Температура плавления меди и удельная теплоемкость металла

Температура плавления меди и удельная теплоемкость металла

Относительно невысокая температура плавления меди позволила древним людям использовать этот металл для своих нужд одним из самых первых. Железная руда попадалась им чаще, но выплавить из нее железо было труднее. Причина в том, что плавится медь при температуре 1083 °С, а железо — при 1539 °C.

Медь — не самый распространенный элемент среди полезных ископаемых, занимает она 23 место среди наиболее востребованных в промышленности элементов. Обычно добывается в виде сульфидных руд и их разновидностей: колчедана, малахитовой руды и медного блеска.

В виде самородков медь встречается крайне редко, их самые большие месторождения находятся в Чили.

В России и Казахстане встречаются медные месторождения в виде осадочных пород — медистых песчаников и сланцев.

Немного истории

Исследования историков позволяют сделать вывод, что медные орудия труда применялись на Ближнем Востоке еще в начале 4 в. до н. э. В конце этого века в Передней Азии люди начали применять первые бронзовые орудия труда. В это же время в Иране появились медные предметы, в которых содержалась примесь олова, а в бронзовых орудиях труда, найденных при раскопках на Кавказе и в Анатолии и относящихся к 3 в. до н. э., была обнаружена примесь мышьяка.

По другим данным, впервые медь начали добывать в это же время на Кипре, отсюда и ее латинское название Cuprum. Медь стала основным металлом для производства орудий труда, охоты, предметов домашней утвари.

Еще древние люди заметили, что если к медной руде добавить олово или цинк, то плавиться смесь начнет при более низкой температуре. Поэтому медный расплав можно было получить прямо на костре.

Наши предки чаще использовали малахитовую руду. Ее не нужно было обжигать. Руду смешивали с углями, помещали в глиняный сосуд и опускали в вырытую в земле яму. Затем смесь в сосуде поджигали. Во время горения выделялся угарный газ, который, являясь катализатором, восстанавливал руду до металла.

Физические характеристики меди

Удельная теплоемкость меди составляет 390 Дж/кг. Это означает, что для нагревания 1 кг меди на 1 °С потребуется 390 Дж энергии.

Эта величина усредненная. Теплоемкость зависит от температуры: чем больше температура, тем больше теплоемкость. При температуре плавления она составляет 514 Дж/кг*К.

  • удельная теплоемкость железа – 460 Дж/кг*К;
  • удельная теплоемкость стали – 500 Дж/кг*К;
  • удельная теплоемкость чугуна – 540 Дж/кг*К.

Поэтому медь при прочих равных условиях нагревается быстрее, энергии требуется меньше.

Удельная теплота плавления меди – 210 кДж/кг. Эта величина означает, что для плавления 1 кг меди требуется 210 кДж энергии.

  • удельная теплота плавления железа – 270 Дж/кг*К;
  • удельная теплота плавления стали – 84 Дж/кг*К;
  • удельная теплота плавления чугуна – 96–140 Дж/кг*К.
Читайте также:  Как правильно перевозить детей по закону — изменения в ПДД 2020 года

Для плавки меди требуется меньше энергии, чем для такой же массы железа.

Относительно низкие температура плавления и удельная теплоемкость позволили древним людям использовать медь намного шире, чем железо или другие металлы.

Как расплавить медь в домашних условиях

Иногда и в наше время возникает необходимость получить в домашних условиях медный расплав. Для этого можно воспользоваться несколькими способами.

  • Если имеется муфельная печь, медные детали нужно положить в тигель и поместить его в печь. В процессе плавления следует наблюдать за образованием оксидной пленки. Ее нужно убирать при помощи стального крючка. Оксидная пленка, если ее не убрать, сделает расплав некачественным.
  • Медные детали можно расплавить автогеном, удаляя оксидную пленку.
  • Если оксидная пленка образуется интенсивно, поверхность расплава можно присыпать измельченным древесным углем.
  • Самые легкоплавкие медные сплавы — некоторые виды бронзы и латунь можно плавить обычной паяльной лампой.
  • Лучшего результата можно добиться, соорудив небольшой горн. Стальную решетку нужно положить на кирпичи, чтобы снизу был доступ воздуха. На решетку насыпать слой древесных углей и поджечь. На угли кладется тигель с медными деталями. Чтобы повысить температуру горения, нужно увеличить приток воздуха. Делается это с помощью электрического вентилятора или пылесоса, работающего на выдув воздуха.

