Теплопроводность медь: Теплопроводность меди и применение этого качества

Содержание

Шаг пятый. Медь vs алюминий

16 февраля 2004, понедельник
14:06

blog_user_F0

[

]

для раздела

Блоги

Шаг пятый.

Предыдущие шажки можно увидеть
здесь.

Достался мне тут недавно бракованный кулер Titan D5TB/Cu35. Все было нормально, но основание не отшлифовано совсем, медный пятак имел частые борозды видимо от отрезного станка глубиной примерно 0,5 мм.

Решено было – отполировать и поставить.

Эффект превзошел все ожидания. Температура, под нагрузкой, упала до 47 градусов.

Как это возможно? Алюминий эффективней меди?

В теории:

Теплопроводность:

Алюминий 180-200 Вт/м*К

Медь обычная 300-320 Вт/м*К

Плотность:

Рал=2700 кг/м3

Рмед=8940 кг/м3, где Р-плотность

Удельная теплоёмкость:

Алюминий — 880 Дж / кг*К

Медь — 385 Дж / кг*К

видим, что:

· плотность меди выше, чем у алюминия примерно в 3,31 раза

· теплопроводность меди выше, чем у алюминия примерно в 1,66-1,75 раза

· теплоёмкость медного радиатора меньше, чем у алюминиевого примерно в 2,28 раза, при равной массе.

Таким образом, если радиаторы одинаковые по размерам и форме, то выполненный из меди будет в 3,31 раза тяжелее, его теплоемкость будет примерно в 1.44 раз больше чем у алюминиевого. Следовательно, при одинаковой нагрузке медный радиатор нагреется в 1.44 раза меньше. При большей разнице температур между процессорным ядром и радиатором теплообмен проходит эффективнее, следовательно, медный радиатор лучше.

Но на практике, я заменил медный радиатор на алюминиевый и выиграл. Почему?

В данном случае я заменил небольшой, но тяжелый радиатор от Thermaltake Volcano 10, с частыми тонкими ребрами, на вдвое больший радиатор от Titan D5TB/Cu35 с достаточно редкими и толстыми ребрами. Масса радиаторов примерно равна, поэтому теплоемкость алюминиевого радиатора будет больше. Следовательно, нагреваться он будет дольше. Кроме того, сопротивление воздушному потоку меньше из-за большей ширины каналов. Следовательно, через алюминиевый радиатор проходит большее количество воздуха, и он (воздух) забирает больше тепла. Тепловой баланс устанавливается на низшей отметке температуры, так как, во-первых, за единицу времени больше тепла отдается в атмосферу вследствие большего количества проходящего воздуха, а площадь теплообмена у обоих радиаторов примерно равна. А во-вторых, сам радиатор нагревается медленнее вследствие большей теплоемкости, поэтому для достижения равной с медным радиатором температуры алюминиевому требуется больше времени, что усугубляет первое положение. Кроме того, возможно в радиаторе от Thermaltake Volcano 10 образовывались не продуваемые зоны, в которых застаивался теплый воздух.

Основное преимущество меди, большая теплопроводность, в данном случае существенного влияния не оказывает, ввиду слабого воздушного потока вследствие чего и алюминиевый и медный радиаторы успевают равномерно распределить тепло по поверхности своих ребер и, следовательно, единица площади ребер обоих радиаторов отдает воздуху примерно равное количество тепла.

Все, что здесь написано, отражает мою личную точку зрения и не более. Я не старался придерживаться классической терминологии и возможно применил неверные определения, за что прошу строго меня не судить.

Конструктивная критика принимается
здесь.

Медная проволока — базовый элемент электросетей и обмотки электродвигателей. Она широко используется благодаря высокой токопроводимости, отсутствию нагрева и сопротивляемости коррозии. Существует несколько разновидностей проволоки, каждая из которых лучше подходит для определенных задач.

Основные категории проволоки — твердая и мягкая. Первая хуже подходит для инженерных целей и применяется в качестве декора. Вторая — основной тип, который используется в кабелях и электроприборах. Оба вида производят фабричным способом; материалом выступает руда или переработанное сырье.

Стоимость зависит от марки меди, которую определяет чистота содержания. Высший показатель — 99,99%, маркируется категорией Моб. Примеси влияют на электро- и теплопроводность меди; самая массовая — кислород — снижает прочность. Также на цену влияют сечение и количество жил.

Основной недостаток медной проволоки — стоимость, которая в два раза превышает цену алюминия. Также она значительно тяжелее — если в производстве наземных кабелей медь используют часто, то при прокладке по воздуху отдают предпочтение алюминию. В противном случае приходится устанавливать больше опорных конструкций.

Материал легко обрабатывается пайкой и давлением, однако плохо режется. Сварочные работы также осложнены из-за низких литейных свойств. При газовой сварке используют борный раствор для удаления оксидов. Расход топлива зависит от толщины сплава. Рекомендуется сварка аргоном — минимальный риск образования воздушных пузырьков и возникновения сложностей при работе.

Медная проволока производится с помощью волочения на специальных станках. Исходный материал проходит предварительную обработку. Проволоку травят в нагретом растворе соляной кислоты и отжигают. Это позволяет избавиться от окалины, которая остается на деталях станков и отрицательно сказывается на их сроке службы. После этого приступают к созданию продукции:

Процесс выполняется в полуавтоматическом режиме. Оператор контролирует работу станка, подготавливает и заправляет исходный материал в фильтры. Медь после волочения слишком жесткая и пружинит, поэтому последним этапом служит отжиг и дальнейшая сушка.

Если в качестве сырья используется вторсырье, к технологии изготовления добавляют процедуру его обработки. Отработанную проволоку очищают от слоя изоляции и отправляют на переплавку. Лишние элементы выгорают; тугоплавкий мусор удаляют с помощью вытяжки. Металлические примеси удаляют на следующем этапе — электролизе слитков. Наконец, из полученной чистой меди готовят проволоку методом литья.

Готовую медную проволоку хранят и перевозят в виде катушек — каркасных бухт. При транспортировке их упаковывают в защитную пленку. На складах ее обычно не применяют, если соблюдены все условия — низкая влажность, вентилируемость помещения и защита от возможного затопления. На крупном производстве разные марки медной проволоки хранят по отдельности.

Медная проволока встречается в большинстве известных электроприборах, домашней технике и на производстве. В чистом виде встречается в качестве обмотки трансформаторов и двигателей. Для этих целей выбирают проволоку с низким содержанием примеси, чтобы предотвратить задержки прохождения тока по проводнику. Благодаря этому возрастает эксплуатационный период генераторов.

Медь служит основным материалом для изготовления кабелей, где покрывается изоляционным слоем. Здесь важно отсутствие нагрева и высокая электропроводимость. Ближайшая доступная альтернатива — алюминий, который при равной нагрузке справляется на 65% хуже.

Вот уже на протяжении множества столетий медь является одним из самых востребованных цветных металлов на планете. Благодаря своим высоким тепло- и электропроводным качествам медь используется во множестве отраслей от промышленного использования до медицины. Металл обладает красно-розовым цветом и добывается промышленным путем из рудных сланцевых или песчаных месторождений. Одной из главных причин популярности меди среди других видов цветных металлов — теплопроводность. К примеру, в сравнении с другими металлами (например, с железом) медь в 6 раз лучше способна проводить тепло. В этом материале мы рассмотрим самые популярные сферы применения меди.

Как мы уже говорили выше, повышенная электро- и теплопроводность стала определяющим критерием для применения меди в различных сферах промышленности. Не исключением стало и строительство. Помимо всего прочего, применение медных сплавов при строительстве тех или иных сооружений обсуловлено также антикоррозийной стойкостью, и устойчивостью к резким передам температур. Благодаря этим факторам, металл можно активно задействовать при возведении прочных конструкций или изготовлении строительных деталей, рассчитанных на осенее-весенний период, когда объект подвергается продолжительному воздействию влаги.

ПРОВОДА

Кто бы что не говорил, но наибольшую популярность медные сплавы получили именно в части производства проводов и соединений. Чтобы проводимость тока оставалась на высоте,металл должен быть максимально чистым. Также следует по возможности избежать использование алюминия в сплаве, ибо если его присутствие в соединение составляет более 0,02%, токопроводимость изделия уменьшается на 10%. Благодаря присутствию в сырье неметаллических примесей сопротивление тока существенно возрастает.

ПРОВОЛОКА

Медная проволока и по сей день является одним из самых популярных металлических изделий. Главным качеством меди в данном конкретном случае является пластичность, что позволяет использовать медную проволоку в следующих отраслях:

Помимо всего прочего, медь очень часто применяется при строительстве трубных сооружений, например, трубопроводов. Несмотря на общую дороговизну сырья, медные трубы обладают уникальными свойствами, такими как стойкость к ржавчине, коррозии и перепадам температур. Устойчивость металла позволяет использовать медь при монтаже труб в весенний, зимний и осенний период, а также в скверную и сырую погоду. Все это позволяет в перспективе окупить стоимость как стоимость сырья, так и стоимость конечного изделия. Еще одной причиной востребованности меди при возведении бесшовных трубопроводов для транспортировки газа или водоснабжения является прочность металла и его стойкость к механическому воздействию. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности.

КРОВЛЯ

Как показывает практика, наиболее востребованным металлом при возведении кровельного покрытия является медь. Максимальный срок службы среди прочих видов кровли самый высокий — до 200 лет. Все дело в защитных свойствах патины — защитного слоя, который образуется в результате процесса окисления. Патина позволяет уберечь поверхность меди от перепада температур, воздействия влаги и морозов. Одним из первых материалов, используемых в качестве кровельного покрытия, является медь.

Дизайн и декор. Благодаря высоким показателям вязкости и пластичности металл часто задействуют в производстве изделий с различными узорами. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности. Например, с помощью лазерного оборудования можно изготовить предметы декора и дизайнерские решения (таблички, вывески и узорные конструкции любой сложности), сэкономив при этом время и деньги.

Если Вы хотите заказать лазерную резку меди, стали или алюминия, просто позвоните или напишите нам! Мы располагаем собственным конструкторским отделом и современным оборудованием для лазерной резки металла. Наши специалисты ответят на любые ваши вопросы.

10.8. Temperature coefficient of expansion of steels (Температурные
коэффициенты расширения сталей:

Углеродистых,
Хромистых:
Хромоникелевосодержащих низко и среднелегированных,
Хромоникелевых с содержанием
никеля
< 20%, Хромоникелевых с содержанием никеля
> 20%, Хромомолибденовых, Марганцевых и хромомарганцевых,

Хромовольфрамовые,

Хромованадиевые,
Хромкобальтовые,

Кремнистые,

Титановых и других)

Реже упоминают про никель с алюминием, которые также используются в батареях, но основное их потребление, все-таки, сосредоточено в других отраслях. Однако очень редко в этом информационном шуме удается услышать про такой металл, как медь. А ведь при переходе с обычной машины на электрокар ее потребление вырастет примерно в 5 раз! Для всех кто больше любит слушать есть youtube версия статьи.

Низкое удельное сопротивление и высокая пластичность позволяют использовать медь в качестве проводника тока. Сейчас это главный металл для изготовления как электрических, так и сетевых кабелей. Также медь незаменима при изготовлении трансформаторов, электродвигателей, или даже печатных плат компьютеров.

В конечном счете, человечество ежегодно потребляет примерно 24-25 млн тонн меди (по различным оценкам), то есть более 3 кг на каждого человека. Норильский Никель (это, кстати, крупнейший производитель меди в России) дает оценку, что из всей меди 56% потребляется в строительстве и электросетях, 23% в машиностроении и автомобилестроении и 21% в секторе потребительских товаров.

Пока новые дома и заводы строятся – к ним подводятся коммуникации, для них производится оборудование с электродвигателями и компьютеры с печатными платами и охлаждающими элементами. Это значит, что и потребление меди растет пропорционально, а вместе с ним и рыночная цена меди. Если же строительная или электротехническая отрасль находятся в депрессии, то и потребление меди закономерно падает, а вместе с ним и цена.

Почему же медь именно опережающий индикатор? Потому что изменения в реальном потребление меди наступают раньше, чем это отразится на ВВП: так, потребление меди происходит либо еще на этапах строительства зданий, либо на этапе производства комплектующих для промышленности. То есть бизнес все еще может продавать уже достроенные дома, или уже собранные автомобили и компьютеры, показатели бизнеса могут продолжать увеличиваться, а ВВП может еще продолжать расти. Но если потребление меди начало снижаться, значит, все эти процессы начинают замедляться, и продажи конечной продукции через какое-то время гарантированно покажут спад. А вместе с ним снизится и экономический рост.

Вообще, Медь довольно распространенный металл, так что добывают его на всех континентах. Явным лидером, однако, является Латинская Америка. Так, только в Чили добывается почти четверть всей меди на планете. А суммарно доля региона оценивается в 42%. Азия Европа, Северная Америка и Африка добывают примерно одинаково, с долями от 15% до 11% и немного меньше добычи сосредоточено в Океании.

Потребление и производство меди по различным оценкам составляет примерно 24-25 миллионов тонн. Причем УГМК, со ссылкой на LME (London Metal Exchange) считает, что рынок является дефицитным все последние годы, то есть что потребление превышает производство. Тогда как Норникель со ссылкой на исследование Wood Mackenzie, наоборот, оценивает профицит по итогам 2020г. на уровне 2%.

Безапелляционным лидером в потреблении меди выступает Китай, на его долю проходится более 14 млн тонн, или 55% от общемирового потребления. Из этого объема более 4 миллионов тон поставляется в Китай в виде готовой продукции и около 8,5 млн. тонн импортируется в виде сырья. Таким образом, спрос на импорт меди в Китае является по сути определяющим для котировок металла на бирже.

Как я уже говорил выше, медь неплохо подорожала за последние 1,5 года. В принципе, подобный тренд можно наблюдать в сегменте большинства промышленных металлов, и связан он, в первую очередь, с проблемами в цепочках поставок по всему миру. Однако ситуация с медью несколько иная. Медь стала бенефициаром по меньшей мере трех различных трендов, получивших свое развитие в 2020 году. Это бум на строительном рынке, расширение производства электромобилей и оптимизм по поводу поддержки программ альтернативной энергетики. Как мы помним, медь, как главный электропроводящий материал необходим в для всех перечисленных активностей.

Однако еще одной важной определяющей вехой на рынке меди становится политический фактор. Да-да, не только в России государство решило, что металлургические компании его «нахлобучили». Так, Чили, Перу, ДР Конго и Замбия, на долю которых приходится почти 45% мировой добычи меди, а также ~ 30% от всех новых проектов по расширению добычи, усиливают давление на добывающую отрасль, стремясь за ее счет ускорить восстановление национальных экономик, пострадавших от коронавируса.

В частности, новая система дополнительных сборов в Чили, предварительно одобренная в нижней палате конгресса, предполагает, что при сохранении цен выше определенного уровня часть «сверхприбыли» будет перераспределяться в пользу государства, лишая добывающие компании стимула к инвестициям в новые проекты или оптимизацию. В Перу ожидается введение похожих мер после того как на президентских выборах победил Педро Кастилья, обещавший покончить с «привилегиями производителей меди».

В принципе, о том, что производители меди немного офигели говорит и Китай. Однако, как вы помните, Китай это импортер меди и стоит по другую сторону баррикад. Так с июля китайские власти провели уже 3 волны распродаж промышленных металлов из государственных запасов. В частности, на рынок вывалили уже 90 тыс. тонн меди, что составляет около трети госзапасов. И несмотря на то что, по сути, такие объемы Китай потребляет всего за 3 дня «жизни» — сама готовность государства заниматься регуляцией цен вызвала разворот на рынке: с пиковых цен мая, снижение составило уже 15%, а котировки медедобывающих компаний – упали примерно на 30%.

