Температура плавления и кипения, превращения в жидкое или газообразное состояние разных металлов

Температура плавления и кипения, превращения в жидкое или газообразное состояние разных металлов

Любой из металлов имеет конкретные физические и химические характеристики и свойства. Один из важнейших параметров — температура, при которой металл теряет свою твердую форму и превращается в жидкость. Другими словами это процесс перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое. Теряется твердая кристаллическая структура, присущая большинству металлов на земле, и вещество становится жидким.

Для обеспечения этого процесса требуется целенаправленный нагрев в течение определенного периода времени. Такое воздействие осуществляется, пока материал не достигнет температуры плавления. Далее от начинает течь. Если прекратить нагрев, температура начнет снижаться, материал вернет себе прежнее агрегатное состояние, т.е. начнет затвердевать. При этом предыдущая его форма, частично или полностью утерянная при плавлении, не будет восстановлена.

Рекордсмены среди металлов

Наибольшая температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое, у вольфрама. Чтобы он начал плавится необходимо, нагреть металл до температуры 3 422℃.

Наименьшая температура плавления у ртути. Она составляет всего 39 ℃. Поэтому этот металл в естественной для нашей планеты среде чаще всего представляет собой жидкость. Именно в таком состоянии мы его и видим. Но это единственное его отличие от привычных нам твердых металлов.

Узнать значение температуры, при которой тот или иной сплав металлов начинает плавиться, без нагревания невозможно. Этот показатель зависит не только от металлов, которые составляют сплав, но и от их удельного веса в общем объеме материала.

Как происходит процесс плавления металлов

Процесс преобразования твердого вещества в жидкое одинаков практически у всех металлов. Происходит он под действием внешних повышенных температур или внутреннего нагрева вещества. Внешнее воздействие обеспечивается в специальной термической печи. Внутреннее происходит путем пропускания через металл электрического тока. Называют эту технологию плавления металла индукционный нагрев, он происходит в электромагнитном поле с высокими частотами. Эффект от того или иного способа нагрева одинаков.

При повышении температуры материала происходит увеличение диапазона тепловых колебаний молекул вещества, что приводит к потере кристаллической решеткой своей структуры. Она теряет стабильность по причине роста свободных дислокаций, уменьшения силы внутренних связей, усиления хаотичности движения атомов и т.д. В ходе этих процессов происходит разрыв связей между атомами, они получают энергию, чтобы противостоять силе связывающего их друг с другом притяжения. Постепенное повышение температуры металла приводит к возникновению на его поверхности так называемой квази-жидкой прослойки.

Время, в течение которого происходит разрушение кристаллической решетки, и увеличение очагов металла в жидком состоянии, называют плавлением.

Разделение металлов

Учитывая, что температура плавления металлов разная их подразделяют в зависимости от этого показателя на три основные группы:

• Легкоплавкие. Это группа металлов, к числу которых относятся олово, свинец, кадмий и другие. Они теряют свое твердое состояние при температуре не выше 600℃.
• Среднеплавкие. Температура разогрева таких металлов до состояния плавления расположена в диапазоне от 600 до 1600℃. В их число входят такие металлы, как железо, медь, золото и т.д. Группа включает больше половины всех известных человеку металлов.
• Туго или трудноплавкие. Чтобы такой металл расплавился, нужно произвести его нагрев до температуры свыше 1600℃. В эту группу входят такие металлы, как титан, вольфрам, хром и прочие.

Подбор оборудования или технологии расплавления металла зависит от температуры его плавления. Чем больше этот показатель, тем более прочным должно быть приспособление для температурного воздействия. Узнать точно, до какой температуры нужно нагреть тот или иной металл, чтобы он расплавился, можно в таблице.

Кроме этого важное значение имеет и температура, при которой вещество переходит в следующее агрегатное состояние – газ. Это температура, при которой атомы в веществе движутся с такой скоростью, что практически теряются связи между ними, при этом они, отрываясь от основной массы, отправляются в свободный полет и смешиваются с окружающей воздушной средой. При такой температуре вещество начинает кипеть. Этот показатель равен температуре насыщенного пара вещества, который возникает под плоской коркой на поверхности кипящей жидкости.

Обе величины фиксируются в условиях нормального для поверхности Земли давления. При этом давление и температура плавления — величины прямо пропорциональные.

Повышается давление – растет температура плавления, снижается давление — падает скорость плавления металла.

Перечень металлов, которые входят в группу легкоплавких, которые начинают течь при температуре до 600℃:

Перечень металлов и их сплавов со средней температурой плавления и кипения границах от 600 до 1600 ℃:

Перечень металлов, плавка которых очень затруднительна – тугоплавких (больше ℃):

Пользуясь представленной в таблицах информацией, можно легко узнать при какой температуре металл теряет свою твердость, превращается в жидкое или газообразное вещество. Эти данные нужны, чтобы определить возможность применения металлов или их сплавов в тех или иных отраслях, для решения определенных задач, и узнать, что необходимо для обеспечения обработки металла.

Информация необходима для обработки металла, создания из него тех или иных полезных человеку изделий, обеспечения их долговечности, улучшения эксплуатационных качеств.

• Автор: Виталий Данилович Орлов
• Распечатать