משטח ואנרגיה פנימית של מתכת

מוצרי מתכת מהווים את הבסיס הבסיסי לתמיכה בתשתית התקשורת ההנדסית, הם משמשים כחומרי גלם לתעשיית הבנייה והבנייה. בכל אחד מהתחומים הללו, השימוש באלמנטים אלה קשור לאחריות גבוהה. מבני ההתקנה והתקשורת מושפעים מעומסים כימיים ומכאניים, המחייבים ניתוח ראשוני של תכונות החומר. כדי להבין את הפרמטרים המבצעיים, מושג משמש, כגון אנרגיה של מתכת, אשר קובע את ההתנהגות של אלמנט בודד או מבנה בתנאי הפעלה שונים.

אנרגיה חופשית

תהליכים רבים במבנה של מוצרי מתכת נקבעים על פי המאפיינים של אנרגיה חופשית. הנוכחות בחומר של יונים עם פוטנציאל כזה מוביל להעברתם לתקשורת אחרת. לדוגמה, במהלך אינטראקציה עם פתרונות המכילים יונים מקביל, אלמנטים מתכתיים להיכנס לתערובת מגע. אבל זה קורה במקרים שבהם האנרגיה החופשית של מתכות עולה על אלה פתרון. כתוצאה מכך, שדה חשמלי חיובי של השדה החשמלי הכפול יכול להיווצר בשל האלקטרונים החופשיים שנותרו ליד משטח המתכת. חיזוקו של שדה זה משמש גם כחסם בפני מעבר של יונים חדשים, ובכך יוצר גבול פאזה המונע את מעברם של היסודות. תהליך העקירה נמשך עד שהגיע ההבדל הפוטנציאלי המגביל בשדה החדש שנוצר. גבול השיא נקבע על ידי מאזן ההבדלים הפוטנציאליים בפתרון ובמתכת.

אנרגיית פני השטח

כאשר מולקולות חדשות לעלות על פני המתכת, אזורי חינם מפותחים. במהלך ההגירה, מולקולות לכבוש את פני השטח של microcracks ואת תחומי ההפרדה של דגנים קטנים - אלה הם החלקים של סריג קריסטל. תחת תוכנית כזו, אנרגיה חופשית משטח השינויים, אשר פוחתת. בגופים מוצקים ניתן גם לצפות בתהליכים של הקלת זרימת הפלסטיק על פני השטח. לפיכך, האנרגיה של פני השטח של מתכות נקבעת על ידי כוחות המשיכה של מולקולות. כאן ראוי לציין את גודל מתח הפנים, אשר תלוי במספר גורמים. בפרט, היא נקבעת על ידי הגיאומטריה של המולקולות, כוחותיהן ומספר האטומים במבנה. המיקום של מולקולות בשכבת פני השטח הוא גם חשוב.

מתח הפנים

בדרך כלל, מתרחשים תהליכי מתח בתקשורת הטרוגנית השונה בממשק של שלבים בלתי ניתנים להפרדה. אבל יש לציין כי יחד עם המתח, תכונות פני השטח אחרים מתבטאים גם בשל הפרמטרים של האינטראקציה שלהם עם מערכות אחרות. השילוב של מאפיינים אלה קובע את רוב האינדיקטורים הטכנולוגיים של המתכת. בתורו, האנרגיה של המתכת, מנקודת המבט של מתח פני השטח, יכול לקבוע את הפרמטרים של ההתכנסות של טיפות בסגסוגות. לפיכך, טכנולוגים חושפים את המאפיינים של חסיני אש וחילופי אש, כמו גם את האינטראקציה שלהם עם המדיום המתכתי. בנוסף, תכונות פני השטח משפיעות על המהירות של תהליכים thermotechnological, ביניהם האבולוציה של גזים קצף של מתכות.

