Površina i unutarnja energija metala

Metalni proizvodi tvore osnovnu osnovu za infrastrukturnu potporu inženjerskih komunikacija, služe kao sirovine za gradnju strojeva i gradnju strojeva. U svakom od tih područja, uporaba takvih elemenata povezana je s velikom odgovornošću. Na instalacijske i komunikacijske strukture utječu i kemijska i mehanička opterećenja koja zahtijevaju primarnu analizu svojstava materijala. Za razumijevanje operativnih parametara koristi se koncept, kao što je energija metala, koja određuje ponašanje pojedinog elementa ili strukture u različitim radnim uvjetima.

Besplatna energija

Mnogi procesi u strukturi metalnih proizvoda određeni su svojstvima slobodne energije. Prisutnost u materijalu iona s takvim potencijalom dovodi do njihovog prijenosa na druge medije. Na primjer, tijekom interakcije s otopinama koje sadrže analogne ione, metalni elementi ulaze u kontaktnu smjesu. Ali to se događa u slučajevima gdje slobodna energija metala prelazi one u otopini. Kao rezultat toga, može se stvoriti pozitivno električno polje dvostrukog električnog polja zbog slobodnih elektrona koji ostaju blizu površine metala. Jačanje ovog polja također djeluje kao zapreka prijelazu novih iona - stvarajući tako faznu granicu koja sprječava prijelaze elemenata. Postupak takvog pomaka traje do postizanja ograničene potencijalne razlike u novoformiranom polju. Granica vrha određena je ravnotežom potencijalnih razlika u otopini i metalu.

Površinska energija

Kada nove molekule dođu na metalnu površinu, razvijene su slobodne zone. Tijekom migracije molekule zauzimaju površinu mikroskopa i područja razdvajanja malih zrna - to su segmenti kristalne rešetke. Prema takvoj shemi, slobodna površinska energija mijenja, što se smanjuje. U čvrstim tijelima, također je moguće pratiti procese olakšavanja plastičnog toka na površinskim površinama. Prema tome, površinska energija metala određena je sila privlačenja molekula. Ovdje valja istaknuti veličinu površinske napetosti koja ovisi o nekoliko čimbenika. Konkretno, određuje se geometrija molekula, njihovih sila i broja atoma u strukturi. Također je važna lokacija molekula u površinskom sloju.

Napetost površine

Tipično, procesi napetosti javljaju se u heterogenim medijima koji se razlikuju u sučelju ne miješanih faza. No, valja napomenuti da se zajedno s napetosti, druga svojstva površine također očituju zbog parametara njihove interakcije s drugim sustavima. Kombinacija ovih svojstava određuje većinu tehnoloških pokazatelja metala. S druge strane, energija metala, s gledišta površinske napetosti, može odrediti parametre koalescencije kapljica u legurama. Tehnolozi, stoga, otkrivaju karakteristike vatrostalnih tvari i tokova, kao i njihovu interakciju s metalnim medijem. Dodatno, svojstva površine utječu na brzinu termotehnoloških procesa, među kojima je i evolucija plinova i pjenjenje metala.

Zoniranje energije i svojstva metala

Već je istaknuto da konfiguracija raspodjele molekula duž strukture metalne površine može odrediti pojedinačne karakteristike materijala. Konkretno, specifična refleksija mnogih metala, kao i njihova neprozirnost određena je raspodjelom razina energije. Akumulacija energije u slobodnoj i okupiranoj razini doprinosi raspodjeli bilo kojeg kvantnog udjela po dvije razine energije. Jedan od njih bit će u valenciji, a drugi u području provođenja. Ne može se reći da je distribucija energije elektrona u metalu stacionarna i ne podrazumijeva nikakvu promjenu. Elementi valentne trake, na primjer, mogu apsorbirati svjetlosnu kvantizu, prelazeći u vodljivi pojas. Kao rezultat toga, svjetlost se apsorbira, a ne odražava se. Iz tog razloga, metali imaju neprozirnu strukturu. Što se tiče svjetlosti, to je uzrokovano procesom emitiranja svjetlosti kada se elektroni vraćaju aktiviranjem zračenjem na nisku razinu energije.

Unutarnja energija

Taj se potencijal stvara ionskom energijom, a također i toplinskim gibanjem elektrona provođenja. Neizravno, ova vrijednost karakterizira unutarnje naboje metalnih konstrukcija. Konkretno, za čelik koji je u dodiru s elektrolitima, automatski se postavlja svoj vlastiti potencijal. Mnogi nepovoljni procesi povezani su s promjenama unutarnje energije . Na primjer, u ovom pokazatelju moguće je utvrditi fenomene korozije i deformacije. U takvim slučajevima unutarnja energija metala uzrokuje prisutnost mikro i makro-kvarova u strukturi. Štoviše, djelomična disipacija određene energije pod djelovanjem iste korozije osigurava gubitak određenog dijela potencijala. U praksi rada metalnih proizvoda, negativni čimbenici promjene unutarnje energije mogu se očitovati u obliku strukturnih razaranja i smanjene plastičnosti.

