Как известно, любое вещество может находиться в газообразном, твердом и жидком состоянии, причем может переходить из одного состояния в другое. Достаточно вспомнить воду. Обычно при положительных температурах это жидкость, при отрицательных – твердое вещество, а при высоких температурах она переходит в пар, т.е. в газообразное состояние. Превращение вещества из твердого в жидкое состояние называется плавлением, а температура, при которой этот процесс происходит – температурой плавления.
Как же происходит процесс плавления? Если мы рассмотрим металл, то увидим, что его структура представляет собой кристаллическую решетку, атомы которой расположены в определенном порядке друг относительно друга, совершая небольшие колебания. При поступлении внешней энергии или нагреве тела увеличивается энергия атомов, и они начинают колебаться с большей амплитудой. Когда температура тела и температура плавления вещества сравняются, начинается процесс разрушения структуры металла, то есть процесс плавления.
Сравнение температур различных мест, предметов и звезд во Вселенной
Однако то, что начался процесс плавления, не означает, что он будет продолжаться сам по себе. Для его поддержания необходимо постоянно подводить тепло, которое тратится на разрушение связей кристаллической решетки.
Для меди эта температура составляет 1084°С, для цинка – 419°С. Температура плавления латуни, являющейся сплавом меди и цинка – примерно 1000°С. Такое приблизительное значение температуры определяется тем, что она зависит от процентного содержания компонентов. Если в составе сплава будет больше меди, это приведет к тому, что температура плавления сплава будет выше, если больше цинка – ниже.
Надо отметить, что температура, при которой плавится вещество, зависит не только от его чистоты, но и от давления. С ростом давления она увеличивается, при падении давления уменьшается.
Как уже отмечалось, для плавления необходим постоянный подвод тепла. На практике это выглядит так, что идет постоянный нагрев вещества, но при этом температура остается постоянной. И лишь после того, как будет израсходовано определенное количество теплоты, называемой теплотой плавления, начнется дальнейший рост температуры, но уже жидкого вещества.
Существует и еще одна особенность при плавлении металлов. Если прекратить подвод тепла, то процесс плавления прекращается и начинается обратный процесс – жидкий металл переходит в твердое состояние. Такой процесс называется кристаллизацией. При остывании жидкого металла и превращении его в твердое вещество происходит выделение такого же количества тепла, которое было затрачено на его плавление.
Роль плавления в природе, науке и технике переоценить трудно. Благодаря этому процессу мы можем получать металлы или сплавы с нужными нам свойствами. Практически вся человеческая цивилизация основана на металле и его сплавах, и значит, на таких физических константах, как температура плавления. Ведь фактически нет ни одной отрасли промышленности, которая не потребляла бы металл.
Таким образом, мы рассмотрели, что такое температура плавления, определили, от чего она зависит, и описали сам процесс плавления. Также в статье дано определение кристаллизации металлов.
Какой металл имеет самую высокую температуру плавления?
Источник: fb.ru
При каких температурах плавятся различные металлы и неметаллы?
Металлы обладают рядом оригинальных свойств, которые присущи только этим материалам. Существует температура плавления металлов, при которой кристаллическая решетка разрушается. Вещество сохраняет объем, но уже нельзя говорить о постоянстве формы. В чистом виде отдельные металлы встречают крайне редко. На практике применяют сплавы.
У них есть определенные отличия от чистых веществ. При образовании сложных соединений происходит объединение кристаллических решеток между собой. Поэтому у сплавов свойства могут заметно отличаться от составляющих элементов. Температура плавления уже не остается постоянной величиной, она зависит от концентрации входящих в сплав ингредиентов.
Понятие о шкале температур
- Превращения из жидкости в твердое вещество и наоборот приняты за ноль градусов.
- Кипения (парообразования внутри жидкости) при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) принята за 100 ⁰С.