ייעוד של אנרגיה ותכונות של מתכת

כבר צוין כי תצורה של התפלגות המולקולות לאורך המבנה של משטח המתכת יכול לקבוע מאפיינים בודדים של החומר. בפרט, השתקפות ספציפית של מתכות רבות, כמו גם את האטימות שלהם, נקבעים על ידי התפלגות רמות האנרגיה. הצטברות האנרגיות ברמות חופשיות וכבשות תורמת להקצאת כל קוואנטום בשתי רמות אנרגיה. אחד מהם יהיה הלהקה הערכיות, והשני באזורי הולכה. לא ניתן לומר כי התפלגות האנרגיה של אלקטרונים במתכת נייחת ואינה מרמזת על כל שינוי. אלמנטים של הלהקה valence, למשל, יכול לספוג אור קוואנטה, נודדים להקה ההולכה. כתוצאה מכך, האור נספג, לא משתקף. מסיבה זו, מתכות יש מבנה אטום. באשר בהירות, היא נגרמת על ידי תהליך של פליטת אור כאשר חוזרים אלקטרונים המופעל על ידי קרינה לרמות אנרגיה נמוכה.

אנרגיה פנימית

פוטנציאל זה נוצר על ידי האנרגיה יון, וגם על ידי תנועה תרמית של אלקטרונים הולכה. בעקיפין, ערך זה מאופיין על ידי החיובים המהותיים של מבני מתכת. בפרט, עבור פלדה כי הוא במגע עם אלקטרוליטים, הפוטנציאל שלו מוגדר באופן אוטומטי. תהליכים שליליים רבים קשורים לשינויים באנרגיה הפנימית . לדוגמה, אינדיקטור זה, ניתן לקבוע תופעות קורוזיה דפורמציה. במקרים כאלה, האנרגיה הפנימית של המתכת גורמת לנוכחות של מיקרו-מאקרו-פגמים במבנה. יתר על כן, פיזור חלקי של אנרגיה נתון תחת פעולה של קורוזיה זהה מבטיח הפסד של חלק מסוים של הפוטנציאל. בתרגול פעולתם של מוצרי המתכת, הגורמים השליליים לשינוי באנרגיה הפנימית יכולים לבוא לידי ביטוי בצורה של הרס מבני והורדת הפלסטיות.

האנרגיה של אלקטרון בתוך מתכת

כאשר מתארים את צבירה של חלקיקים כי אינטראקציה אחד עם השני ב מוצק, מושגים מכניים קוונטיים של האנרגיה של אלקטרונים משמשים. בדרך כלל, ערכים נפרדים משמשים לקבוע את אופי ההפצה של אלמנטים אלה על פני רמות האנרגיה. בהתאם לדרישות תורת הקוואנטים, מדידת אנרגיית האלקטרון מתבצעת באלקטרו-וולט. הוא האמין כי מתכות הפוטנציאל האלקטרון הוא שני סדרי גודל גבוה יותר מאשר האנרגיה, אשר מחושב מן התיאוריה הקינטית של גזים בטמפרטורת החדר. במקרה זה, האנרגיה של האלקטרונים מהמתכות, ובמיוחד את מהירות האלמנטים אינם תלויים בטמפרטורה.

האנרגיה של יון בתוך מתכת

חישוב האנרגיה של יונים מאפשר לקבוע את המאפיינים של המתכת בתהליכי ההיתוך, סובלימציה, דפורמציה, וכו 'בפרט, טכנולוגים לזהות את חוזק מתיחה וגמישות. לשם כך, אנו מציגים את הרעיון של סריג קריסטל, שבו יונים ממוקמים. פוטנציאל האנרגיה יון מחושב בדרך כלל לוקח בחשבון את ההשפעה ההרסנית האפשרית שלה על החומר הגבישי עם היווצרות של חלקיקים מרוכבים. מצב יונים יכול להיות מושפע האנרגיה הקינטית של אלקטרונים דפקו מתכות במהלך ההתנגשות. מאחר שבתנאים של הגדלת ההפרש הפוטנציאלי במדיום של אלקטרודות עד אלפי וולט, מהירות תנועת החלקיקים גדלה באופן משמעותי, הפוטנציאל המצטבר מספיק כדי לפצל מולקולות נגד ליונים.

