Теплопровідність міді. Чудова властивість
В історії людської цивілізації роль міді перебільшити неможливо. Саме з неї людина починала освоювати металургію, навчався створювати інструменти, посуд, прикраси, гроші. І все завдяки унікальним властивостям цього металу, що виявляється при сплаві з іншими речовинами. Те м'який, то міцний, то тугоплавкий, то плавиться без усяких зусиль. Володіє безліччю прекрасних характеристик, і однією з них є теплопровідність міді.
Якщо мова зайшла про цю характеристиці, то треба пояснити, про що йде мова. Теплопровідністю називають здатність речовини передавати тепло від нагрітого ділянки до холодного. Так от, теплопровідність міді одна з найвищих серед металів. Як можна оцінити таку властивість, як хороше або як погане?
Якщо запитати кулінарів і кухарів, вони скажуть, як хороше, завдяки чому мідний посуд найкращим чином передає тепло від вогню до підготовлюваного продукту, та й нагрів рівномірно розподіляється по поверхні, що контактує з полум'ям.
Звичайно, і інші метали, і не тільки метали, передають тепло, або, по-іншому, володіють достатньою теплопровідністю, але у міді ця здатність одна з кращих, так званий коефіцієнт теплопровідності міді найвищий, вище тільки в срібла.
Зазначена здатність забезпечує широкі можливості використання металу в самих різних областях. У будь-яких системах теплообміну мідь є першим кандидатом на застосування. Наприклад, в електроопалювальних приладів чи в радіаторі автомобіля, де нагріта охолоджуюча рідина віддає зайве тепло.
Тепер можна спробувати зрозуміти, чим обумовлений ефект передачі тепла. Що відбувається пояснюється досить просто. Відбувається рівномірний розподіл енергії за обсягом матеріалу. Можна провести аналогію з летючим газом. Потрапивши в якийсь замкнутий посудину, такий газ займає весь доступний йому місце. Так і тут, якщо метал нагріти в якійсь окремій області, то отримана енергія рівномірно розподіляється по всьому матеріалу.
Таким явищем можна пояснити теплопровідність міді. Не вдаючись у квантову фізику, можна сказати, що за рахунок зовнішнього надходження енергії (нагрівання) частина атомів отримує додаткову енергію і потім передає її іншим атомам. Енергія (нагрів) поширюється по всьому об'єму предмета, викликаючи його загальний нагрів. Подібне відбувається з будь-якою речовиною.
Різниця тільки в тому, що мідь, теплопровідність якої дуже висока, добре передає тепло, а інші речовини роблять те ж саме значно гірше. Але в багатьох випадках це може бути і потрібним властивістю. На властивості речовин погано проводити тепло заснована теплоізоляція, за рахунок поганої передачі тепла не відбувається його втрат. Теплоізоляція в будинках дозволяє зберігати комфортні умови проживання в найсуворіші морози.
Обмін енергією, або, як у нашому випадку, передача тепла, може здійснюватися і між різними матеріалами, якщо вони знаходяться у фізичному контакті. Саме це відбувається, коли ми ставимо чайник на вогонь. Він нагрівається, а потім від посуду нагрівається вода. За рахунок властивостей матеріалу відбувається передача тепла. Теплопередача залежить від багатьох факторів, у тому числі від властивостей самого матеріалу, таких як його чистота. Так, якщо теплопровідність міді краще, ніж у інших металів, то вже її сплави, бронза і латунь мають значно гіршій теплопровідністю.
Говорячи про ці властивості, не можна не відзначити, що теплопровідність залежить від температури. Навіть у самої чистої міді, з вмістом 99,8%, із зростанням температури коефіцієнт теплопровідності падає, а у інших металів, наприклад, марганцевої латуні, з підвищенням температури коефіцієнт зростає.
У викладеному описі дано пояснення такого поняття, як теплопровідність, пояснена фізична суть явища, на прикладі міді та інших речовин розглянуті деякі варіанти застосування цих властивостей в повсякденному житті.