру, членам Академии наук Санкт-Петербурга. Однако непоколебимая уверенность ученых мужей в том, что ртуть не может быть твердой, помешала им серьезно воспринять эту информацию.

Сенсационное открытие

Спустя четверть века, зимой 1759 — 1760 гг., при проведении научных опытов замерзание ртути обнаружил ученый Иосиф Адам Браун. В Санкт-Петербурге в тот день, 14 декабря 1759 года, было очень холодно. Показания термометра доходили до -37° С. Браун ставил эксперимент, целью которого было максимально возможное понижение температуры вещества. Ученый смешал в стеклянном сосуде уличный снег с небольшим количеством азотной кислоты и поместил в эту среду ртутный термометр для измерения температуры. И тогда Браун обнаружил, что ртуть в термометре застыла. Это было сенсационное открытие! Ведь до тех пор ни в одном научном труде не было упоминания о том, что ртуть может существовать в твердой фазе.

Опыт Иосифа Адама Брауна был воспроизведен затем академиками Ломоносовым, Цейгером и Эпинусом. Они также подтвердили факт замерзания ртути. Той же зимой, в январе 1760 года, М. В. Ломоносов обнаружил, что ртуть в твердой форме, так же как и в жидкой, обладает свойством электропроводности. После экспериментов Ломоносова спорный вопрос о принадлежности ртути к классу металлов был решен окончательно.

Кстати, самый тугоплавкий металл — вольфрам.

Виктор Островский, Samogo.Net

Последние опубликованные

Самая большая свинья в мире: где она живет? Рейтинг детских смесей: самые популярные производители

samogoo.net