При каких условиях плавится медь

Сегодня медь является одним из самых востребованных металлов. Высокий спрос объясняется отличительными характеристиками, присущими этому металлу. Медь проводит электроток лучше любых других металлов, кроме серебра, благодаря этому ее используют в производстве кабелей и электропроводов. Температура плавления меди не высокая, металл пластичный и легко поддается обработке, благодаря этому качеству стало возможным ее применение в строительстве в качестве водопроводных тр. Этот металл имеет высокое сопротивление к внешним раздражающим факторам, поэтому долговечен и может быть использован несколько раз, после переплавки. Это качество меди высоко ценят экологи, поскольку при повторной обработке металла тратится значительно меньшее количество энергии, чем при добыче и обработки руды, к тому же сохраняются земные недра. Добыча медной руды не проходит бесследно, на месте отработанных рудников появляются токсичные озера, наиболее известное во всем мире такое озеро – Беркли-Пит в штате Монтана в США.

Необходимая температура для плавления меди

Медь не является легкоплавким металлом

Люди нашли применение меди еще в древние времена, тогда ее добывали в виде самородков. Ввиду низкой температуры, необходимой для осуществления процесса плавления ее стали широко применять для изготовления орудий труда и охоты, самородки можно плавить на костре. В наши дни технология получения металла мало чем отличается от придуманной в древние времена, совершенствуются лишь печи, увеличена скорость обжига и объемы обработки. Здесь возникает уместный вопрос — какая температура плавления меди? Ответ на него можно найти в любом учебнике по физике и химии – медь начинает плавиться при температуре нагрева до 1083 о С.

Кипение меди уменьшает ее прочность

В процессе термического воздействия на металл происходит разрушение его кристаллической решетки, это достигается при определенной температуре, которая в течение некоторого времени остается постоянной. В этот момент и происходит плавка металла. Когда процесс разрушения кристаллов полностью завершен, температура металла снова начинает подниматься, и он переходит в жидкую форму и начинает кипеть. Температура плавления меди значительно ниже, чем та, при которой металл кипит. Процесс кипения начинается с появлением пузырьков, по аналогии с водой. На этом этапе любой металл, в том числе и медь, начинает терять свои характеристики, в основном это отражается на прочности и упругости. Температура кипения меди составляет 2560 о С. Во время остывания металла происходит похожая картина, как и при нагреве – сначала температура опускается до определенного градуса, в этот момент происходит затвердевание, которое длится некоторое время, затем продолжается остывание до обычного состояния.

Читайте также:  Дизельное топливо характеристики, классификация, цетановое число, класс опасности

Как изменяется металл под термическим воздействием

Любой нагрев меди влечет за собой изменение ее характеристик, наиболее значимой является величина ее удельного сопротивления. Медь является проводником электрического тока, при этом металл оказывает сопротивление движению носителям заряда. Отношение площади сечения проводника к оказываемому движению и называется удельным сопротивлением.

Термо обработка медной трубы

Так вот, эта величина для чистой меди составляет 0,0172 ОМ мм 2 /м при 20 о С. Этот показатель может измениться после термической обработки, а также вследствие добавления в состав различных примесей и добавок. Здесь наблюдается обратная зависимость сопротивления меди от температуры – чем выше была температура обработки металла, тем ниже будет ее сопротивление электрическому току. Для обеспечения наилучших электролитических характеристик медной проволоки, ее обрабатывают при 500 о С.

Во время термической обработки можно не только придавать металлу нужную форму и размер, но и создавать различные сплавы. Самыми распространёнными медными сплавами является бронза и латунь. Бронза получается путем смешивания меди с оловом, а латунь – с цинком. Добавление алюминия и стали увеличивает прочность материала, а добавление никеля повышает антикоррозийные свойства. Но стоит заметить, что любая примесь снижает главное свойство – электропроводность, поэтому для изготовления жил электрокабеля используют чистый состав металла.

Отжиг меди

Под отжигом меди следует понимать процесс ее нагрева с целью дальнейшей обработки и приданию необходимых форм изделию. В ходе отжига металл становится более пластичным и мягким, поддающимся различным трансформациям. При отжиге меди температура достигает 550 о С, она приобретает темно-красный оттенок. После нагрева желательно быстро производить ковку и оправлять изделие на охлаждение.

Оджиг позволяет деформировать без повреждений любое изделие из меди

Если подвергать материал медленному, естественному охлаждению, то возможно образование наклепа, поэтому чаще применяют мгновенное охлаждение путем помещения заготовки в холодную воду. Если превысить допустимую величину нагрева, металл может стать более хрупким и ломким.