И это конечно же навивает легкое дежавю, потому что те же самые банки, но только в начале года, так же перебивая друг друга, кричали про нефть и по $100 и по $150 за баррель, и вообще, что впереди сырьевой суперцикл и вот это вот все… Я уже писал про это ранее.

Также еще важно отметить, что за тот же 10-летний период, курс чилийского и мексиканского песо, или перуанского соля снизились к доллару в среднем на 30-40%, то есть помимо роста выручки, все компании еще и сократили издержки в долларах против национальных валют тех стран, где они работают. Ну то есть расходы на зарплаты или на электроэнергию в долларах снизились пропорционально. Так что у большинства игроков рынка, при исполнении любого из обозначенных прогнозов от самого скромного до самого оптимистичного, скорее всего, должны сохраниться шикарные финансовые результаты, которые они демонстрируют последние кварталы!

Что ж, на этом с фактической матчастью рынка меди покончено. В следующий раз я уже попытаюсь подробно разобрать как изменится потребление меди в ближайшие годы, с учетом роста производства электрокаров и потребностей сектора возобновляемых источников энергии. Ну и выясним, наконец, какие компании могут от всего это выиграть: медедобытчики, или же кто-то еще, например, производители силовые кабели или электродвигателей.

Поддержать проект

Скачать базу одним архивом

Скачать обновления

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ГОСТ
25499-82

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН
Министерством высшего и среднего специального образования СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Г. Я. Новик (руководитель
темы), И.Ю. Буров, В.Н. Морозов, А.Г. Судиловский, В.Д. Христолюбов

ВНЕСЕН
Министерством высшего и среднего специального образования СССР

Зам. министра Н.С.
Егоров

УТВЕРЖДЕН И
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам
от 9 ноября 1982 г. № 4215

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ
ГОРНЫЕ

Метод
определения коэффициента

теплопроводности

Rocks.
Method for determination of coefficient

of thermal conductivity

ГОСТ

25499-82

Постановлением Государственного
комитета СССР по стандартам от 9 ноября 1982 № 4215 срок действия установлен

с
01. 01.84

до 01.01.89

Несоблюдение
стандарта преследуется по закону

Настоящий
стандарт распространяется на твердые горные породы и устанавливает эталонный
метод определения коэффициента теплопроводности для расчетов процессов
теплового и термомеханического разрушения горных пород, их теплоизоляционных
свойств, режимов вентиляции горных выработок и сушки горной массы в процессах
рудоподготовки.

Метод основан
на равенстве количества тепла, проходящего через исследуемую породу и эталон
при идентичности геометрических размеров в направлении прохождения тепла в
стационарном режиме.

Стандарт не
распространяется на рыхлые и связные горные породы.

1.1.
Коэффициент теплопроводности следует измерять в интервале температур от 30 до
50 °С при нормальных внешних условиях:
относительная влажность воздуха 65 %, температура окружающей среды 20 °С, атмосферное давление 1013 Па.

1.2. В качестве
эталона выбирают кварцевое стекло марки КВ по ГОСТ 15130-69.

2.1. Отбор и
хранение проб горных пород — по ГОСТ
21153.0-75.

2.2. Образцы
для испытаний и эталон должны быть изготовлены в виде плоскопараллельных дисков
диаметром от 40 до 50 мм и толщиной от 4 до 5 мм или квадратиков со стороной от
40 до 50 мм и толщиной от 4 до 5 мм для мелко- и среднезернистых горных пород.

2.3. Для
крупнозернистых горных пород толщина испытываемых образцов должна превышать
средний размер зерна в два раза, однако во всех случаях отношение диаметра
образца к его толщине должно быть не менее 8:10.

2.4.
Поверхность образцов должна быть ровной, гладкой, без трещин, вмятин, царапин,
посторонних включений и прочих дефектов.

2.5. Толщина
образца должна определяться как среднее арифметическое результатов измерений не
менее чем в пяти точках, равномерно расположенных по его поверхности. Каждое из
измеренных значений толщины не должно отличаться от среднего арифметического
более чем на 2 %.

2.6.
Испытываемые образцы должны быть воздушно-сухого состояния и их массовая
влажность не должна превышать 2 — 4 %. При испытании породы с большей
влажностью следует указывать их влажность.

3.1. Для
проведения испытания применяют:

установку,
собранную по схеме, приведенной на чертеже;

1 — нагреватель; 2 — исследуемый образец; 3 — мерная
прокладка; 4 — эталон;

5 — теплоизоляционные прокладки; 6 — калориметр; 7 — дифференциальные
термопары;

8 — переключатель; 9 — микровольтметр; 10 — теплоизоляционный экран

термостат
воздушный типа ТС-15-3;

микровольтметр
с классом точности не более 0,1;

термопары
хромельалюмелевые дифференциальные (хромелевый провод по ГОСТ 1790-77,
алюмелевый провод по ГОСТ 1790-77), диаметр проволоки не должен быть более 0,3
мм;

штангенциркуль
по ГОСТ 166-80 с погрешностью измерения
не более 0,1 мм;

сверло
диаметром 1,5 мм по ГОСТ 10902-77;

нагреватель и
калориметр, представляющие собой цилиндры диаметром 90 мм и высотой 90 мм из
алюминия марки В51 или В59;

соломку
керамическую двухканальную диаметром 1,5 мм;

прокладку
плоскопараллельную толщиной 2,0 мм с поперечными размерами, равными
соответствующим размерам выбранных исследуемого и эталонного образцов, из
технической меди марок М0 и М1 по ГОСТ 859-78.

4.1.
Нормализацию и кондиционирование используемых образцов проводят для достижения
ими воздушно-сухого состояния; для этого образцы высушивают в термостате до
постоянной массы при температуре 105 — 110 °С,
охлаждают в эксикаторе и выдерживают в воздушной среде с влажностью 4 — 60 % в
течение 24 ч.

4.2. Для
сохранения ненарушенности эталона и образца при размещении спая
дифференциальной термопары между ними помещают тонкую медную прокладку толщиной
2,0 мм.

4.3. В
нагревателе, калориметре и медной прокладке для установки спаев
дифференциальных термопар высверливают отверстия диаметром 1,5 мм и глубиной в
половину их поперечных размеров на минимальном расстоянии от рабочих
поверхностей, контактирующих с образцом и эталоном.

4.4.
Дифференциальные термопары монтируют в двухканальную соломку для исключения
теплообмена между проводами термопар и окружающей средой.

4.5. Для создания
теплового потока через исследуемый образец и эталон используют теплосодержание
нагревателя, представляющего собой массивный алюминиевый цилиндр, который
предварительно помещают в термостат и нагревают в нем в течение 1 ч до 60 — 80 °С.

4.6. Для улучшения
теплового контакта в системе калориметр-образец-прокладка-эталон-нагреватель на
контактирующие поверхности наносят графитовый порошок по ГОСТ 8295-73.

5.1. Толщину
эталона и исследуемого образца измеряют с погрешностью не более 0,1 мм.

5.2.
Нагреватель извлекают из термостата и помещают его в теплоизоляционный экран.

5.3. Установку
собирают в следующем порядке: на нагреватель в центре помещают эталонный
образец, затем медную прокладку, исследуемый образец и сверху устанавливают
калориметр, находящийся при температуре окружающей среды.

5.4. Жестко
устанавливают в высверленных отверстиях нагревателя, медной прокладки и
калориметра две дифференциальные термопары, измеряющие разность температур
между нагревателем и медной прокладкой и калориметром.

5.5. Соединяют
дифференциальные термопары через переключатель с микровольтметром. Вследствие
разности температур между нагревателем и калориметром образуется тепловой
поток, проходящий через систему нагреватель-эталон-прокладка-образец-калориметр.
Ввиду большой массы, а следовательно, значительной полной теплоемкости
нагревателя и калориметра их температуру в течение опыта следует считать
постоянной.

5.6. Включают
в сеть микровольметр.

5.7. В
дальнейшем с помощью микровольтметра отмечают момент, когда показания обеих
термопар становятся постоянными, что соответствует установлению стационарного
теплового режима.

5.8. Фиксируют
показания обеих термопар.

6.1.
Коэффициент теплопроводности образца ()
в Вт/м × К вычисляют по формуле

где

— теплопроводность эталона,
Вт/м×К;

h₀;
h_Э

— толщина исследуемого образца
и эталона, мм;

;

— перепады температур внутри
эталона и образца, К.

6.2. Перепады
температур внутри эталона и образца вычисляют по формуле

где

— показания дифференциальных термопар, указывающих перепады
температуры между нагревателем и медной проволокой, а также медной прокладкой
и калориметром, соответственно, К;

— перепад температур на
контактах нагреватель-эталон и эталон-медь, К;

— перепад температур на
контактах медь-образец и образец-калориметр, К.

6.3. Ввиду
того, что теплопроводность меди больше намного теплопроводности эталона и измеряемых
образцов, перепад температуры внутри медной прокладки следует считать равным
нулю.

6.4. Перепады
температур на контактах не зависят от материала соприкасающихся поверхностей,
следовательно,

6.5. Значение определяют из вспомогательного
эксперимента, проведенного, как указано в разд.5.,
но вместо эталона и исследуемого образца берут два одинаковых образца
измеряемой горной породы с различной толщиной.

Значение вычисляют по формуле

где h₁;
h₂ — толщина образцов измеряемой горной
породы, м.

6.6.
Погрешность определения коэффициента теплопроводности горных пород не должна
превышать 10 — 12 %.

6.7.
Результаты вычисления заносят в таблицу, которая приведена в рекомендуемом
приложении.

№ п/п

Типы пород

Параметры

Примечание

h_э, м

h₀, м

, К

Вт/м×К

Примечание. В графе «Примечание» указывают:

влажность пород, если она превышает требуемую;

для слоистых пород — направление слоистости
относительно проходящего теплового потока.

СОДЕРЖАНИЕ

1
Общие требования

2
Метод отбора проб

3
Оборудование

4
Подготовка к испытанию

5 Проведение испытания

6 Обработка результатов

Приложение (рекомендуемое) Таблица записи
результатов испытания

Теплопроводность — это физический термин, используемый для описания и количественной оценки способности материала проводить тепло. Теплопроводность обозначается как $\каппа$ или \(. Теплопроводность различается у разных материалов. На нее влияют три переменные: плотность, содержание воды и пористость. Наличие носителей заряда, в частности электронов, делает металлы особенными в с точки зрения их структуры.

Передача тепла также осуществляется этими сущностями с точечным зарядом в дополнение к переносу заряда (т. е. электрического тока). Следовательно, электроны проводимости в металлах играют важную роль в теплопроводности. Теплопроводность металлов может быть выражена в виде следующего соотношения:

Движение свободных электронов в основном определяет теплопроводность металла. Молекулярные колебания увеличиваются с повышением температуры. В результате они препятствуют движению свободных электронов, уменьшая проводимость. Поэтому способность металлической меди проводить тепло из-за наличия свободных электронов и меньшей скорости молекулярных колебаний известна как теплопроводность меди.

Высокие температуры плавления и умеренная скорость коррозии являются одними из основных характеристик меди. Кроме того, это эффективный металл для снижения потерь энергии при передаче тепла. Эти проводящие свойства меди используются в различных продуктах, включая трубы для горячей воды, автомобильные радиаторы и металлические кастрюли.

Медь является идеальным материалом для высокотемпературных применений из-за ее высокой температуры плавления (1085°C), что делает ее пригодной для теплообменников в котлах, радиаторов в электрооборудовании и оснований для кухонной посуды, такой как кастрюли.
Благодаря своей ковкости и пластичности меди легко придать форму проволоки. Провода чрезвычайно тонкого диаметра, которые передают энергию в компьютерах, телевизорах, сотовых телефонах и автомобилях, не могли быть произведены без его большой пластичности.

В зависимости от того, как доставляются источники тепла, переходные подходы могут вызывать периодические (выходной сигнал фазы) или переходные (выходной сигнал амплитуды) изменения температуры в образце. В этой процедуре процесс нагрева используется для определения теплопроводности. Одним из преимуществ переходных подходов является скорость, с которой могут быть выполнены измерения. Обычно их делают игольчатыми зондами.

Медь — это материал, который невероятно хорошо снижает потери энергии при передаче тепла. Следовательно, он используется при изготовлении различных продуктов, включая кастрюли, трубы для горячей воды и электронные радиаторы.

Чтобы улучшить вашу игру по подготовке к экзамену, приложение Testbook также предлагает бесплатный доступ к самым последним образцам работ, контрольным работам, рабочим листам и другим экзаменационным материалам. Получите приложение прямо сейчас, чтобы воспользоваться некоторыми эксклюзивными предложениями, которые ждут вас!

Кинетическая интерпретация температуры — Определение обучения, предположения и среднеквадратичную скорость молекул газа
. его формирование, различные категории и инструменты для их измерения
Узнать кислотную силу карбоновой кислоты, спирта, фенола и других органических соединений
Хромат: узнать его структуру, формулу, валентность, свойства и применение

Медь является наиболее распространенным проводником, используемым в области распределения электроэнергии, передачи данных и полупроводниковой промышленности благодаря своей превосходной тепло- и электропроводности. В современной промышленности наблюдается растущий спрос на более совершенные тепло- и электропроводящие материалы на уровне, превышающем уровень меди. Наноструктурированные углеродные материалы, такие как углеродные нанотрубки (УНТ) и графен, становятся новыми проводящими альтернативами благодаря их превосходным электрическим, термическим и механическим свойствам ^1,2 . Кроме того, сочетание меди с высокоэффективными наноструктурными углеродными материалами теоретически может создать новый композитный проводник с удельным сопротивлением при комнатной температуре намного ниже, чем у обычной металлической меди (Cu) ³ . Однако достижение такой проводимости при комнатной температуре, которая, согласно теоретической модели, на 50% ниже, чем у Cu, остается большой проблемой. Эти проблемы возникают из-за баллистической проводимости подготовки УНТ и управления интерфейсом между УНТ и матрицей Cu 9.0173 4,5 . Одним из многообещающих альтернативных способов изготовления такого типа композитного проводника со сверхнизким сопротивлением является нанесение графена на медную матрицу ^6,7 .

С момента открытия группой ⁸ Калифорнийского университета в Риверсайде уникальных свойств теплопроводности графена теплопроводность композита с графеном привлекла большое внимание. Пионерская работа Баландина стимулировала исследования по разработке этих композитов с улучшенными тепловыми и электрическими свойствами графена, которые могут иметь множество практических применений ^9,10,11 . Хотя подвешенный графен обладает очень высокой плоскостной теплопроводностью (~5000 Вт/м·К) ⁸ , размещение графена на других подложках приводит к ухудшению теплопроводности композита (~600 Вт/м·К на SiO ₂ ¹² и ~460 Вт/м·К на меди ¹³ соответственно), что вызывает большие опасения по поводу ее применения в наноэлектронных и нанооптоэлектронных устройствах ¹⁴ . Теоретические расчеты показывают, что теплопроводность металлического композита на основе графена зависит от свойств границы раздела между графеном и металлом ^15,16 .