Energija jednog elektrona u metalu

Pri opisivanju agregata čestica koje međusobno djeluju u krutom, koriste se kvantni mehanički koncepti energije elektrona. Obično se koriste diskretne vrijednosti koje određuju prirodu raspodjele tih elemenata preko razine energije. U skladu s zahtjevima kvantne teorije, mjerenje energije elektrona izvodi se u elektronima. Vjeruje se da je u metalima potencijal elektrona dva reda veličine veći od energije, koji se izračunava iz kinetičke teorije plinova na sobnoj temperaturi. U ovom slučaju, energija elektrona iz metala i, osobito, brzina elemenata ne ovise o temperaturi.

Energija iona u metalu

Izračun energije iona omogućava određivanje karakteristika metala u procesima taljenja, sublimacije, deformacije itd. Tehnolozi osobito identificiraju otpornost na rastezanje i elastičnost. Da bismo to učinili, uvodimo koncept kristalne rešetke u kojoj se nalaze ioni. Energetski energetski učinak obično se izračunava uzimajući u obzir svoj mogući destruktivni učinak na kristalnu tvar formiranjem kompozitnih čestica. Na stanje iona može utjecati kinetička energija elektrona izbačenih iz metala tijekom sudara. Budući da u uvjetima povećanja potencijalne razlike u mediju elektroda do tisuća volti, brzina gibanja čestica značajno raste, akumulirani potencijal je dovoljan za podjelu molekula broja u ionima.

Moć komunikacije

Metale karakteriziraju mješoviti tipovi spojeva. Kovalentne i ionske veze nemaju oštru razliku i često se međusobno preklapaju. Dakle, proces stvrdnjavanja metala pod djelovanjem dopinga i plastične deformacije objašnjava se samo protokom metalne veze u kovalentnu interakciju. Bez obzira na vrstu tih veza, svi su definirani kao kemijski procesi. Istovremeno, svaka veza ima energiju. Na primjer, ionske, elektrostatske i kovalentne interakcije mogu pružiti potencijal od 400 kJ. Specifična energija ovisi o energiji metala u interakciji s različitim medijima i pod mehaničkim opterećenjima. Metalne veze mogu se karakterizirati različitim pokazateljima čvrstoće, ali u bilo kojoj manifestaciji oni neće biti usporedivi s sličnim svojstvima u kovalentnim i ionskim medijima.

Svojstva metalnih veza

Jedna od primarnih svojstava koja karakterizira energiju vezanja je zasićenje. Ova svojstva određuju stanje molekula i osobito njihovu strukturu i sastav. U metalu, čestice postoje u diskretnom obliku. Prethodno je korištena teorija valentnih veza za razumijevanje operativnih svojstava kompleksnih spojeva , ali je posljednjih godina izgubila značenje. Uz sve prednosti, ovaj koncept ne objašnjava niz važnih svojstava. Među njima možemo primijetiti apsorpcijske spektre u spojevima, magnetskim svojstvima i drugim karakteristikama. Ali pri izračunavanju energije površine u metalima, može se identificirati takva svojstva kao zapaljivost. Određuje sposobnost metalnih površina da se zapale bez detonacije aktivatora.

Status metala

Većina metala je karakterizirana valencijskom konfiguracijom s elektroničkom strukturom. Ovisno o svojstvima ove strukture, određuje se i unutarnje stanje materijala. Na temelju tih pokazatelja i uzimajući u obzir odnose, moguće je izvući zaključke o vrijednostima tališta određenog metala. Na primjer, mekani metali, uključujući zlato i bakar, imaju nižu talištinu. To se objašnjava smanjenjem broja nesparenih elektrona iz atoma. S druge strane, mekani metali imaju visoku toplinsku vodljivost, što je pak zbog velike mobilnosti elektrona. Usput, energija akumuliranja metala u uvjetima optimalne vodljivosti iona, osigurava visoku električnu vodljivost zbog elektrona. To je jedna od najvažnijih karakteristika performansi, koje određuje metalna država.

zaključak

Kemijska svojstva metala većinom određuju njihove tehničke i fizičke osobine. To omogućuje stručnjacima da se usredotoče na energetsku učinkovitost materijala, u smislu mogućnosti njegove uporabe pod određenim uvjetima. Osim toga, energija metala se ne može uvijek smatrati neovisnim. To jest, njegov vlastiti potencijal može varirati ovisno o prirodi interakcije s drugim medijima. Najizraženiji odnos metalnih površina s drugim elementima je primjer migracijskih procesa, kada se javlja popunjavanje slobodnih razina energije.