Во время отжига осуществляется процесс рекристаллизации меди, в ходе которого образуются новые зерна или кристаллы металла, которые не искажены решеткой и отделены от прежних зерен угловыми границами. Новые зерна по размеру могут сильно отличаться от предшественников, при их образовании высвобождается большое количество энергии, увеличивается плотность и появляется наклеп. Рекристаллизация осуществляется только после деформации изделия, и только после достижения ее определенного уровня. Для меди критический уровень деформации составляет 5%, если он не достигнут процесс формирования новых зерен не начнется. Температура рекристаллизации меди составляет 270 о С. Следует отметить, что при этой температуре процесс роста кристаллов только начинается, но он достаточно медленный, поэтому для достижения необходимого результата медь необходимо нагреть до 500 о С, тогда времени для остывания хватит для завершения процесса рекристаллизации.

Читайте также:  Плавный пуск электродвигателя

Видео: Плавление меди в микроволновке

Сплавы на основе меди: преимущества и применение

Сплавы содержащие медь

Медь представляет собой металл, который имеет высокую плотность, а также электропроводность, теплопроводность. Надо отметить, что температура плавления меди составляет 1083°С. К коррозии медь устойчива, она пластична, очень легко может обрабатываться при помощи давления. Но литейные ее свойства не слишком высоки, также резанием медь обрабатывается достаточно плохо. Медь может быть самых разнообразных марок в зависимости от ее чистоты.

Какие сплавы меди существуют?

Бронзы представляют собой сплавы меди и олова. В них добавляется алюминий, а также кремний и многие другие элементы. Применение данных сплавов очень широкое. Из них изготавливают самые разные элементы. Имеют бронзы прекрасные литейные свойства. У них намного меньше усадка при литье, чем у других сплавов. Бронзы прекрасно обрабатываются способом резания, что выгодно отличает их в данном плане от латуней. Используются часто бронзы в качестве материала для подшипников. Особенно стоит отметить бронзы оловянистые, алюминиевые. Но для удешевления в оловянистые бронзы нередко добавляют никель. Сплавы металлов меди этого типа не слишком уступают оловянистым, но дешевле.

Мельхиор является сплавом меди и никеля. В него могут добавляться марганец и железо. Стойкость к коррозии у мельхиора очень высокая. Обрабатывается сплав давлением, он может обрабатываться и в холодном состоянии, и в горячем.

Медный сплав в интернет — магазине Литейный завод

Дело в том, что медь имеет прекрасную технологичность. Ее можно прокатывать в очень тонкие листы, а также ленту. Изготовить из меди можно много различных деталей. Медь прекрасно способна свариваться, а также чудесно подвергается пайке. Изготавливать можно из меди и ее сплавов очень тонкие трубки маленького диаметра. Пластичность меди также является ее преимуществом. Электропроводность меди такова, что она лишь немного уступает по этому показателю серебру. Большая часть меди используется в электротехнической промышленности, особенно сплавы металлов меди. Она служит для изготовления кабелей и проводов. Цветные сплавы на основе меди широко распространены.

Большое значение имеет чистота металла. Если в меди есть даже немного примесей, то ее электрические свойства становятся ниже. В качестве материала для проводников используется медь высоких марок. К недостаткам можно отнести большую плотность меди и то, что резанием обрабатывать ее трудно. Медь в чистом виде почти не применяется в технике как материал конструкционный. Часто к ней добавляют алюминий, олово, свинец, цинк, никель, марганец и бериллий, чтобы получить более качественные сплавы меди, применяемые в разных областях. У нас Вы найдете самые разные сплавы меди по отличной цене. Обращайтесь к нам в любое время.

Ссылка на основную публикацию
Тахограф VDO DTCO 3283 — характеристики, особенности, инструкции
Тахограф vdo 3283 инструкция Установка тахографов на автотранспорте стала уже привычным событием. Для многих транспортных предприятий и водителей цифровые самописцы...
Съемник шаровой опоры нива шевроле; АвтоТоп
Замена верхней шаровой опоры НИВА своими руками без съёмника, фото и видео инструкция Покажем вам подробную фото и видео инструкцию...
Сыр Маасдам рецепт в домашних условиях, калорийность, полезные свойства
Маасдам (Maasdam) Маасдам — полутвердый сорт сыра. В его приготовлении используют коровье молоко только высшего качества, проверенное на отсутствие антибиотиков....
Тачки за копейки; 86 Ханты-Мансийск ВКонтакте
Трубка латунь 8 мм Латунная труба Л63 Латунная труба Л68 Латунная труба – один из наиболее популярных и востребованных видов...
Adblock detector