Много усилий было приложено для разработки графеновых/графитовых пластинчато-медных композитов с улучшенными термическими свойствами ^17,18 . Легированные азотом графеновые листы (NGS), составленные из Cu-матрицы, показали теплопроводность ~500 Вт/м·K ¹⁹ , что выше, чем у чистого графенового композита с Cu-матрицей. Однако удельное электрическое сопротивление этих композитов все же выше, чем у меди. Отчеты показали, что как содержание легирования азотом, так и типы связи азота в NGS играют важную роль в электрических и термических свойствах. Например, четвертичные структуры N, возникшие в результате замены атомов C в гексагональных кольцах атомами азота, привели к улучшенной электропроводности и теплопроводности с высокими характеристиками ^20,21 .

Здесь мы сообщаем о простом способе изготовления нанокомпозитного проводника NGS-Cu со сверхнизким удельным электрическим сопротивлением и высокой теплопроводностью с использованием фиброина шелка (SF) в качестве прекурсора. Вкратце, фиброин шелка использовали в качестве предшественника углерода, и его раствор наносили центрифугированием на чистую медную фольгу. После монтажа и обработки SF / Cu микроволновым плазменным нагревом (MPH) были получены нанокомпозиты NGS-Cu (показаны на рис. 1; подробное описание изготовления NGS-Cu включено в Методы: подготовка раствора шелкового фиброина и изготовление композитов NGS-Cu). В целом синтез графена, легирование азотом и формирование нанокомпозитов были завершены в одностадийный процесс. Что более важно, так это то, что при комнатной температуре синтезированный композит NGS-Cu имеет удельное сопротивление 0,16 мкОм·см, что составляет всего 7,6% от чистой меди; тогда как теплопроводность композита NGS-Cu составляет 538 Вт/м·К, что составляет 138% чистой меди.

Иллюстрация изготовления композита NGS-Cu. Плазменная обработка проводилась в самодельном реакторе с диаметром кварцевой камеры 45 мм на частоте 2,45ГГц с микроволновым генератором, способным генерировать мощность 1,5кВт, которая определяет максимальный размер медной фольги, которую можно использовать.

Стандартный четырехзондовый метод постоянного тока был использован для исследования температурно-зависимого удельного электрического сопротивления NGS на Cu, подложке из чистой Cu и NGS на кварце в интервал температур от 100 до 350 К. Очевидно, что удельное сопротивление НГС на Cu проявляет металлический характер, аналогичный Cu, и увеличивается с повышением температуры. При 300 К удельное сопротивление композита NGS-Cu составляет 0,16 мкОм·см (рис. 2(а)), что составляет всего 7,6% от значения чистой подложки Cu 2,11 мкОм·см (рис. 2(б)) . Напротив, удельное сопротивление листов N-графена, изготовленных на кварцевой подложке, демонстрирует типичное полупроводниковое поведение (рис. 2(c)). Значение удельного сопротивления при 300 К составляет 0,74 Ом·см, что значительно больше, чем у композита и чистой меди во всем диапазоне температур. Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что композит NGS-Cu является проводником со сверхнизким удельным сопротивлением.

Измерения температуропроводности проводились методом «лазерной вспышки», который дает кросс-плоскостную температуропроводность, α , образца . Теплопроводность ( K ) was determined from the equation of K = ραC _p , where ρ is the mass density of the sample and C _p — измеренная удельная теплоемкость образца соответственно. Детали измерений приведены в Методах. На рисунке 3 представлена зависимость температуропроводности и теплопроводности Cu и композита NGS-Cu от температуры, что указывает на значительное улучшение температуропроводности и проводимости композита NGS-Cu по сравнению с медной фольгой. Например, температуропроводность NGS-Cu скачком от 117 мм ² /S Cu до 161 мм ² /S при 25 °C, а теплопроводность композита NGS-Cu составляет 538 Вт/м·K при комнатной температуре, что составляет 138% Cu. Поведение температуропроводности и проводимости композита NGS-Cu в зависимости от температуры аналогично поведению эталонной Cu в диапазоне температур 25–225 °C.

Тепловые свойства композита NGS-Cu и эталона Cu. ( a ) Температуропроводность. ( b ) Теплопроводность. Погрешность измерения составляет ±3%. Теплопроводность определялась из уравнения K = αρC _p , где ρ измерено до 8,9 г/см ³ методом Архимеда, а C _{измерено методом сканирующего калориметра, суммировано в деталях сканирующим калориметром p} .

Изготовленные композиты NGS-Cu были проанализированы и охарактеризованы несколькими спектроскопическими методами, включая сканирующую электронную микроскопию с полевой эмиссией (FE SEM), просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения (HRTEM), электронную спектр потерь энергии (EELS), энергодисперсионный спектрометр (EDS), рамановская спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS). На рисунке 4(а) показано изображение FESEM композита NGS-Cu, которое ясно указывает на то, что пленка N-графена поверх медной фольги представляет собой слоистую структуру со смятыми чешуйчатыми складками. Площадь листа правильной формы превышает площадь 100 мкм (рис. S3). Кроме того, пленка толщиной ~ 500 нм равномерно нанесена на поверхность меди, показанную на изображении поперечного сечения (рис. 4 (б)). Увеличенное изображение заштрихованного квадрата показывает идеальный контакт между пленкой N-графена и медной подложкой. Картирование EDS интерфейса также вставлено в нижний левый угол рис. 4 (b), подтверждая присутствие Cu, C и N в этой области, а также диффузию Cu в листы N-графена из Cu. подложка. Диффузия атомов меди также подтверждается измерениями профиля глубины XPS, показанными на рис. 4(d). Замечено, что содержание Cu увеличивается с увеличением глубины травления, в то время как для атомов C и N наблюдается тенденция к снижению. Поэтому предполагается, что граница раздела с десятками нанометров содержит значительное количество атомов Cu, C и N.

Структурная характеристика образца NGS-Cu. ( a ) СЭМ-изображение образца композита NGS-Cu, вид сверху. ( b ) СЭМ-изображение плоскости сечения образца композита NGS-Cu. На вставке в правом углу показано увеличенное изображение места, обведенного черным пунктиром. На вставке в левом углу показано отображение, включая Cu, C и N. ( c ) HRTEM-изображение образца и соответствующий шаблон быстрого преобразования Фурье. ( д ) XPS-профили по глубине композита NGS-Cu. ( e ) Спектр комбинационного рассеяния композита NGS-Cu. ( f ) Спектры EEL композита NGS-Cu. Края C-K и N-K на вставке увеличены. ( г ) Спектры XPS N1s высокого разрешения композита NGS-Cu.

Спектроскопия комбинационного рассеяния света — наиболее эффективный способ быстрого и надежного определения структурных характеристик углеродных наноматериалов. На рис. 4(e) представлен репрезентативный рамановский спектр композита NGS-Cu, на котором видны два заметных пика (полосы D и полосы G) с центрами 1365 и 159.0 см ⁻¹, а также слабая и широкая полоса с центром на 2848 см ⁻¹ (возникла от перекрытия ~2735 см ⁻¹ (2D) и ~2945 см ⁻¹ (D + G ) две полосы). Кроме того, два пика, которые появляются при более низком волновом числе (<1000 см ^-1 ), соответствуют статической моде колебаний легированного азота. Все эти спектральные особенности являются характеристиками высокого содержания CN _x в структуре графена ^22,23 . Полоса G соответствует рассеянию первого порядка E _2g углеродных доменов sp ², тогда как полоса D относится к структурным дефектам/неупорядоченным доменам sp ². Отношение интенсивностей полосы D и полосы G ( I _D / I _G) составляет 0,85, что указывает на степень беспорядка в графитовом углероде ²⁴ . 2D-признак соответствует обертону полосы D; его форма сильно зависит от количества слоев графена в данном образце. Таким образом, более широкая и относительно низкая интенсивность 2D-пиков указывает на то, что изготовленный композит NGS-Cu содержит несколько слоев графенового листа, что способствует тепловому переносу на большой площади поверхности подложки 9. 0173 17 .

Кроме того, изображение HRTEM (рис. 4(c)) показывает, что синтезированный NGS имеет четко определенные кристаллические структуры с межслойным расстоянием решетки между плоскостями (100) 0,25 нм и шестикратной симметрией из быстрого преобразования Фурье (БПФ ) расчет. Кроме того, на рис. 4(f) показан результат EELS для прямоугольника, отмеченного белой стрелкой на изображении HRTEM. По площади пика края N-K и края C-K содержание N было количественно определено как около 6,0 _атомов .%, что согласуется с результатом EDS (рис. S4). Как видно на краю C-K, пик ~ 278 эВ обусловлен переходом электрона от 1 s к π*, в то время как широкий пик с центром на 289эВ соответствует области σ*. Можно сделать вывод, что синтезированный N-графен состоит из графитовой сетки со связью типа sp ². Тонкая структура края N-K увеличена на вставке к рис. 4(f), демонстрируя треугольную полосу σ* при ~400 эВ, которая характерна для материалов CN _x. Другая наблюдаемая структурная особенность находится при 393 эВ, что может быть связано с π*-состояниями пиридиновой, пирролевой или графитоподобной конфигурации ²⁵ .

Измерения XPS были выполнены для определения состава и химической связи N-графена. Пик преобладающего графита C1s прибл. 285 эВ и пик N 1 с прибл. 400 эВ наблюдаются на рис. S5, при этом содержание азота будет рассчитано как 5,2·9.0189 атом %. Спектр XPS высокого разрешения N 1 (рис. 4(g)) можно разделить на сигналы для пиридинового N с центром при 398,5 эВ, пиррольного N с центром при 399,9 эВ и графитового N с центром при 401,2 эВ соответственно. Высокий процент графитового азота (∼35%) в пленке листов легированного графена обеспечивает преимущества электропроводности и теплопроводности композита ^20,21,26 .

В этой работе синтез графеновых слоев, легирование азотом и создание нанокомпозита с медью были одновременно выполнены в одноэтапном процессе, в котором использовались уникальная структура и свойства фиброинового белка шелка и наш процесс микроволнового плазменного нагрева. Белок фиброина шелка является не только предшественником углерода, но и источником азота для легирования. MPH обеспечивает условия реакции для образования нанокомпозита NGS-Cu. Однако механизм образования нанокомпозита в настоящее время не ясен.

Синтезированный нанокомпозит NGS-Cu демонстрирует превосходную теплопроводность и сверхнизкое электрическое сопротивление. Хотя механизм повышения электро- или теплопроводности еще полностью не изучен, мы считаем, что межфазная структура и взаимодействие NGS-Cu в нанокомпозите являются ключевыми факторами контроля межфазной теплопередачи и электропроводности. Большинство исследований межфазного взаимодействия графен-Cu указывают на то, что слабое взаимодействие, например, Взаимодействие Ван-дер-Ваальса , называемое физисорбцией ^15,27,28 , присутствует между Cu и NGS. В таком случае за межфазный перенос тепла отвечает механизм рассеяния фононов. Если на границе раздела графен-Cu существует слабое взаимодействие, ожидается, что как тепловое сопротивление, так и контактное сопротивление будут большими ^29,30 . Очевидно, что такой механизм слабого взаимодействия не может хорошо объяснить наши результаты о том, что нанокомпозит NGS-Cu обладает сверхвысокой электропроводностью и теплопроводностью. Поэтому ожидается, что существует сильное межфазное адгезионное взаимодействие ^31,32 , например, химическая связь между легированным азотом графеном и медной матрицей. Этот тип сильного взаимодействия может быть вызван эффектом легирования азотом или даже комбинированными эффектами координированного связывания атомов примеси и механической блокировки ^19,33 . В таком вопросе сильного межфазного адгезионного взаимодействия электроны, возможно, являются основным теплоносителем в межфазном переносе NGS-Cu ^19,30 . Легирование графена азотом приводит к смещению уровня графена Fermi вверх, увеличивая разницу между работой выхода графена и меди. Ожидается, что между графеном и подложкой Cu 9 будет присутствовать сильное электростатическое взаимодействие, вызванное процессом переноса заряда. 0173 15,34 , и результирующая электронная связь на границе раздела может помочь повысить эффективность рассеивания тепла ^15,30,35 . Кроме того, ориентация поверхности кристаллитов Cu может влиять на межфазное взаимодействие ³⁴ . Основываясь на изучении литературы, мы пришли к выводу, что хорошо связанный интерфейс NGS-Cu, как ожидается, будет полезен для повышения теплопроводности и электропроводности в нанокомпозите NGS-Cu.

В заключение, новый нанокомпозитный материал NGS-Cu с высокой теплопроводностью и низким удельным электрическим сопротивлением был успешно изготовлен с использованием фиброина шелка (SF) в качестве прекурсора с обработкой микроволновой плазмой. Ожидается, что нанокомпозит NGS-Cu имеет большие перспективы для применения в передовых высокопроизводительных электронных и оптоэлектронных устройствах и открывает двери для интенсивных и глубоких исследований новых проводников как с высокой электропроводностью, так и с высокой теплопроводностью.

Растворы фиброина шелка (SF) были приготовлены в соответствии со ссылкой ( S1 ), и схема приготовления показана на рисунке S1. Коконы Bombyx mori кипятили в течение 20 мин в водном растворе 0,02 М Na ₂ CO ₃, а затем тщательно промывали деионизированной водой для извлечения белков серицина. После сушки экстрагированный шелк растворяли в 9,3 М растворе LiBr при 60°С в течение 4 ч, получая 20% (вес/объем) раствор. Этот раствор подвергали диализу против деионизированной воды с использованием диализной трубки (MWCO 3500) в течение 72 ч для удаления соли. Затем раствор центрифугировали при 9000 об/мин в течение 20 мин при 4 °C для удаления агрегатов шелка, образовавшихся в процессе. Конечная концентрация шелка составляла около 7% по весу, определяемая путем взвешивания оставшегося твердого вещества после сушки. Приготовленный раствор SF хранили при 4 °C для дальнейшего использования.

Медная фольга (толщиной 0,25 мм, 99,99%) от Sigma использовалась в качестве подложки в экспериментах. Схема подготовки представлена на рисунке S2. Поверхность меди обрабатывали водородной плазмой в течение 5 минут при мощности СВЧ 600 Вт, давлении 10 Торр и расходе водорода 30 см3/мин. Медную фольгу покрывали раствором СФ путем отжима при 600 об/мин в течение 2 мин, а затем помещали в чашку Петри на 24 часа для естественного высыхания. Перед обработкой образец покрывался стальным диском размером с медную подложку. На противоположном краю медной подложки было завинчено шесть стальных винтов. Крутящий момент, измеренный торсионометром, составил 0,2 Н·м. Затем высушенный образец меди с покрытием SF помещали в центр плазменного реактора для последующей плазменной обработки. Условия обработки образца: мощность микроволн 800 Вт, давление 10 Торр, продолжительность 10 мин и скорость потока азота 50 см3/мин. Дополнительный нагреватель не использовался; образец нагревался за счет саморазогрева плазмы. Через 10 минут подачу микроволн отключали и образец охлаждали до комнатной температуры в токе азота с расходом 30 см3/мин и поддерживая вакуум на уровне 10–15 торр. Плазменная обработка проводилась в самодельном реакторе с диаметром кварцевой камеры 45 мм на частоте 2,45 ГГц с микроволновым генератором мощностью 1,5 кВт, что определяет максимальный размер используемой медной фольги.