כוח תקשורת

מתכות מאופיינות בסוגי חיבור מעורבים. קשרים קוולנטיים יוניים אין הבחנה חדה לעתים קרובות חופפים זה עם זה. לפיכך, תהליך של התקשות של מתכת תחת פעולה של סימום, דפורמציה פלסטית מוסבר רק על ידי זרימה של קשר מתכת לתוך אינטראקציה קוולנטית. ללא קשר לסוג הקישורים הללו, כולם מוגדרים כתהליכים כימיים. במקביל, לכל קישור יש אנרגיה. לדוגמה, אינטראקציות יונית, אלקטרוסטטית קוולנטית יכול לספק פוטנציאל של 400 kJ. האנרגיה הספציפית תהיה תלויה באנרגיה של המתכת בעת אינטראקציה עם מדיה שונים תחת עומסים מכניים. אג"ח מתכת יכול להיות מאופיין על ידי אינדיקטורים כוח שונים, אבל בכל ביטוי שהם לא יהיו דומים עם מאפיינים דומים בתקשורת קוולנטית יונית.

תכונות של אג"ח מתכת

אחת התכונות העיקריות המאפיינות את האנרגיה המחייבת היא רוויה. תכונה זו קובעת את מצב המולקולות, ובמיוחד את המבנה וההרכב שלהן. בתוך מתכת, חלקיקים קיימים בצורה בדידה. בעבר, התיאוריה של יחסי שוויון שימשה להבנת התכונות התפעוליות של תרכובות מורכבות , אך בשנים האחרונות היא איבדה את משמעותה. עם כל היתרונות שלה, מושג זה אינו מסביר מספר מאפיינים חשובים. ביניהם, אנו יכולים להבחין ספקטרום ספיגה בתרכובות, תכונות מגנטיות, ומאפיינים אחרים. אבל בעת חישוב האנרגיה של פני השטח של מתכות, אפשר לזהות נכס כזה כמו דליקות. היא קובעת את היכולת של משטחי מתכת להצית מבלי לפוצץ activators.

מצב המתכות

רוב המתכות מאופיינות בתצורת ערכיות עם מבנה אלקטרוני. בהתאם למאפיינים של מבנה זה, המצב הפנימי של החומר נקבע גם. על בסיס אינדיקטורים אלה ובהתחשב ביחסים, ניתן להסיק מסקנות לגבי ערכי נקודת ההתכה של מתכת מסוימת. לדוגמה, מתכות רכות, כולל זהב ונחושת, יש נקודת התכה נמוכה יותר. זה מוסבר על ידי ירידה במספר אלקטרונים לא מזוהמים מן האטומים. מצד שני, מתכות רכות יש מוליכות תרמית גבוהה, אשר, בתורו, נובע הניידות הגבוהה של אלקטרונים. אגב, מתכת צובר אנרגיה בתנאים של מוליכות אופטימלית של יונים, מספק מוליכות חשמלית גבוהה עקב אלקטרונים. זהו אחד ממאפייני הביצוע החשובים ביותר, אשר נקבעים על ידי המדינה המתכתית.

מסקנה

התכונות הכימיות של מתכות קובעות במידה רבה את התכונות הטכניות והגופניות שלהן. זה מאפשר למומחים להתמקד ביצועי האנרגיה של החומר, במונחים של האפשרות של השימוש שלה בתנאים מסוימים. בנוסף, האנרגיה של המתכת לא תמיד יכול להיחשב עצמאית. כלומר, הפוטנציאל שלו יכול להשתנות בהתאם לאופי של אינטראקציה עם מדיה אחרים. הקשר האקספרסיבי ביותר של משטחי מתכת עם אלמנטים אחרים הוא הדוגמה של תהליכי הגירה, כאשר המילוי של רמות אנרגיה חופשית מתרחשת.