Температура плавления олова, применение в промышленности
Узнать какая нужна температура для плавления металлов, поможет таблица по возрастанию температурных показателей.
| Элемент или соединение | Необходимый температурный режим |
| Литий | +18°С |
| Калий | +63,6°С |
| Индий | +156,6°С |
| Олово | +232°С |
| Таллий | +304°С |
| Кадмий | +321°С |
| Свинец | +327°С |
| Цинк | +420°С |
Таблица плавления среднеплавких металлов и сплавов.
| Элемент либо сплав | Температурный режим |
| Магний | +650°С |
| Алюминий | +660°С |
| Барий | +727°С |
| Серебро | +960°С |
| Золото | +1063°С |
| Марганец | +1246°С |
| Медь | +1083°С |
| Никель | +1455°С |
| Кобальт | +1495°С |
| Железо | +1539°С |
| Дюрали | +650°С |
| Латуни | +950…1050°С |
| Чугун | +1100…1300°С |
| Углеродистые стали | +1300…1500°С |
| Нихром | +1400°С |
Таблица плавления тугоплавких металлов и сплавов.
| Наименование элемента | Температурный режим |
| Титан | +1680°С |
| Платина | +1769,3°С |
| Хром | +1907°С |
| Цирконий | +1855°С |
| Ванадий | +1910°С |
| Иридий | +2447°С |
| Молибден | +2623°С |
| Тантал | +3017°С |
| Вольфрам | +3420°С |
Что такое температура плавления
Каждый металл имеет неповторимые свойства, и в этот список входит температура плавления. При плавке металл уходит из одного состояния в другое, а именно из твёрдого превращается в жидкое. Чтобы сплавить металл, нужно приблизить к нему тепло и нагреть до необходимой температуры – этот процесс и называется температурой плавления. В момент, когда температура доходит до нужной отметки, он ещё может пребывать в твёрдом состоянии. Если продолжать воздействие – металл или сплав начнет плавиться.
Интересное: Особенности измерительного контроля сварных соединений
Плавление и кипение – это не одно и то же. Точкой перехода вещества из твердого состояния в жидкое, зачастую называют температуру плавления металла. В расплавленном состоянии у молекул нет определенного расположения, но притяжение сдерживает их рядом, в жидком виде кристаллическое тело оставляет объем, но форма теряется.
При кипении объем теряется, молекулы между собой очень слабо взаимодействуют, движутся хаотично в разных направлениях, совершают отрыв от поверхности. Температура кипения – это процесс, при котором давление металлического пара приравнивается к давлению внешней среды.
Для того, чтобы упростить разницу между критическими точками нагрева мы подготовили для вас простую таблицу:
| Свойство | Температура плавки | Температура кипения |
| Физическое состояние | Сплав переходит в расплав, разрушается кристаллическая структура, проходит зернистость | Переходит в состояние газа, некоторые молекулы могут улетать за пределы расплава |
| Фазовый переход | Равновесие между твердым состоянием и жидким | Равновесие давления между парами металла и воздухом |
| Влияние внешнего давления | Нет изменений | Изменения есть, температура уменьшается при разряжении |
Физические свойства
Никель — ферромагнетик, то есть при температуре ниже точки Кюри он обладает намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля. Для никеля точка Кюри составляет 358 ⁰С. Металл не тускнеет на открытом воздухе.
Основные физические свойства никеля:
- Структура решетки — кубическая гранецентрированая.
- Плотность при нормальных условиях — 8,902 г/см3.
- Температура плавления — 1453 ⁰С.
- Удельная теплота плавления — 17,61 кДж/моль.
- Температура кипения – 3000 ⁰С.
- Удельная теплота испарения — 378,6 кДж/моль.
- Молярная теплоемкость — 26,1 Дж/(K*моль)
- Удельная теплоемкость — 0,440 кдж/(кг*К).
- Теплопроводность — 90,9 Вт/(м*К).
- Удельное электрическое сопротивление — 0,0684 мкОм*м.
При какой температуре плавится
Металлические элементы, какими бы они ни были — плавятся почти один в один. Этот процесс происходит при нагреве. Оно может быть, как внешнее, так и внутреннее. Первое проходит в печи, а для второго используют резистивный нагрев, пропуская электричество либо индукционный нагрев. Воздействие выходит практически схожее. При нагреве, увеличивается амплитуда колебаний молекул.