Морфологию легированного азотом графена исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией (FESEM, JEOL JSM-7800F) и просвечивающего электронного микроскопа (TEM, JEOL JEM2100) соответственно. Измерение EELS проводилось в режиме изображения с использованием спектрометра потерь энергии параллельных электронов Gatan Enfina, присоединенного к ПЭМ. Химический состав исследовали на энергодисперсионном спектрометре (EDS, Brucker Quantax200). Спектры комбинационного рассеяния были получены с использованием конфокального рамановского спектроскопа Renishaw inVia (Renishaw, Gloucestershire GL12 7DW, United Kingdom) с лазером, работающим на длине волны 514,5 нм и выходной мощностью 10 мВт. Химический состав и состояние связывания образцов были охарактеризованы с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, Thermo Avantage ESCALAB 250Xi) с использованием монохроматизированного Al Ka излучения в качестве источника рентгеновского излучения (1486,6 эВ, размер пятна 500 мкм). Рентгеновский луч собирал информацию об элементах C1s, N1s, O1s и Cu 2p, которая растрировалась на 500 × 500 мкм9.0173 2 области. Измерения профиля глубины были выполнены с использованием источника ионов Ar ⁺ и растрированы на площади 2 × 2 мм ². Распыление происходило с интервалом в 15 с. Атомный состав определяли на основе площадей фотоэлектронных пиков и коэффициентов относительной чувствительности, предоставленных в программе обработки Thermo Avantage. Все данные были вычтены из фона и скорректированы по заряду, чтобы энергия связи углерод-углерод имела энергию связи 285,0 эВ. Окончание травления определяли как точку, в которой концентрация атомов C оставалась стабильной в данных профилирования по глубине. Толщину, измеренную с помощью профилометрии, сравнивали с количеством циклов распыления. Расчетная скорость травления составила 0,19нм/с.

Удельное сопротивление композитных образцов и металлической меди измеряли в диапазоне температур от 100 K до 350 K стандартным четырехзондовым методом постоянного тока с системой измерения физических свойств (PPMS-9T от Quantum Design, США). В типичном измерении прямоугольный образец (2 × 6 мм ² ), вырезанный из круглой пластины, был закреплен на шайбе для образцов с помощью лака GE7031 и каптоновой пленки. Четыре свинцовые проволоки из золота (Φ 50 мкм) были приклеены поперек образца с помощью проводящей серебряной пасты. Типичный возбуждающий ток составлял 4 мА.

Измерения температуропроводности ( α ) проводились с использованием метода «лазерной вспышки» (Netzsch, LFA 467). Техника «лазерной вспышки» (LFT) — это переходный метод, который напрямую измеряет α . Для выполнения измерения LFT каждый образец помещали на робота для образцов, который был окружен печью. Для измерения печь поддерживалась при заданной температуре (25–225 °C) и импульс программируемой энергии облучал тыльную сторону образца, что приводило к однородному повышению температуры на поверхности образца. Результирующее повышение температуры поверхности образца измерялось очень чувствительным высокоскоростным ИК-детектором. Таким образом, температуропроводность можно определить по данным зависимости температуры от времени (рис. S6). Температуропроводность при каждой температуре измеряли по три раза, причем α был получен путем усреднения трех значений. Отклонение измерения LFT с помощью приборов Netzsch составляет менее 3%. Массовая плотность ρ образца, измеренная методом Архимеда, составила около 8,9 г/см ³, что близко к значению бескислородной меди. Удельную теплоемкость ( C _p ) соответствующих композиционных материалов определяли на дифференциальном сканирующем калориметре Shimadzu DSC-50 (Simadzu Corp., Киото, Япония) с компьютерным анализом данных, следуя процедуре, описанной Касадо и Эредиа ( С2 ). Образцы нагревали от 25°С до 225°С со скоростью 5°С/мин. The heat flow into the sample was calculated using the following equation: d H /dt = mC _p ( d T /dt ) where d H /dt – измеренный тепловой поток (Дж/мин), m – масса образца (г), C _p — удельная теплоемкость (Дж/г·К), dT/dt — скорость сканирования (К/мин). На рисунке S7 представлен результат температурно-зависимого C _p композита N-графен/медь. Наконец, теплопроводность была определена из уравнения:
.

Lee, D. F., Burwell, M. & Stillman, H. Приоритетные области исследований для ускорения разработки практических сверхпроводящих медных проводников. ОРНЛ/ТМ-20
15
/40 3 (Оук-Риджская национальная лаборатория и Международная медная ассоциация, сентябрь 2015 г.).

Y. Z. задумал работу и руководил исследованием. Ю.З., Ю.Л. и Х.З. написал статью, и все авторы участвовали в обсуждениях. Подготовку образцов выполняли L.Z., H.Z., F.W. и P.Z., YJ L.Z., H.Z., F.W., L.S., X.Z. и X.Q. участвовал в характеристиках и структурном анализе образцов. Л.З., Х.З. и D.H. выполнили измерения удельного электрического сопротивления и температуропроводности.

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4. 0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете соответствующую ссылку на первоначальный автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