Образуются структурные дефекты решётки, которые сопровождаются обрывом межатомных связей. Под процессом разрушения решётки и скоплением подобных дефектов и подразумевается плавление.
У разных веществ разные температуры плавления. Теоретически, металлы делят на:
- Легкоплавкие – достаточно температуры до 600 градусов Цельсия, для получения жидкого вещества.
- Среднеплавкие – необходима температура от 600 до 1600 ⁰С.
- Тугоплавкие – это металлы, для плавления которых требуется температура выше 1600 ⁰С.
Плавление железа
Температура плавления железа достаточно высока. Для технически чистого элемента требуется температура +1539 °C. В этом веществе имеется примесь — сера, а извлечь ее допустимо лишь в жидком виде.
Интересное: Описание прямой и обратной полярности при сварке
Без примесей чистый материал можно получить при электролизе солей металла.
Плавление чугуна
Чугун – это лучший металл для плавки. Высокий показатель жидкотекучести и низкий показатель усадки дают возможность эффективнее пользоваться им при литье. Далее рассмотрим показатели температуры кипения чугуна в градусах Цельсия:
- Серый — температурный режим может достигать отметки 1260 градусов. При заливке в формы температура может подниматься до 1400.
- Белый — температура достигает отметки 1350 градусов. В формы заливается при показателе 1450.
Важно! Показатели плавления такого металла, как чугун – на 400 градусов ниже, по сравнению со сталью. Это значительно снижает затраты энергии при обработке.
Плавление стали
Плавления стали при температуре 1400 °C
Сталь — это сплав железа с примесью углерода. Её главная польза — прочность, поскольку это вещество способно на протяжении длительного времени сохранять свой объем и форму. Связано это с тем, что частицы находятся в положении равновесия. Таким образом силы притяжения и отталкивания между частицами равны.
Справка! Сталь плавится при 1400 °C.
Плавление алюминия и меди
Температура плавления алюминия равна 660 градусам, это означает то, что расплавить его можно в домашних условиях.
Чистой меди – 1083 градусов, а для медных сплавов составляет от 930 до 1140 градусов.
Физиологическое действие
Никель и его соединения токсичны и канцерогены.
В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные.
Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.
От чего зависит температура плавления
Для разных веществ температура, при которой полностью перестраивается структура до жидкого состояния – разная. Если взять во внимание металлы и сплавы, то стоит подметить такие моменты:
- В чистом виде не часто можно встретить металлы. Температура напрямую зависит от его состава. В качестве примера укажем олово, к которому могут добавлять другие вещества (например, серебро). Примеси позволяют делать материал более либо менее устойчивым к нагреву.
- Бывают сплавы, которые благодаря своему химическому составу могут переходить в жидкое состояние при температуре свыше ста пятидесяти градусов. Также бывают сплавы, которые могут «держаться» при нагреве до трех тысяч градусов и выше. С учетом того, что при изменении кристаллической решетки меняются физические и механические качества, а условия эксплуатации могут определяться температурой нагрева. Стоит отметить, что точка плавления металла — важное свойство вещества. Пример этому – авиационное оборудование.
Интересное: Особенности контроля сварных соединений
Термообработка, в большинстве случаев, почти не изменяет устойчивость к нагреву. Единственно верным способом увеличения устойчивости к нагреванию можно назвать внесение изменений в химический состав, для этого и проводят легирование стали.
Можно ли расплавить золото в домашних условиях
Можно! Но нужно подготовиться.
Необходимое оборудование и материалы
Для самостоятельного изготовления отливок потребуются:
- тигель для плавления — керамический или графитовый, устойчивый к высоким температурам;
- горелка и топливо для нее;
- металлические щипцы;
- форма, в которую вы будете переливать расплавленное золото (изложница);
- бура (тетраборат натрия, его можно купить в аптеке) в качестве флюса для очистки расплава;
- деревянная или графитовая палочка для помешивания;
- доступ к чистой воде;
- вспомогательные емкости, салфетки, защитные аксессуары (перчатки, маска).