7
PMID: 2
15
, ^1, ^* , ¹ , ^1, ² , ³ , ⁴ and ⁵
Информация об авторе Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности
Имеющиеся экспериментальные данные по теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова были критически изучены с целью установления эталонных корреляций теплопроводности. Все экспериментальные данные были разделены на первичные и вторичные данные в соответствии с качеством измерения, определяемым рядом критериев. Предложенные стандартные эталонные корреляции для теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова соответственно характеризуются неопределенностью 90,8, 15,9, 9,7, 13,7, 16,9, 7,7 и 12,6% при доверительном уровне 95%.
Ключевые слова: медь, галлий, индий, железо, свинец, никель, эталонная корреляция, теплопроводность, олово литье по форме; производство первичного и вторичного металла; производство порошка методом распыления; и сварка. Для моделирования любого из этих процессов необходимы данные о плотности, вязкости и теплопроводности соответствующих сплавов. По этим причинам в 2009 году был инициирован проектМеждународной ассоциацией транспортных свойств, IATP (бывший подкомитет по транспортным свойствам Международного союза теоретической и прикладной химии, IUPAC), первоначально для критической оценки плотности и вязкости выбранных жидких металлов. Впоследствии эталонные соотношения для плотности и вязкости жидких алюминия и железа были опубликованы в 2006 г. [1], жидких меди и олова в 2010 г. [2], жидких сурьмы, висмута, свинца, никеля и серебра в 2012 г. [3]. ], жидких кадмия, кобальта, галлия, ртути, индия, кремния, таллия и цинка в 2012 г. [4] и, наконец, жидких эвтектических сплавов (Al+Si), (Pb+Bi) и (Pb+Sn) , также в 2012 году [5].
Настоящая работа, также выполненная под эгидой IATP, продолжает вышеупомянутую задачу, предлагая эталонные корреляции для теплопроводности меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова. Они основаны на критически оцененных измерениях теплопроводности. Значения теплопроводности, рассчитанные по закону Видермана-Франца на основе измерения электропроводности, здесь не учитывались. Хотя закон Видермана-Франца [6] был впервые опубликован в 1853 г., в его основе лежит простая теория одного механизма теплопроводности в конкретной группе твердых металлов. Таким образом, его применение к жидкой фазе более широкой группы металлов имеет неопределенную родословную [7–9].].
В 1970 г. Тулукиан и др. . [10] опубликовали обзор данных по теплопроводности и справочные значения теплопроводности некоторых жидких металлов. После этого в 1996 г. Mills et al. [11] также предложил эталонные уравнения для некоторых жидких металлов. В дополнение к этим эталонам 1996 г. новые, более точные измерения, появившиеся с тех пор, позволяют нам сделать лучшее предложение для эталонных корреляций. В частности, потому что мы также описываем, какие измерения учитывались или какой вес придавался с обоснованием разным результатам.
Согласно рекомендации, принятой IATP, экспериментальные данные можно разделить на две категории в зависимости от качества данных: первичные и вторичные данные. Первичные данные характеризуются следующими критериями [12]:
Измерения должны быть выполнены на первичной экспериментальной установке, т. е. такой, для которой имеется рабочее уравнение, основанное на полной теории.
Форма рабочего уравнения должна быть такой, чтобы чувствительность измеряемого свойства к основным переменным не увеличивала случайные ошибки измерения.
Все основные переменные должны поддаваться измерению с высокой степенью точности.
Опубликованная работа должна включать некоторое описание методов очистки и гарантию чистоты образца.
Сообщаемые данные должны быть несглаженными. Хотя графики и подобранные уравнения полезны для читателя, их недостаточно для целей стандартизации.
Отсутствие принятых значений теплопроводности стандартных стандартных образцов жидких металлов означает, что могут учитываться только абсолютные, а не относительные результаты измерений.
Должны быть даны точные количественные оценки неопределенности сообщаемых значений с учетом точности экспериментальных измерений и возможных систематических ошибок.
Из-за стремления получить эталонные значения с низкой неопределенностью необходимо установить пределы неопределенности наборов первичных данных. Эти пределы определяются после критической оценки существующих наборов данных.
Эти критерии были успешно использованы для предложения стандартных эталонных значений вязкости и теплопроводности жидкостей в широком диапазоне условий с неопределенностью в районе 1–2 % [13–16].
Однако в случае с жидкими металлами было сочтено и согласовано, что эти критерии необходимо немного смягчить, прежде всего потому, что неопределенность почти всех измерений намного выше, чем для органических жидкостей. Это в основном связано с (i) трудностями, связанными с методами, которые необходимо использовать при высоких температурах и высокой реакционной способностью используемых образцов, и (ii) чистотой образца жидкого металла, на которую может сильно влиять окружающая атмосфера и емкость, используемая для расплава.
3.1 Экспериментальный
Расплавленные металлы, такие как медь, обладают высокой реакционной способностью при высокой температуре. Следовательно, трудно найти подходящий контейнер для материалов при измерении теплофизических свойств. Кроме того, конвекцию, вызванную неоднородным температурным полем в расплавленных металлах при высоких температурах, чрезвычайно трудно полностью избежать, так что измерение теплопроводности обычно загрязняется конвективными потоками тепла.
Для измерения теплопроводности расплавленных меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова использовалось большое количество методов. Используемые методы включают: нестационарную горячую проволоку, защищенный тепловой поток, лазерную вспышку, электромагнитную левитацию, температурную волну и горячий диск. Они будут кратко описаны в следующих параграфах.
Нагреваемая проволока в переходном режиме
В этом методе ток подается на тонкую проволоку (или полоску) известной длины, которая действует как нагревательный элемент и как термометр сопротивления. Проволоку погружают в расплав, подают ток и измеряют повышение температуры проволоки как функцию времени. Теплопроводность определяется обратной величиной наклона линейной части графика повышения температуры в зависимости от логарифма времени. Конвективный вклад в теплопередачу может быть обнаружен как отклонение от линейной зависимости, и обычно ток подается менее чем на 1 с, чтобы избежать влияния конвекции, вызванной плавучестью. Были также проведены эксперименты в поле микрогравитации с использованием капельной башни для сведения к минимуму всех форм конвекции [17].
Основной проблемой, связанной с применением методики для измерения теплопроводности металлов, является необходимость изоляции металлической проволоки от расплава. По этой причине провод изолирован с использованием покрытия из Al ₂ O ₃ или других оксидов металлов, нанесенных на провод. Для наиболее точной работы влияние изоляционного покрытия на повышение температуры провода необходимо оценить с помощью подходящей теории либо аналитически, либо численно для одномерной (радиальной) задачи теплообмена. Недавняя работа показала, что если тонкая металлическая полоска вставлена в среднюю плоскость двух «зеленых» листов оксида алюминия, прессованных горячим способом для формирования жесткого датчика, то возможен соответствующий численный анализ соответствующей двумерной задачи теплопередачи [18–18]. 20]. Правильный выбор размеров датчика позволяет с хорошей точностью определять значения теплопроводности жидких металлов, окружающих композитный датчик. Методика имеет практически точное рабочее уравнение с полным набором теоретических поправок, которые могут применяться экспериментально и точно [18–20].
Охраняемый тепловой поток
Это стационарный метод, при котором известное тепловложение подается на один конец образца и отводится на другом через теплоотвод [9]. Этот метод очень похож на метод защищенной горячей пластины [21], с той лишь разницей, что падение температуры через образец в направлении теплового потока измеряется термопарами, погруженными в образец, а не просто помещенными в нагреватель. тарелки. Этот метод можно разделить на две категории в зависимости от используемой геометрии, то есть метод радиального и осевого теплового потока.
Приборы радиального теплового потока требуют достаточно большого отношения длины образца к его диаметру, чтобы гарантировать, что весь тепловой поток в образце является радиальным. Метод радиального теплового потока также известен как метод концентрических цилиндров. Самым большим преимуществом приборов с защищенным тепловым потоком является простая геометрия и относительно простая настройка после решения проблемы локализации. Основные проблемы заключаются в предотвращении конвективных течений внутри расплава. Основное рабочее уравнение для метода представляет собой просто одномерный закон Фурье, но отклонения большинства инструментов от идеала, к которому применяется это основное уравнение, часто бывают значительными, а поправки редко имеют точные теории.
Лазерная вспышка
Принцип метода заключается в облучении передней поверхности небольшого образца исследуемого материала в виде тонкого диска кратковременным высокоинтенсивным однородным импульсом мощного лазерный источник [22, 23]. Излучение, поглощаемое на передней поверхности, вызывает тепловой импульс, который диффундирует через образец. Результирующее повышение температуры задней поверхности диска отслеживается как функция времени с использованием подходящего детектора и системы сбора данных. Детектор повышения температуры может быть инфракрасным детектором, оптическим пирометром или даже термопарой. Этот метод позволяет получить коэффициент температуропроводности на основе анализа наблюдаемой температурной истории с использованием теории, которая имеет прочную основу для идеального случая. Неопределенность метода применительно к расплавленным металлам при высоких температурах является спорной, поскольку существует вероятность конвективного течения внутри образца (особенно если для облучения используется время более 2 с), поскольку нагретая передняя поверхность часто находится ниже поверхности жидкости. для практических целей. Поскольку поверхность жидкого металла не всегда непосредственно наблюдается детектором, возможны систематические ошибки, вносимые в результаты промежуточными поверхностями. Тем не менее метод широко используется для измерения теплопроводности расплавов.
Электромагнитная левитация
В методе электромагнитной левитации (ЭМЛ) верхняя часть левитирующей на электромагнитном поле капли периодически нагревается модулированным источником света, т. е. модулированным полупроводниковым лазером, а затем изменение температуры в нижней части капля определяется пирометром. Теплопроводность определяется по фазовой задержке между модулированным лазерным нагревом и изменением температуры, измеренной при различных частотах модулированного света. Подробности модели предоставлены Tsukada 9.1063 и др. [24] и Баба и др. .[25]. Этот метод является бесконтейнерным, поэтому он устраняет риск гетерогенного зародышеобразования со стенки контейнера.
Конвекция, вызванная электромагнитной силой в капле расплава, вместе с эффектами плавучести и конвекции Марангони могут повлиять на тепловое поле и, следовательно, на измерение теплопроводности расплавленного металла. Для подавления конвективного теплообмена иногда используют постоянное магнитное поле [25].
Температурная волна
Основная идея этого метода заключается в создании теплового импульса в центре заполненного испытуемым материалом полусферического тигля, в который помещается датчик температуры (например, термопара) при фиксированном и измеренное расстояние от центра. Измерение времени задержки температурного импульса между источником и датчиком дает информацию о температуропроводности материалов. В случае измерения температуропроводности расплавленного металла образец расплавлялся в фарфоровом тигле, а локальный отбор тепла создавался за счет испарения капли воды, попадающей в тонкостенную стальную полусферу в центре поверхности. расплава. Хромель-алюмелевые термопары располагались на различном расстоянии от центра и измерялась их температура в зависимости от времени. Полная математическая модель описана Зиновьевым и др. [26]. Теплопроводность определяется косвенно, через коэффициент температуропроводности, который измеряется непосредственно.
Можно было бы утверждать, что вклад конвекции будет иметь тенденцию быть небольшим из-за короткой продолжительности эксперимента, но это предположение может быть неверным, поскольку циркуляционные потоки могут возникать из-за выталкивающей силы и термокапиллярных сил, вызванных большими градиентами температуры. Этот метод также известен как плоская температурная волна, или радиальная температурная волна, или метод модулированного луча.
Горячий диск
В этом методе резистивный элемент используется как источник тепла и как датчик температуры и в идеальном случае помещается в бесконечный образец испытуемого материала. На практике предпринимаются попытки сделать все маленьким, чтобы ограничить количество требуемого жидкого металла [27]. Это, во-первых, означает, что источник тепла должен быть очень тонким, а во-вторых, его электрическое сопротивление должно быть как можно больше, чтобы обеспечить применение к небольшим образцам и высокую чувствительность к измерениям температуры.
Плоский источник тепла часто представляет собой резистивный элемент, созданный по заданной схеме с помощью методов осаждения на изоляционный материал или с использованием тонкой металлической фольги. В обоих случаях резистивный элемент должен быть зажат между тонкими электроизоляционными слоями. Его погружают в расплав и к нему подают постоянный ток, достаточный для повышения температуры датчика на 1—2 К. При изменении температуры датчика изменяется и его сопротивление. Следовательно, наблюдение за изменением сопротивления во времени дает тепловую историю датчика, по которой можно получить данные о теплопроводности образца. Несмотря на то, что резистивный элемент источника тепла может иметь любую форму, из соображений экспериментального и теоретического удобства используются схемы «горячая пластина/квадрат» или «горячие диски».
Хотя этот метод широко используется для измерений на самых разных материалах, он не является абсолютным методом, и приборы настолько отличаются от простейшей идеальной модели, что не имеют теоретического аналитического решения процесса теплопередачи. Большинство коммерческих плоских источников снабжены подходящим программным обеспечением, которое численно решает уравнения теплопередачи в частных производных. Обычно неясно, в какой степени моделирование эксперимента соответствует физической реальности, поэтому необходима калибровка. В случае с расплавленными металлами, где нет стандартных эталонных значений высокого качества для калибровки, это проблематично.
3.2 Сбор данных
для представления, насколько нам известно, всех наборов данных для измерения теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова, представленных в литературе. Эти измерения теплопроводности в зависимости от температуры показаны на рис. В этих таблицах также представлены чистота образца, использованная методика и погрешность, указанная авторами, а также охваченный температурный диапазон. Кроме того, отмечается форма, в которой представлены данные (диаграмма, уравнение или таблица). Наборы данных были классифицированы на первичные и вторичные наборы в соответствии с критериями, представленными в разделе 2, и в сочетании с используемыми методами. Как указывалось ранее, весь набор данных для этих расплавов металлов не позволяет строго применять указанные нами критерии. Важно отметить, что, как видно из таблиц, мы были вынуждены использовать данные, взятые из графического представления результатов, вопреки нашим предпочтениям. Если бы этот шаг не был предпринят, доступные нам данные были бы сильно ограничены. В любом случае, поскольку неопределенности, заявляемые для таких данных, обычно довольно велики, при чтении их по представленным диаграммам вносится небольшая дополнительная ошибка.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкой меди в зависимости от температуры: (○) Баба и др. . [25]; (△) Куско и Монаган [22]; (+) Шибата и др. . [55]; (▲) Зиновьев и др. . [62]; (◆) Тай и Хейден [9]; (- -) Филиппов [63]; (■) Fieldhouse и др. . [43]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого олова в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. [50]; (□) Нагаи и др. [27]; (◒) Билек и др. [19]; (●) Peralta и др. [18]; (■) Склярчук и Плевачук [35]; (+) Ямасуэ и др. [7]; (⏃) Шибата и др. [55]; (▲) Хеммингер [33]; (⦵) Оттер и Арль [54]; (- -) Банчила и Филиппов [66]; (□-) Филиппов [63]; (×) Зиновьев и др. [26]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (○) Кинеке [32]; (◨) Юрчак и Филиппов [64]; (⬖) Пашаев [44]; (△) Никольский и др. [39]; (◑) Бидуэлл [47]; (◆) Браун [41]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
ТАБЛИЦА 1
Наборы данных для теплопроводности жидкой меди при 0,1 МПа
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота ^a (масс. %) Используемая методика ^b Указанная погрешность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^c
Previous reference correlation/values 
Mills 1996 [11] — 1348–1780 E
Touloukian 1970 [10] 3–5 10 1355–2400 P
Primary data
Baba 2012 [25] 99. 99 Electromagnetic levitation 10 24 1382–1665 D
Cusco 2002 [22] 99.98 Laser flash (TD) 12 132 1356–1435 D
Zinovyev 1994 [62] 99. 99 Temperature wave (TD) 5 4 1364–1425 D
Tye 1979 [9] HP Guarded heat flow 10 7 1373–1673 П
Secondary data
Shibata 2002 [55] — Laser flash (TD) 30 1 1408 D
Filippov 1973 [63] — Волна температуры (TD) — 6 1367–1760 D
Fieldhouse 1956 [43] 99. 99 Guarded heat flow 2 7 1361–1761 P
Open in a separate window
^a HP = высокая степень чистоты
^b TD = измерение температуропроводности,
^c D = диаграмма, E = уравнение, P = табличные данные
ТАБЛИЦА 7
жидкого олова при 0,1 МПа
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота (масс. %) Используемая методика ^a Указанная погрешность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^b
Previous reference correlation/values 
Mills 1996 [11] 8 506–2073 E
Touloukian 1970 [10] 5–15 9 505–1300 P
Primary data
Savchenko 2011 [50] 99. 996 Laser flash (TD) 2.5–3.5 21 513–1173 D
Bilek 2006 [19] 99.999 Transient hot wire 3 9 628–872 P
Nagai 2006 [27] 99. 999 Hot disk — 5 531–990 D
Peralta-Martinez 2006 [18] 99.99 Transient hot wire 2 8 534–731 P
Sklyarchuk 2005 [35] Guarded heat flow 7 16 508–610 D
Hemminger 1985 [33] 99. 999 Guarded heat flow 5 17 512–769 P
Otter 1978 [54] 99.90 Laser flash (TD) 5 9 1261–2068 D
Zinovyev 1973 [26] — Temperature wave (TD) 10 7 506–592 D
Osipenko 1970 [38] — Guarded heat flow — 8 538–898 D
Dutchak 1967 [37] — Guarded heat flow — 5 526–775 D
Kineke 1967 [32] 99. 00 Guarded heat flow 2 5 552–594 D
Nikolsky 1959 [39] — Guarded heat flow — 29 579–834 D
Brown 1923 [41] — Guarded heat flow — 3 537–621 P
Konno 1920 [42 ].
Вторичные данные
Ямасуэ 2003 [7] 99.90 Transient hot wire 4 10 573–1473 D
Shibata 2002 [55] — Laser flash (TD) 30 2 623,829 D
Banchila 1973 [66] 99. 995 Temperature wave (TD) 6 14 1153–1970 D
Filippov 1973 [63] — Temperature wave (TD) — 10 507–1609 D
Yurchak 1965 [64] — Temperature wave (TD) 6–8 22 868–1226 D
Pashaev 1961 [44] 99. 94 Guarded heat flow 5 5 513–608 D
Bidwell 1940 [47] — Guarded heat flow — 2 505 –745 D
Открыто в отдельном окне
^A TD = термическая диффузионная измерение
^B D = Diagram, Eceation, P = Pustive Degistiais отдельные работы среди полного набора имеющихся у нас данных по теплопроводности жидкостей ниже для каждой отдельной методики.
Техника переходного процесса с горячей проволокой недавно использовалась Peralta et al. [18] и Билек и др. [19, 20] с погрешностью 2 и 3%. Эти измерения, выполненные с помощью двух проводов, встроенных в подложку из оксида алюминия, считаются лучшими измерениями, существующими сегодня, поскольку они подкреплены строгой полной теорией; таким образом, они являются частью первичного набора данных для каждого изучаемого ими металла. Та же техника использовалась, но с большей неопределенностью, Миямурой и Сусой [28] и Фукуямой 9.1063 и др. [29], с соответствующими погрешностями 15 и 18%. Эти измерения также были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом. Измерения Yamasue et al. 2003 г. [7] и Nagata и др. [17] не были включены в первичный набор данных, так как их результаты были намного ниже, чем результаты всех остальных измерений. Это наблюдение было приписано проблемам с изоляцией провода (исправлено в их статье 2006 г. [29]). Наконец, переходные измерения нагревательной проволоки Накамура и др. [30] также были включены в первичный набор данных.
Метод защищенного теплового потока в различных вариантах является наиболее распространенным методом измерения теплопроводности жидких металлов. Измерения Голдратта и Гринфилда [31], Кинеке [32], Хеммингера [33, 34], Склярчука и Плевачука [35], Тая и Хейдена [9], выполненные с соответствующими погрешностями 1, 2–5, 3– 5, 7 и 10% соответственно были включены в первичный набор данных, потому что в каждом случае было включено подробное описание их инструмента и принятых процедур. Измерения Магмедова [36], Дутчака и Панасюка [37], Осипенко [38], Никольского и др. [39], Powell [40], Brown [41] и Konno [42] были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом, поскольку они не обсуждали неопределенность своих результатов. Наконец, среди работ с этой техникой измерения Fieldhouse et al. [43], Pashaev [44], Duggin [45, 46] и Bidwell [47] были исключены из первичного набора данных, поскольку они слишком сильно отклонялись от консенсуса всех других измерений (см. , например, Fieldhouse et al. . [43] на рисунке 1, Пашаев [44] на рисунке 2, Даггин [45, 46] на рисунке 5 и Бидвелл [47] на рисунке 5).
Как уже обсуждалось, метод лазерной вспышки непосредственно измеряет температуропроводность α (м ² · с ⁻¹ ) образца, а не теплопроводность, λ (Вт·м ⁻¹ ·K ⁻¹ ). Они связаны уравнением
α=λρCP,
(1)
, где ρ (кг·м ⁻³ ) — плотность расплава, а C _P (Дж·кг ⁻¹ ·K ⁻¹ ) его изобарная теплоемкость. Для рассматриваемых здесь жидких металлов мы уже публиковали эталонные корреляции плотности [1–4], а теплоемкость легко доступна в литературе (например, [48]), так что выполненное нами преобразование является прямым, хотя и вносит небольшую дополнительную неопределенность в значения теплопроводности. Недавние измерения Савченко и др. [49–51], выполненные с неопределенностью 2,5–5%, удовлетворяют большинству критериев первичных данных и, таким образом, были включены в набор первичных данных.
Измерения методом лазерной вспышки также были выполнены Nishi et al. [52], Cusco и Monaghan [22], Schriempf [53] и Otter and Arles [54] с соответствующими оценками неопределенностей 3,3, 12, 5 и 5%, которые также составляли часть первичного набора данных. . Измерения Shibata et al. 2002 г. [55], выполненные с погрешностью 30%, рассматривались как вторичные данные. Их техника была усовершенствована в их статье 2003 г. [52]. Наконец, измерения Хусаиновой и Паловой [56] также считались второстепенными, так как в статье не давалась оценка неопределенности, а результаты были стабильно ниже всех остальных.
Технику электромагнитной левитации использовали Баба и др. [25] и Sugie и др. [57] с соответствующими погрешностями 10 и 5%. Эти два набора были включены в первичный набор данных. Размеры Кобатаке и др. [58], хотя они и не указывают неопределенность, также были включены в первичный набор данных, поскольку принадлежат той же исследовательской группе, которая предоставила надежные результаты [25, 57].
Метод температурных волн использовали Виттенберг [59], Ильиных и соавт. [60], Зиновьев и др. [61, 62] для измерения температуропроводности свинца и олова в 1973 г. [59], железа в 1984 г. [60], железа и никеля в 1986 г. [61], меди в 1994 г. [62]. Их результаты, полученные с расчетной погрешностью 5–10%, были включены в первичный набор данных. 1973 измерения Филиппова [63], однако, не включают обсуждение неопределенности, и значения значительно отклоняются от консенсуса всех других измерений. Следовательно, этот набор не был включен в число первичных данных. Измерения Юрчака и Филиппова [64] также были исключены из первичных данных, так как они значительно отклонялись от всех других измерений при высоких температурах. Используя тот же прибор, Atalla 9 опубликовала значения температуропроводности при очень высоких температурах.1063 и др. [65] и Банчила и Филиппов [66]; они также были исключены из первичного набора данных.
Наконец, измерения Nagai et al. [27], выполненные на приборе с горячим диском, также были включены в первичный набор данных, но с меньшим весом, поскольку не было включено обсуждение их неопределенности. Отметим также, что в трех случаях не удалось получить какую-либо информацию об использованной методике [67–69], поэтому эти измерения рассматривались как вторичные данные.
3.3 Эталонная корреляция теплопроводности
Первичные данные теплопроводности для жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова, показанные соответственно, были использованы в линейном регрессионном анализе для представления теплопроводности при 0,1 МПа. , в зависимости от температуры. Линейное представление было адекватным, учитывая приведенные для данных неопределенности. Приведенные неопределенности значительно различались, и данные в основном были взвешены обратно пропорционально их неопределенности. В случае, когда количество данных конкретного исследователя было очень большим по отношению к другим, указанный вес уменьшался (на коэффициент, равный среднему количеству данных других исследователей, деленному на количество данных конкретного исследователя). следователь). Для теплопроводности использовалось следующее уравнение: λ (Вт·м ⁻¹ ·K ⁻¹ ), как функция абсолютной температуры, T (K):
λ = C ₁ + C ₂ ( T — T _M),
(2)
_M),
(2)
_M),
(2)
_{м. ·m ⁻¹ ·K ⁻¹ ), c ₂ (W·m ⁻¹ ·K ⁻² ), и нормальная температура плавления T _м (К) показаны на . В ту же таблицу включены ссылки на температуру плавления и температурный диапазон применимости. Наконец, также показана расширенная неопределенность, 2σ (%), приведенного выше уравнения при доверительном уровне 95%.}
Таблица 8
Коэффициенты и диапазоны уравнения. (2)
T _{Диапазон} (K) C ₁ (W · M ^—49 1 (W · M ^{–10174449. 1744.174.1739.174.}. . ^.. ^{(W · M ^—9 1 (W · M ^—9 1 (W · M ^—9 1
.1255} C ₂ (W · M ⁻¹ · K ⁻²) T _M (K) 964 9.
M .
2σ, 95% (%)
Copper 1358 – 1700 150.49 0.070410 1357. 77 [2] 9.8
Gallium 303 – 850 28,403 0,071896 302,914 [1] 15.9
Indium 430 – 1300 36.493 0.029185 429. 748 [4] 9.7
Iron 1815 – 2050 36.349 0.0096207 1811 [1] 13.7
Lead 602 – 1150 16.093 0.0078526 600. 61 [3] 16.9
Nickel 1730 – 2000 54.182 0.020970 1728 [3] 7.7
Tin 507 – 2000 28.037 0.023397 505. 8 [2] 12,6
Открыть в отдельном окне
В к процентные отклонения первичных данных, использованных для вывода уравнения. (2) из приведенного выше уравнения для жидкой меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова показаны соответственно. Все отклонения, показанные на этих рисунках, находятся в пределах взаимной неопределенности, указанной каждым исследователем, и стандартного отклонения уравнения. (2).
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных теплопроводности жидкой меди в зависимости от температуры: (○) Баба и др. . [25]; (△) Куско и Монаган [22]; (▲) Зиновьев и др. . [62]; (◆) Тай и Хейден [9]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого олова в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. [50]; (□) Нагаи и др. [27]; (◒) Билек и др. [19]; (●;) Peralta и др. [18]; (■) Склярчук и Плевачук [35]; (▲) Хеммингер [33]; (⦵) Оттер и Арль [54]; (×) Зиновьев и др. [26]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (○) Кинеке [32]; (△) Никольский и др. [39]; (◆) Браун [41]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Отметим, что для некоторых металлов, а именно галлия, индия, свинца и олова, результаты Peralta et al. [18] и Билек и др. [19, 20] имеют значительно меньшую неопределенность, чем стандартное отклонение аппроксимации, полученной для всей корреляции. Вполне может быть, что предполагаемая неопределенность корреляции в более низкотемпературной области, которую они охватывают, может быть уменьшена. Однако отсутствие каких-либо подтверждающих измерений с помощью другого метода предполагает, что, возможно, лучше проявлять некоторую осторожность, пока их работа не будет подтверждена другими точными исследованиями.
Значения теплопроводности, рассчитанные по формуле. (2) перечислены в .
Table 9
Recommended reference thermal-conductivity values for liquid metals at 0.1 MPa
Copper Gallium Indium Iron Lead Nickel Tin
T (K) Теплопроводность, λ (Вт·м ⁻¹ ·K ⁻¹ )
350 31. 8
400 35.4
450 39. 0 37.1
500 42,6 38,5
550 46,2 40148
46,2 40148
46. 2
40148
..1
600 49.8 41.5 30.2
650 53.4 42.9 16. 5 31.4
700 57.0 44.4 16.9 32.6
750 60.5 45.8 17. 3 33.8
800 64.1 47.3 17.7 34.9
850 67.7 48.8 18. 1 36.1
900 50.2 18.4 37.3
950 51.7 18. 8 38.4
1000 53.1 19.2 39.6
1050 54.6 19. 6 40.8
1100 56.1 20.0 41.9
1150 57.5 20. 4 43.1
1200 59.0 44.3
1250 60.4 45. 4
1300 61.9 46.6
1350 47. 8
1400 153,5 49,0
1450 157,0148
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
292
9тели
2
2
2
2
2
2
2
2
2
29
2
2
2
н.1290 50.1
1500 160. 5 51.3
1550 164.0 52.5
1600 167. 5 53.6
1650 171.1 54.8
1700 174. 6 56.0
1750 54.6 57.1
1800 55. 7 58.3
1850 36.7 56.7 59.5
1900 37.2 57. 8 60.7
1950 37.7 58.8 61.8
2000 38.2 59. 9 63.0
2050 38.6
Open в отдельном окне
Имеющиеся экспериментальные данные по теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова были критически изучены с целью установления эталонных корреляций теплопроводности при 0,1 МПа. Все экспериментальные данные были разделены на первичные и вторичные данные в соответствии с качеством измерения, определяемым рядом критериев. Предлагаемые стандартные эталонные корреляции для теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова характеризуются неопределенностью 90,8, 15,9, 9,7, 13,7, 16,9, 7,7 и 12,6% при доверительном уровне 95% соответственно.

Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого галлия в зависимости от температуры; (●) Peralta и др. [18]; (◇) Фукуяма и др. [29]; (◒) Миямура и Суса (Абс) [28]; (◓) Миямура и Суса (Rel) [28]; (- -) Окада и Озоэ [67]; (□-) Гамазов и др. [68]; (◑) Магмедов [36]; (□) Филиппов [63]; (△) Шримпф [53]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (▲) Даггин [45]; (⬖) Пашаев [44]. Предыдущая эталонная корреляция Mills и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого индия в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. . [49]; (◒) Билек и др. . [19]; (●) Peralta и др. [18]; (□) Голдратт и Гринфилд [31]; (■) Хусаинова и Палова [56]; (▲) Duggin (ячейка Pyrex) [46]; (△) Duggin Pyrex (ячейка SS) [46]; (◆) Аталла и др. [65]; (◇) Осипенко [38]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого чугуна в зависимости от температуры: (○) Sugie et al. [57]; (+) Ниши и др. . [52]; (▲) Зиновьев и др. [61]; (△) Ильиных и др. [60]; (◇) Островский и др. [69]. Предыдущие эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
) до 2200 К. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого свинца в зависимости от температуры: (○) Савченко и др. [51]; (●) Билек и др. [20]; (◆) Склярчук и Плевачук [35]; (+) Ямасуэ [7]; (▲) Накамура и др. [30]; (■) Хеммингер [34]; (- — ) Банчила и Филиппов [66]; (□-) Филиппов [63]; (□) Виттенберг [59]; (◭) Дуггин [46]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (◨) Юрчак и Филиппов [64]; (△) Никольский и др. [39]; (◐) Пауэлл и Тай [40]; (◑) Бидуэлл [47]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Измерения теплопроводности жидкого никеля в зависимости от температуры: (●) Kobatake и др. . [58]; (
) Нагата и др. [17]; (○) Ниши и др. [52]; (▲) Зиновьев и др. [61]; (◇) Островский и др. [69]. Предыдущее эталонное значение Mills и др. . [11], (▬), также показано. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого галлия в зависимости от температуры: (●) Peralta et al. [18]; (◇) Фукуяма и др. [29]; (◒) Миямура и Суса (Абс) [28]; (◓) Миямура и Суса (Rel) [28]; (◑) Магмедов [36]; (△) Шримпф [53]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого индия в зависимости от температуры: (◐) Савченко и др. . [49]; (◒) Билек и др. . [19]; (●) Peralta и др. [18]; (□) Голдратт и Гринфилд [31]; (▲) Duggin (ячейка Pyrex) [46]; (△) Duggin Pyrex (ячейка SS) [46]; (◇) Осипенко [38]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого чугуна в зависимости от температуры: (○) Sugie и др. [57]; (+) Ниши и др. . [52]; (▲) Зиновьев и др. [61]; (△) Ильиных и др. [60]. Предыдущие эталонные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого свинца в зависимости от температуры: (○) Савченко и др. [51]; (●) Билек и др. [20]; (◆) Склярчук и Плевачук [35]; (▲) Накамура и др. [30]; (■) Хеммингер [34]; (□) Виттенберг [59]; (◇) Осипенко [38]; (⏀) Дутчак и Панасюк [37]; (△) Никольский и др. [39]; (◐) Пауэлл и Тай [40]; (⬙) Конно [42]. Предыдущая эталонная корреляция Миллса и др. . [11], (▬) и оценочные референтные значения Тулукиана и др. . [10], (
), также показаны. (….) температура плавления.
Открыть в отдельном окне
Процентные отклонения первичных данных по теплопроводности жидкого никеля в зависимости от температуры: (●) Кобатаке и др. . [58]; (○) Ниши и др. [52]; (▲) Зиновьев и др. [61]. Предыдущее эталонное значение Mills и др. . [11], (▬), также показано. (….) температура плавления. Таблица 2 год Арт. Чистота ^a (масс. %) Используемая технология ^b Указанная погрешность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^c Previous reference correlation/values  Mills 1996 [11] — 303–1200 E Тулукский 1970 [10] 10–15 4 303–600 П
Primary data Peralta-Martinez 2006 [18] 99. 99 Transient hot wire 2 7 321–615 P Fukuyama 2006 [29] 99,99 Горячая проволока 18 3 301–330 D Miyamura 2002 [28] 99. 9999 Transient hot wire (Abs) 15 6 309–471 D Miyamura 2002 [28] 99.9999 Transient hot wire (Rel) 15 6 308–471 D Magmedov 1978 [36] HP Guarded heat flow — 16 314–836 D Schriempf 1973 [53] 99. 99 Laser flash (TD) 5 21 316–785 D Dutchak 1967 [37] — Guarded heat flow — 4 305–474 Д
Secondary data Okada 1992 [67] — ns 2. 5 — 306–312 E Gamazov 1979 [68] — ns — — 550–1300 E Filippov 1973 [63] — Temperature wave (TD) — 4 1102–1480 D Duggin 1969 [45] Pure Guarded heat flow 2. 5 20 357–589 D Pashaev 1961 [44] 99.999 Guarded heat flow 5 15 308–618 D
Открыть в отдельном окне
^a HP = High Purity
^b Abs = абсолютное значение, Rel = относительное значение, TD = измерение температуропроводности, ns = не указано.
^в D = диаграмма, E = уравнение, P = табличные данные год Арт. Чистота (масс. %) Используемая методика ^a Указанная погрешность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^b Previous reference correlation/values  Mills 1996 [11] — 430–2000 Е Touloukian 1970 [10] 4–10 9 430–1200 9 430–1200 PA 430–1200 P9. 430–1200 9 430–1200 9 430–1200.
Primary data Savchenko 2010 [49] 99.996 Laser flash (TD) 3.5–5 10 429–1300 P Перальта-Мартинес 2006 [18] 99. 99 Transient hot wire 2 9 453–744 P Bilek 2006 [19] 99.999 Transient hot wire 3 9 467–734 P Goldratt 1980 [31] 99. 999 Guarded heat flow 1 11 430–482 D Osipenko 1970 [38] — Guarded heat flow — 9 498–917 D
Secondary data Khusainova 1976 [56] — Laser flash (TD) 14 766–1259 D Atalla 1972 [65] — Temperature wave (TD) 8 20 1170–2045 D Duggin 1972 [46] 99. 999 Guarded heat flow (SScell) 5 22 455–843 D Duggin 1972 [46] 99.999 Guarded heat flow (Pyrex) 3 25 442–633 D
Открыть в отдельном окне
^A TD = термическое измерение диффузии
^B DA = DIGATION DIAMERATION. ТАБЛИЦА 4
Рассмотренные наборы данных для теплопроводности жидкого чугуна при 0,1 МПа
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота (масс. %) Используемая методика ^a Указанная неопределенность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^b
Previous reference values 
Touloukian 1970 [10] 3–8 8 1810– 3000 П
Первичные данные
Суги 2011 [57] 99. 98 Electromagnetic levitation 5 12 1811–2049 D
Nishi 2003 [52] 99.80 Laser flash ( TD) 3.3 16 1818–1869 D
Zinovyev 1986 [61] 99. 99 Temperature wave (TD) 5 3 1817–1881 D
Ilinykh 1984 [60] — Temperature wave (TD) 5 3 1816–1838 D
Secondary data
Ostrovskii 1980 [69] 99. 90 ns 20 1 1811 D
Открыть в отдельном окне
^a TD = измерение температуропроводности, ns = не указано,
^b D = диаграмма, P = табличные данные теплопроводность жидкого свинца при 0,1 МПа
6012
. = Спектроскопия 9 класс0003
^b TD = измерение температуропроводности
^c D = диаграмма, E = уравнение, P = табличные данные
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота ^a (масс. %) Используемая технология ^b Указанная погрешность (%) № данных Темп. Range (K) Form of data ^c
Previous reference correlation/values 
Mills 1996 [11] — 601–2100 E
Тулукский 1970 [10] 6–10 5 П
Primary data
Savchenko 2013 [51] 99. 992 Laser flash (TD) 3.5–5.0 5 608–1007 D
Bilek 2007 [20] 99.99 Transient hot wire 3 3 620–730 P
Sklyarchuk 2005 [35] — Guarded heat flow 7 19 607–1001 D
Nakamura 1990 [30] — Transient hot wire — 9 620–973 D
Hemminger 1989 [34] 99. 994 Guarded heat flow 3 5 616–773 P
Wittenberg 1973 [59] 99.999 Temperature wave (TD) 10 5 724–924 D
Osipenko 1970 [38] — Guarded heat flow — 6 669–973 D
Dutchak 1967 [37] — Guarded heat flow — 628–872 D
Powell 1958 [40] 99. 995 Guarded heat flow — 10 625 –887 D
Nikolsky 1959 [39] — Guarded heat flow — 47 699–1130 D
Konno 1920 [42] 99. 90 Guarded heat flow — 3 628–874 D
Secondary data
Yamasue 2003 [7] — Transient hot wire 8 8 671–1373 D
Banchila 1973 [66] 99. 9995 Temperature wave (TD) 6 9 1159–2081 D
Filippov 1973 [63] — Temperature wave (TD ) — 6 600–1312 D
Duggin 1972 [46] Охраняемый тепловой поток 5 157 626–875 D
Yurchak 1965 [64] — Temperature wave (TD) 6–8 29 828–1255 D
Bidwell 1940 [47] — Охраняемый тепловой поток — 2 607–894 D
Первый автор Опубл. год Арт. Чистота (масс. %) Используемая методика ^a Указанная погрешность (%) № данных Темп. Диапазон (К) Form of data ^b
Previous reference value
Mills 1996 [11] 1 1728 P
Первичные данные
Kobatake 2010 [58] — 80 [58] — 88888888888 гг. 0 15 1711–1983 D
Nishi 2003 [52] — Laser flash(TD) 3.3 34 1728–1868 D
Zinovyev 1986 [61] 99,90 (TD) 5 3 173
698
3 173
6699
3 173
6699
.
Вторичные данные
Nagata 2003 [17] — Transient hot wire — 2 1789,1822 D
Ostrovskii 1980 [69] 99,90 NS 26 1 1728 P
Open в отдельном окне
Open в отдельном окон0003
^b D = диаграмма, P = табличные данные
Работа, описанная в этом документе, была выполнена под эгидой Международной ассоциации транспортных свойств (ранее известной как Подкомитет по транспортным свойствам Международного союза чистых и Прикладная химия).
^** Частичный вклад Национального института стандартов и технологий, не защищенный авторскими правами в США
1. Ассаэль М.Дж., Какосимос К., Банниш М., Брилло Дж., Эгри И., Брукс Р., Квестед П.Н., Миллс C, Нагасима А., Сато Ю., Уэйкхэм В.А. J Phys Chem Ref Data. 2006; 32: 285–300. [Академия Google]
2. Ассаэль М.Дж., Калива А.Е., Антониадис К.Е., Баниш Р.М., Эгри И., Квестед П.Н., Ву Дж., Кашниц Э., Уэйкхэм В.А. J Phys Chem Ref Data. 2010;39:033105. [Google Scholar]
3. Ассаэль М.Дж., Калива А.Е., Антониадис К.Е., Баниш Р.М., Эгри И., Ву Дж., Кашниц Э., Уэйкхэм В.А. Высокая температура — высокое давление. 2012;41:161–184. [Google Scholar]
4. Ассаэль М.Дж., Армира И.Дж., Брилло Дж., Станкус С., Ву Дж., Уэйкхэм В.А. J Phys Chem Ref Data. 2012;41:33101. [Google Scholar]
5. Ассаэль М.Дж., Михайлидоу Э.К., Брилло Дж., Станкус С., Ву Дж.Т., Уэйкхэм В.А. J Phys Chem Ref Data. 2012;41:033103. [Академия Google]
6. Franz R, Wiedemann G. Ann Physik. 1853; 165: 497–531. [Google Scholar]
7. Yamasue E, Susa M, Fukuyama H, Nagata K. Int J Thermophys. 2003; 24: 713–730. [Google Scholar]
8. Джорданенго Б., Бенацци Н., Винчел Дж., Гассер Дж. Г., Руби Л. Дж. Некристаллические твердые тела. 1999; 250–252: 377–383. [Google Scholar]
9. Тай Р.П., Хейден Р.В. Высокая температура — высокое давление. 1979; 11: 597–605. [Google Scholar]
10. Тулукиан Ю.С., Повелл Р.В., Хо С.Ю., Клеменс П.Г. Теплопроводность-металлические элементы и сплавы. пленум; Нью-Йорк, США: 1970. Теплофизические свойства вещества. Серия данных TPRC. Vol. 1. [Google Scholar]
11. Mills KC, Monaghan BJ, Keene B. J Int Mat Rev. 1996; 41:209–242. [Google Scholar]
12. Assael MJ, Ramires MLV, Nieto de Castro CA, Wakeham WA. J Phys Chem Ref Data. 1990; 19: 113–117. [Google Scholar]
13. Ассаэль М.Дж., Милона С.К., Хубер М.Л., Перкинс Р.А. J Phys Chem Ref Data. 2012;41:023101. [Google Scholar]
14. Avgeri S, Assael MJ, Huber ML, Perkins RA. J Phys Chem Ref Data. 2015;44:033101. [Академия Google]
15. Huber ML, Perkins RA, Laesecke A, Friend DG, Sengers JV, Assael MJ, Metaxa IN, Vogel E, Mares R, Miyagawa K. J Phys Chem Ref Data. 2009; 38: 101–126. [Google Scholar]
16. Huber ML, Perkins RA, Friend DG, Sengers JV, Assael MJ, Metaxa IN, Miyagawa K, Hellmann R, Vogel E. J Phys Chem Ref Data. 2012;41:033102. [Google Scholar]
17. Нагата К., Фукуяма Х., Тагучи К., Исии Х., Хаяши М. Высокотемпературные материальные процессы. 2003; 22: 267–273. [Google Scholar]
18. Перальта-Мартинес М.В., Ассаэль М.Дж., Дикс М.Дж., Карагианнидис Л., Уэйкхэм В.А. Int J Thermophys. 2006; 27: 681–69.8. [Google Scholar]
19. Билек Дж., Аткинсон Дж.К., Уэйкхэм В.А. Int J Thermophys. 2006; 27:1626–1637. [Google Scholar]
20. Билек Дж., Аткинсон Дж. К., Уэйкхэм В. А. Int J Thermophys. 2007; 28: 496–505. [Google Scholar]
21. Wakeham WA, Assael MJ. Глава 66.3.4. Измерение твердых тел. Измерения теплопроводности. В: Webster JG, Eren H, редакторы. Справочник по измерениям, приборам и датчикам. Пространственные, механические, тепловые и радиационные измерения. 2. CRC Press; Бока-Ратон, Флорида: 2014. [Google Scholar]
22. Cusco L, Monaghan B. J High Temp — High Press. 2002;34:281–289. [Google Scholar]
23. Schriempf JT. Высокая температура — высокое давление. 1972; 4: 411–416. [Google Scholar]
24. Tsukada T, Fukuyama H, Kobatake H. Int J Тепломассообмен. 2007;50:3054–3061. [Google Scholar]
25. Baba Y, Inoue T, Sugioka K-i, Kobatake H, Fukuyama H, Kubo M, Tsukada T. Meas Sci Technol. 2012;23:045103. [Google Scholar]
26. Зиновьев В.Ю., Баскакова А.А., Коршунова Н.Г., Баронихина Н.А., Загревин Л.Д. Инж-Физ Ж. 1973;25:490–494. [Google Scholar]
27. Nagai H, Mamiya M, Castillo M, Okutani T. Jpn J Appl Phys. 2006; 45: 6455–6461. [Google Scholar]
28. Миямура А., Суса М. High Temp — High Press. 2002; 34: 607–616. [Google Scholar]
29. Fukuyama H, Yoshimura T, Yasuda H, Ohta H. Int J Thermophys. 2006; 27: 1760–1777. [Google Scholar]
30. Nakamura S, Hibiya T, Yamamoto F. J Appl Phys. 1990;68:5125–5127. [Google Scholar]
31. Goldratt E, Greenfield AJ. J Phys F: Met Phys. 1980;10:L95–L99. [Google Scholar]
32. Кинеке Д.И. магистерская диссертация. Физический факультет Брауновского университета; USA: 1967. [Google Scholar]
33. Hemminger W. High Temp — High Press. 1985; 17: 465–468. [Google Scholar]
34. Hemminger W. Int J Thermophys. 1989; 10: 765–777. [Google Scholar]
35. Склярчук В., Плевачук Ю. Измер. 2005; 16: 467–471. [Google Scholar]
36. Магмедов А.М. Свердловск: Ин-т металлургии. 1978; 2: 21–24. [Академия Google]
37. Дутчак Ю.И., Панасюк П.В. Советская физика твердого тела. 1967; 8: 2244–2246. [Google Scholar]
38. Осипенко В.П. Sov Phys J. 1970;12:1570–1573. [Google Scholar]
39. Никольский Н.А., Калакутская Н.А., Пчелкин И.М., Классен Т.В., Вельтищева В.А. Вопросы теплообмена. 1959: 11–45. [Google Scholar]
40. Пауэлл Р.В., Тай Р.П. проц. Совместная конф. Термодин. трансп. Проп. жидкости; Лондон. 10–12 июля 1957 г.; 1958. стр. 182–187. [Google Scholar]
41. Браун В.Б. Физика, ред. 1923;22:171–179. [Google Scholar]
42. Конно С. Фил Маг. 1920; 40: 542–552. [Google Scholar]
43. Fieldhouse IB, Hedge JC, Lang JI, Waterman TE. Технический отчет ВАДК 55–495, часть II. ОБЪЯВЛЕНИЕ. 1956; 110510:1–18. [Google Scholar]
44. Пашаев Б.П. Советская физика твердого тела. 1961; 3: 303–305. [Google Scholar]
45. Даггин М.Дж. Физ. лат. 1969; 29А: 470–471. [Google Scholar]
46. Даггин MJJ. Phys F: Met Phys. 1972; 2: 433–440. [Google Scholar]
47. Bidwell CC. Физика, ред. 1940;58:561–564. [Google Scholar]
48. Чепмен Т.В. Магистр инженерных наук. 1966; 1: 65–69. [Google Scholar]
49. Савченко И.В., Станкус С.В., Агажанов А.С. Термофиз Аэромех. 2010;17:121–125. [Google Scholar]
50. Савченко И. В., Станкус С.В., Агажанов А.С. Высокий темп. 2011; 49: 506–511. [Google Scholar]
51. Савченко И.В., Станкус С.В., Агажанов А.С. Энергия атома. 2013; 115:83–87. [Google Scholar]
52. Nishi T, Shibata H, Waseda Y, Ohta H. Metall Mater Trans A. 2003;34A:2801–2807. [Академия Google]
53. Шримпф Дж. Т. Твердотельный коммун. 1973; 13: 651–653. [Google Scholar]
54. Otter C, Arles L. Rev Int Hautes Temp Refract. 1978; 15: 209–219. [Google Scholar]
55. Shibata H, Okubo K, Ohta H, Waseda Y. J Non-Cryst Solids. 2002; 312–314: 172–176. [Google Scholar]
56. Хусаинова Б.Н., Палова В.И. Применение ультраакустики к исследованию вещества. 1976; 26: 59–65. [Google Scholar]
57. Sugie K, Kobatake H, Uchikoshi M, Isshiki M, Sugioka K-i, Tsukada T, Fukuyama H. Jpn J Appl Sci. 2011;50:11RD04. [Академия Google]
58. Kobatake H, Khosroabadi H, Fukuyama H. Proc. ЭТерм; 2010 г., 15–17 декабря; Цукуба, Япония. 2010. С. 122–124. [Google Scholar]
59. Wittenberg L. J Thermochim Acta. 1973; 7: 13–23. [Google Scholar]
60. Ильиных С.А., Талуц С.Г., Зиновьев В.Е., Баутин С.П. High Temp (СССР) 1984; 22: 709–714. [Google Scholar]
61. Зиновьев В.Ю., Полев В.Ф., Талуц С.Г., Зиновьева Г.П., Ильиных С.А. Физ Мет Металлогр. 1986; 61: 85–92. [Google Scholar]
62. Зиновьев В.Ю., Талуц С.Г., Камашев М.Г., Власов Б.В., Полякова В.П., Кореновский Н.И., Чупина Л.И., Загребин Л.Д. Физ Мет Металлогр. 1994;77:492–497. [Google Scholar]
63. Филиппов Л.П. Int J Тепломассоперенос. 1973; 16: 865–885. [Google Scholar]
64. Юрчак Р.П., Филиппов Л.П. Теплофиз выс темп. 1965; 3: 323–325. [Google Scholar]
65. Аталла С.Р., Банчила С.Н., Филиппов Л.П. Высокий темп. 1972; 10: 60–63. [Google Scholar]
66. Банчила С.Н., Филиппов Л.П. Высокий темп. 1973; 11: 602–605. [Google Scholar]
67. Окада К., Озоэ Х.Дж. Теплопередача. 1992; 114:107–114. [Google Scholar]
68. Гамазов А.А., Моцар А.И., Хотняский А. Г. Сов Физ Ж. 1979;22:113. [Google Scholar]
69. Островский О.И., Ермаченков В.А., Попов В.М., Григорян В.А., Коган Л.Б. Russ J Phys Chem. 1980; 54: 739–741. [Академия Google]
Медная трубка | AMERICAN ELEMENTS®
РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ
Наименование продукта: Медная трубка
Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например КУ-М-02-ТУ
, ТС-М-03-ТУ
, ТС-М-04-ТУ
, ТС-М-05-ТУ
Номер CAS: 7440-50-8
Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки
Сведения о поставщике:
American Elements
10884 Weyburn Ave. -0551
Факс: +1 310-208-0351
Телефон службы экстренной помощи:
Внутренний, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887
8 ОПАСНЫЕ РАЗДЕЛЫ ИДЕНТИФИКАЦИЯ
Классификация вещества или смеси
Классификация в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1272/2008
Вещество не классифицируется как опасное для здоровья или окружающей среды в соответствии с регламентом CLP.
Классификация в соответствии с Директивой 67/548/ЕЭС или Директивой 1999/45/ЕС
Н/Д
Информация об особых опасностях для человека и окружающей среды:
Нет данных
Опасности, не классифицированные иначе
Нет данных
Элементы маркировки
Маркировка в соответствии к Регламенту (ЕС) № 1272/2008
н/д
Пиктограммы опасности
н/д
Сигнальное слово
н/д
Указания на опасность
н/д
Классификация WHMIS
Не контролируется
Система классификации
Рейтинги HMIS (шкала 0-4)
Здоровье (острое воздействие) = 0
Воспламеняемость = 0
Физическая опасность = 0
Другие опасности
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: N/A
vPvB: N/A
Вещества
Номер CAS / Название вещества:
7440-50-8 Медь
Идентификационный номер(а):
Номер ЕС: 231-159-6
РАЗДЕЛ 4. МЕРЫ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ
Описание мер первой помощи
Общая информация
Никаких специальных мер не требуется.
При вдыхании:
В случае жалоб обратиться за медицинской помощью.
При попадании на кожу:
Обычно продукт не раздражает кожу.
При попадании в глаза:
Промыть открытые глаза в течение нескольких минут под проточной водой. Если симптомы сохраняются, обратитесь к врачу.
При проглатывании:
Если симптомы сохраняются, обратитесь к врачу.
Информация для врача
Наиболее важные симптомы и эффекты, как немедленные, так и замедленные
Нет данных
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения
Нет данных
РАЗДЕЛ 5. МЕРЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Средства пожаротушения
Подходящие средства пожаротушения
Специальный порошок для сжигания металлов. Не используйте воду.
Неподходящие огнетушащие вещества из соображений безопасности
Вода
Особые опасности, создаваемые веществом или смесью
При пожаре могут выделяться следующие вещества:
Оксиды меди
Рекомендации для пожарных
Защитное снаряжение:
Никаких специальных мер не требуется.
РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ
Индивидуальные меры предосторожности, защитное снаряжение и чрезвычайные меры
Не требуется.
Меры предосторожности для окружающей среды:
Не допускайте попадания материала в окружающую среду без официального разрешения.
Не допускать попадания продукта в канализацию, канализационные системы или другие водотоки.
Не допускайте проникновения материала в землю или почву.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Собрать механически.
Предотвращение вторичных опасностей:
Никаких специальных мер не требуется.
Ссылка на другие разделы
См. Раздел 7 для информации о безопасном обращении
См. Раздел 8 для информации о средствах индивидуальной защиты.
Информацию об утилизации см. в Разделе 13.
РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ
Обращение
Меры предосторожности для безопасного обращения
Держите контейнер плотно закрытым.
Хранить в прохладном, сухом месте в плотно закрытой таре.
Информация о защите от взрывов и пожаров:
Никаких специальных мер не требуется.
Условия безопасного хранения, включая любые несовместимости
Требования, которым должны соответствовать складские помещения и емкости:
Особых требований нет.
Сведения о хранении в одном общем хранилище:
Нет данных
Дополнительная информация об условиях хранения:
Хранить контейнер плотно закрытым.
Хранить в прохладном, сухом месте в хорошо закрытых контейнерах.
Особое конечное использование
Данные отсутствуют
РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ/СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
Дополнительная информация о конструкции технических систем:
Дополнительные данные отсутствуют; см. раздел 7.
Параметры контроля
Компоненты с предельными значениями, требующими контроля на рабочем месте: 7440-50-8 Медь (100,0%)
PEL (США) Долгосрочное значение: 1* 0,1** мг/м ³ в виде Cu *пыли и тумана **дым
REL (США) Долгосрочное значение: 1* 0,1** мг/м ³ как Cu *пыль и туман **дым
TLV (США) Длительное значение: 1* 0,2** мг/м ³ *пыль и туман; **дым; как Cu
EL (Канада) Длительное значение: 1* 0,2** мг/м ³ *пыль и туман; **дым
EV (Канада) Длительное значение: 0,2* 1** мг/м ³ в виде меди, *дым;**пыль и туман
Дополнительная информация: нет данных
Средства контроля воздействия
Средства индивидуальной защиты
Соблюдайте стандартные меры защиты и гигиены при обращении с химическими веществами.
Поддерживайте эргономически подходящую рабочую среду.
Дыхательное оборудование: не требуется.
Защита рук: Не требуется.
Время проникновения материала перчаток (в минутах)
Данные отсутствуют
Защита глаз: Защитные очки
Защита тела: Защитная рабочая одежда.
РАЗДЕЛ 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Информация об основных физических и химических свойствах
Внешний вид:
Форма: Твердое вещество в различных формах
Цвет: Медный цвет
Запах: Без запаха
Порог восприятия запаха: Данные отсутствуют.
pH: неприменимо
Точка плавления/диапазон плавления: 1083 °C (1981 °F)
Точка/диапазон кипения: 2562 °C (4644 °F)
Температура сублимации/начало: Данные отсутствуют газ): нет данных.
Температура воспламенения: данные отсутствуют
Температура разложения: данные отсутствуют
Самовоспламенение: данные отсутствуют.
Опасность взрыва: Данные отсутствуют.
Пределы взрываемости:
Нижний: Данные отсутствуют
Верхний: Данные отсутствуют
Давление паров при 20 °C (68 °F): 0 гПа
Плотность при 20 °C (68 °F): 8,94 г/см ³ (74,604 фунта/гал)
Относительная плотность: Данные отсутствуют.
Плотность паров: N/A
Скорость испарения: N/A
Растворимость в воде (H ₂ O): Нерастворим
Коэффициент распределения (н-октанол/вода): Данные отсутствуют.
Вязкость:
Динамическая: Н/Д
Кинематическая: Н/Д
Другая информация
Нет данных
РАЗДЕЛ 10. СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
Реакционная способность
Нет данных
Химическая стабильность
Стабилен 97 при рекомендуемых1 условиях хранения / условия, которых следует избегать:
Разложение не происходит, если используется и хранится в соответствии со спецификациями.
Возможность опасных реакций
Опасные реакции неизвестны
Условия, которых следует избегать
Нет данных
Несовместимые материалы:
Нет данных
Опасные продукты разложения:
Оксиды меди
РАЗДЕЛ 11. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Информация о токсикологическом воздействии содержит данные об острой токсичности этого вещества.
Значения LD/LC50, важные для классификации:
Пероральная LD50 >5000 мг/кг (мышь)
Раздражение или коррозия кожи: Нет раздражающего действия.
Раздражение или коррозия глаз: Не оказывает раздражающего действия.
Сенсибилизация: Сенсибилизирующие эффекты неизвестны.
Мутагенность зародышевых клеток: Эффекты неизвестны.
Канцерогенность:
EPA-D: Не классифицируется в отношении канцерогенности для человека: неадекватные доказательства канцерогенности для людей и животных или данные отсутствуют.
Реестр токсических эффектов химических веществ (RTECS) содержит данные об онкогенности, и/или канцерогенности, и/или новообразованиях для этого вещества.
Репродуктивная токсичность:
Реестр токсического воздействия химических веществ (RTECS) содержит репродуктивные данные для этого вещества.
Специфическая токсичность для системы органов-мишеней — многократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Специфическая токсичность для системы органов-мишеней — однократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Опасность при вдыхании: Эффекты неизвестны.
От подострой до хронической токсичности: Эффекты неизвестны.
Дополнительная токсикологическая информация:
Насколько нам известно, острая и хроническая токсичность этого вещества полностью не известна.
Канцерогенные категории
OSHA-Ca (Управление по безопасности и гигиене труда)
Вещество не указано.
Раздел 12. Экологическая информация
Токсичность
Водно -токсичность:
Данные
Стабильность и деградируемость
Данные
Биоаккумулятивные потенциал
НЕТ ДАННЫХ
Мобильности в почве
Данные
Дополнительные. допускать выброс материала в окружающую среду без официального разрешения.
Не допускайте попадания неразбавленного продукта или больших количеств в грунтовые воды, водотоки или канализационные системы.
Избегайте попадания в окружающую среду.
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: н/д
vPvB: н/д
Другие неблагоприятные воздействия
Данные отсутствуют
РАЗДЕЛ 13.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УТИЛИЗАЦИИ
Методы обработки отходов
Рекомендация
.
Неочищенная упаковка:
Рекомендация:
Утилизация должна производиться в соответствии с официальными правилами.
РАЗДЕЛ 14. ИНФОРМАЦИЯ О ТРАНСПОРТИРОВКЕ
Номер ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N/A
Собственное отгрузочное наименование ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N/A
Класс(ы) опасности при транспортировке
DOT, ADR, ADN, IMDG, IATA
Class
N/A
Группа упаковки
DOT, IMDG, IATA
N/A
Опасность для окружающей среды:
Загрязнитель морской среды (IMDG):
Да (PP)
Да (P)
Специальные меры предосторожности для пользователя
N/A
Перевозка навалом в соответствии с Приложением II MARPOL73/78 и Кодексом IBC
N/A
Перевозка/Дополнительная информация:
DOT
Загрязнитель морской среды (DOT):
№
РАЗДЕЛ 15. НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Правила/законодательные акты по безопасности, охране труда и окружающей среды, относящиеся к данному веществу или смеси
Национальные правила
Все компоненты этого продукта перечислены в Агентство по защите Закон о контроле за токсичными веществами Инвентаризация химических веществ.
Все компоненты этого продукта перечислены в Канадском перечне веществ для внутреннего потребления (DSL).
SARA Раздел 313 (списки конкретных токсичных химических веществ)
7440-50-8 Медь
Предложение 65 штата Калифорния
Предложение 65 — Химические вещества, вызывающие рак
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития у женщин
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития, мужчины
Вещество не указано.
Информация об ограничении использования:
Только для использования технически квалифицированными лицами.
Прочие нормы, ограничения и запретительные нормы
Вещество, вызывающее особую озабоченность (SVHC) в соответствии с Регламентом REACH (ЕС) № 1907/2006.
Вещество не указано.
Необходимо соблюдать условия ограничений согласно Статье 67 и Приложению XVII Регламента (ЕС) № 1907/2006 (REACH) для производства, размещения на рынке и использования.
Вещество не указано.
Приложение XIV Регламента REACH (требуется разрешение на использование)
Вещество не указано.
REACH — Предварительно зарегистрированные вещества
Вещество указано.
Оценка химической безопасности:
Оценка химической безопасности не проводилась
РАЗДЕЛ 16. ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Приведенная выше информация считается верной, но не претендует на полноту и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на современном уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер предосторожности. Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом. Дополнительные условия продажи см. на обратной стороне счета-фактуры или упаковочного листа. АВТОРСКОЕ ПРАВО 19(-2) . Какова скорость теплопроводности вдоль стержня?
Обновлено: 27-06-2022
Текст Решение
Решение
Теплопроводность : Теплопроводность твердого тела — это способность проводить тепло в теле. Коэффициент теплопроводности : Коэффициент теплопроводности материала может быть определен как количество тепловой энергии, протекающей в секунду между противоположными гранями куба с единичной стороной, которые поддерживаются при единичной разности температур.
Объяснение проводимости : В устойчивом состоянии проводимость между противоположными сторонами, которые находятся при температурах θ1∘C и θ2∘C, разделенных расстоянием d, равна
i) Прямо пропорциональна площади поперечного сечения стержня.
ii) прямо пропорциональна разности температур (θ2−θ1) между противоположными сторонами.
iii) Время потока тепла.
iv) Обратно пропорциональный расстоянию между гранями .d..
∴QαA(θ2-θ1)td
или Q=KA(θ2-θ1)td
К называется коэффициентом теплопроводности материала.
Когда A=1,(θ2−θ1)=1,t=1,d=1
∴K=θ
Проблема: Kc=401 Вт/мK, θ2=104°C, θ1=24°C, d=0,10 m,A=1,6×10−6м2
Коэффициент теплопроводности =Qt=KcA(θ2−θ1)d
=401×1×10−6×(104−24)=0,32 Вт
Рекомендуемые вопросы
9 видео
РЕКЛАМА
Ab Padhai каро бина объявления ке
Khareedo DN Про и дехо сари видео бина киси объявление ки рукаават ке!
Видео по теме
Соотношение длины двух токопроводящих стержней, площади поперечного сечения и разницы температур между двумя концами составляет 2:3. Если теплопроводность одинакова для обоих, то соотношение теплопроводность двух элементов равна
455366571
Текст Решение
Коэффициенты теплопроводности двух металлических стержней длиной x1 и x2 и поперечным сечением равны k1 и k2 соответственно.
455366577
Текст Решение
Предположим, что теплопроводность меди в 2 раза больше, чем теплопроводность алюминия, и в 4 раза больше, чем теплопроводность латуни. Три металлических стержня A, B и C, изготовленные из меди, алюминия и латуни, имеют длину 15 см и диаметр 2 см соответственно. B помещается в середину стержня, а три стержня соединяются по краям. Два свободных конца А и С зафиксированы при 100°С и 0°С соответственно. Чтобы тело достигло теплового равновесия, не происходит рассеяния тепла. Когда компания достигает теплового устойчивого состояния
455366752
Текстовое решение
ধরা যাক, তামার পরিবাহিতাঙ্ক অ্যালুমিনিয়ামের তাপ পরিবাহিতাঙ্কের 2 গুণ এবং পিতলের পরিবাহিতাঙ্কের 4 গুণ। তামা, অ্যালুমিনিয়াম এবং তৈরি তিনটি ধাতব দন্ড যথাক্রমে a, b ও c- এর দৈর্ঘ্য 15 см এবং ব্যাস 2 см। B দন্ডটিকে রেখে দন্ড তিনটিকে প্রান্ত বরাবর যুক্ত করা হল।।।। A এবং C- এর মুক্ত প্রান্ত যথাক্রমে যথাক্রমে 100 ° C এবং 0 ° C- এ রাখা হয়েছে। সংস্থাটি তাপীয় পৌঁছাতে, ধরা যাক, তাপের কোন অপচয় হয় না। স্থির অবস্থায় BC সংযোগস্থলের উষ্ণতা
455366755
Текст Решение
Медный стержень длиной 75 см и стальной стержень длиной 125 см соединены друг с другом встык. Оба имеют круглое сечение диаметром 2 см. Свободные концы медных и стальных стержней поддерживаются при температуре 100°C и 0°C соответственно. Криволинейные поверхности стержней теплоизолированы. Какова температура соединения медь-сталь? Какое количество теплоты передается в единицу времени через переход? Теплопроводность меди составляет 386 Дж с-1 м-1 Кл-1, а стали 46 Дж с-1 м-1 Кл-1 9 .0003
642596750
Разница температур между двумя концами стержня длиной 1,0 м составляет 50 ∘C, а на другом стержне длиной 1,25 м 75 ∘C. Оба стержня имеют одинаковую площадь поперечного сечения. Если скорости теплопроводности в двух стержнях одинаковы, найти отношение коэффициентов теплопроводности материалов двух стержней.
642648569
Медный стержень длиной 2 м имеет круглое поперечное сечение радиусом 1 см. Один конец поддерживается при 100°C, а другой при 0°C. Поверхность изолирована таким образом, что потери тепла через поверхность незначительны. В установившемся режиме найдите 9@С. Поверхность изолирована таким образом, что потери тепла через поверхность незначительны. В установившемся режиме найти: а) тепловое сопротивление стержня, б) тепловой ток H, в) градиент температуры (dT)/(dx) и г) температуру на расстоянии 25 см от горячего конца. Теплопроводность меди 401 Вт/м.К.
6431
Теплопроводность меди при различных температурах
22 октября 2022 г.
Набор данных
Открытый доступ
Junjie Chen
Контактное лицо(а)
Джунджи Чен
Теплопроводность меди при различных температурах. Школа машиностроения и энергетики Хэнаньского политехнического университета, 2000 Century Avenue, Jiaozuo, Henan, 454000, PR China

Медь — химический элемент с атомным номером 29.. Это мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой тепло- и электропроводностью. Свежая открытая поверхность чистой меди имеет розовато-оранжевый цвет. Медь используется как проводник тепла и электричества, как строительный материал и как составная часть различных металлических сплавов, таких как стерлинговое серебро, используемое в ювелирных изделиях, мельхиор, используемый для изготовления морского оборудования и монет, и константан, используемый в тензодатчиках и термопарах. для измерения температуры. Медь, серебро и золото находятся в 11-й группе периодической таблицы; эти три металла имеют один s-орбитальный электрон поверх заполненной d-электронной оболочки и характеризуются высокой пластичностью, электро- и теплопроводностью. Заполненные d-оболочки в этих элементах мало способствуют межатомным взаимодействиям, в которых преобладают s-электроны через металлические связи. В отличие от металлов с незавершенными d-оболочками металлические связи в меди не имеют ковалентного характера и относительно слабы. Это наблюдение объясняет низкую твердость и высокую пластичность монокристаллов меди. В макроскопическом масштабе введение протяженных дефектов в кристаллическую решетку, таких как границы зерен, препятствует течению материала под действием приложенного напряжения, тем самым увеличивая его твердость. По этой причине медь обычно поставляется в мелкозернистой поликристаллической форме, которая обладает большей прочностью, чем монокристаллические формы. Мягкость меди отчасти объясняет ее высокую электропроводность и высокую теплопроводность, занимающую второе место среди чистых металлов при комнатной температуре. Это связано с тем, что сопротивление переносу электронов в металлах при комнатной температуре возникает в основном из-за рассеяния электронов на тепловых колебаниях решетки, которые в мягком металле относительно слабы. Медь не реагирует с водой, но медленно реагирует с кислородом воздуха, образуя слой коричнево-черного оксида меди, который, в отличие от ржавчины, образующейся на железе во влажном воздухе, защищает нижележащий металл от дальнейшей коррозии. Медь тускнеет под воздействием некоторых соединений серы, с которыми она реагирует с образованием различных сульфидов меди.