Подготовка шихты
Скорее всего, имеющееся в наличии сырье можно уместить в ладони, поэтому не будем имитировать заводской технологический процесс, а просто проверим лом на наличие ненужного мусора. Если у вас в руках аффинированный металл, то, вероятно, он уже измельчен и пригоден к плавлению — его достаточно промыть.
Если наша шихта — ювелирный лом, переплавить мы его сможем, но на выходе получится не чистый слиток, а сплав неизвестной пробы (как правило, мы не знаем, что и в каких пропорциях входит в состав украшений). Лом нужно тщательно измельчить перед плавлением.
Процесс плавки
Не забудьте надеть перчатки, темные очки и морально подготовиться к плавлению. Плавить золото нужно в чистом просушенном тигле, посыпав бурой и тигель, и шихту. Когда смесь буры и золота станет однородной, нужно посыпать расплав порошком вторично.
Подносите пламя горелки к золоту аккуратно, особенно если оно находится в тигле в виде мелких крупиц, чтобы не сдуть частицы металла. Не направляйте пламя на само золото: для начала аккуратно поводите огнем над ним. Нагревайте тигель постепенно и осторожно.
Работа занимает от 10 минут и более в зависимости от качества сырья. Через некоторое время дайте золоту слегка застыть и посмотрите на него. Если по мере затвердевания расплав мутнеет, значит, процесс не окончен и нужно использовать буру снова.
Когда характерный желтый блеск перестанет исчезать при остывании, плавление можно считать завершенным.
Получение отливок
Расплавленное золото заливается в подготовленную форму. Лучше, если она будет изготовлена из того же материала, что и тигель. Через несколько минут, когда слиток немного остынет, вы сможете взять его щипцами и опустить в воду.
У какого металла самая высокая температура плавления
Вольфрам – самый тугоплавкий металл, 3422 °C (6170 °F).
Твердый, тугоплавкий, достаточно тяжелый материал светло-серого цвета, который имеет металлический блеск. Механической обработке поддается с трудом. При комнатной температуре достаточно хрупок и ломается. Ломкость металла связана с загрязнением примесями углерода и кислорода.
Примечание! Технически, чистый металл при температуре выше четырехсот градусов по Цельсию становится очень пластичным. Демонстрирует химическую инертность, неохотно вступает в реакции с другими элементами. В природе встречается в виде таких сложных минералов, как: гюбнерит, шеелит, ферберит и вольфрамит.
Вольфрам можно получить из руды, благодаря сложным химическим переработкам, в качестве порошка. Используя прессование и спекание, из него создают детали обычной формы и бруски.
Вольфрам — крайне стойкий элемент к любым температурным воздействиям. По этой причине размягчить вольфрам не могли более сотни лет. Не существовало такой печи, которая смогла бы нагреться до нескольких тысяч градусов по Цельсию. Ученым удалось доказать, что это самый тугоплавкий металл. Хотя бытует мнение, что сиборгий, по некоторым теоретическим данным, имеет большую тугоплавкость, но это лишь предположение, поскольку он является радиоактивным элементом и у него небольшой срок существования.
Важность рассматриваемого показателя
Температура плавления материалов учитывается практически во всех сферах их применения. Примером можно назвать то, что на момент рождения авиации не могли использовать обычный алюминий, так как он быстро нагревался из-за трения и терял свои линейные размеры. Появление дюралюминия существенно изменило мир авиации. После его открытия все дирижабли и самолеты стали изготавливать при обширном применении этого сплава.
Нагреву подвергаются и многие другие ответственные детали различных механизмов. Примером назовем ведущие валы различных механизмов, звездочки и шестерни, которые из-за непосредственного контакта также теряют свою твердость, что приводит к повышенному износу.
Существует довольно большое количество справочников, в которых указывается температура плавления для всех металлов и иных сплавов. При рассмотрении этого показателя следует учитывать химический состав. Даже незначительное изменение концентрации одного из элементов приведет к повышению или понижению температуры перестроения кристаллической решетки.
Источник: vfront.ru