Thermodynamic temperature (degrees kelvin), Thermal conductivity (watts per meter-kelvin)
5            13800
10          19600
20          10500
30          4300
40          2050
50          1220
60          850
70 670
80 570
90 514
100 483
200 413
273 401
300        398
400        392
500        388
600        383
700        377
800        371
900        364
1000             357
1100             350
1200             342
1300             334
Contributor: Junjie Chen , ORCID: 0000-0001-5055-4309, адрес электронной почты: [email protected], Департамент энергетики и энергетики, Школа машиностроения и энергетики, Хэнаньский политехнический университет, 2000 Century Avenue, Jiaozuo, Хэнань, 454000, Китайская Народная Республика
Предварительный просмотр
Файлы
(76,2 КБ)
Имя Размер
Теплопроводность меди при различных температурах. pdf

md5:109c91e1c4452e261dde3a7023115006 76,2 КБ Скачать
Цитаты

Индексировано в
Дата публикации:
22 октября 2022 г.
DOI:
Знак Зенодо DOI
ДОИ
10.5281/зенодо.7239588
Уценка
[![DOI](https://zenodo.org/badge/DOI/10.5281/zenodo.7239588.svg)](https://doi. org/10.5281/zenodo.7239588)
реструктурированный текст
.. изображение:: https://zenodo.org/badge/DOI/10.5281/zenodo.7239588.svg : цель: https://doi.org/10.5281/zenodo.7239588
HTML

URL-адрес изображения
https://zenodo.org/badge/DOI/10.5281/zenodo.7239588.svg
Целевой URL-адрес
https://doi.org/10.5281/zenodo.7239588
Ключевое слово(а):
Теплопроводность; Теплопередача; теплотехника; теплопроводность; Тепловая энергия; Тепловое равновесие; гидромеханика; Термодинамическая теория
Лицензия (для файлов):
Creative Commons Attribution 4.

Шаг пятый. Медь vs алюминий

Лента материалов

Интересные материалы

Возможно вас заинтересует

Медная проволока – свойства и применение

Виды медной проволоки

Свойства медной проволоки

Технология

Применение медной проволоки

МЕДЬ. СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Физические величины

Chapter 1-2. Under construction

Chapter 13.

Chapter 14. Surface tension (Поверхностное натяжение)

Как предсказать изменения в мировой экономике — Финансы на vc.ru

ГОСТ 25499-82 Породы горные. Метод определения коэффициента теплопроводности / 25499 82

Теплопроводность меди: изучение свойств, методов, применения

Теплопроводность меди

Свойства меди

Методы испытания теплопроводности меди

Метод переходных процессов

Метод стационарного режима

Использование меди

Теплопроводность меди Часто задаваемые вопросы

Прочитайте Подробнее посты

Медный нанокомпозит на основе легированного азотом графена со сверхнизким удельным электрическим сопротивлением и высокой теплопроводностью

Введение

Результаты

Электропроводность композита NGS-Cu

Теплопроводность композита NGS-Cu

Характеристика композита NGS-Cu

Обсуждение

Методы

Приготовление раствора фиброина шелка

Подготовка образцов N-графена/Cu

Характеристика образца

Измерение удельного сопротивления

Измерение температуропроводности

Литература

Благодарности

Информация об авторе

Авторы и организации

Contributions

Авторы переписки

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Дополнительная информация

Электронный дополнительный материал

Дополнительная информация

Права и разрешения

Об этой статье

Справочные соотношения для теплопроводности жидких меди, галлия, индия, железа, свинца, никеля и олова

Published by admin