Povrchová a vnútorná energia kovu

Kovové výrobky tvoria hlavnú základňupodpora infraštruktúry inžinierskych komunikácií, pôsobia ako suroviny pre strojárstvo a stavebníctvo. Vo všetkých týchto oblastiach je použitie takýchto prvkov spojené s vysokou zodpovednosťou. Inštalačné a komunikačné štruktúry sú ovplyvnené chemickým aj mechanickým zaťažením, čo si vyžaduje primárnu analýzu vlastností materiálu. Na pochopenie prevádzkových parametrov sa používa koncept, ako je energia kovu, ktorý určuje správanie jednotlivých prvkov alebo štruktúr za rôznych prevádzkových podmienok.

Voľná ​​energia

Veľa procesov v štruktúre kovovýchvýrobkov je určená charakteristikami voľnej energie. Prítomnosť týchto materiálov v materiáli vedie k ich prenosu na iné médiá. Napríklad v priebehu interakcie s roztokmi obsahujúcimi podobné ióny, kovové prvky idú do kontaktnej zmesi. Ale to sa deje v prípadoch, keď voľná energia kovov prevyšuje energiu v roztoku. Ako výsledok môže byť vytvorené pozitívne elektrické pole dvojitého elektrického poľa v dôsledku voľných elektrónov, ktoré zostávajú v blízkosti kovového povrchu. Posilnenie tejto oblasti tiež pôsobí ako prekážka pri prechode nových iónov - čím vytvára hranicu fáz, ktorá zabraňuje prechodom prvkov. Proces takéhoto posunu pokračuje dovtedy, kým sa nedosiahne obmedzujúci potenciálny rozdiel v novovytvorenom poli. Hranica píku je určená rovnováhou potenciálnych rozdielov v roztoku a kovu.

Povrchová energia

Keď sa nové molekuly dostávajú na kovpovrchom je rozvoj slobodných pásiem. V procese pohybu molekúl zaujímajú na povrchu mikrotrhlín a jemnozrnných častí oddielu - mriežky segmentov. V rámci takejto schémy sa voľná zmena povrchovej energie zmenšuje. V pevných telesách je tiež možné pozorovať procesy uľahčenia toku plastov na povrchoch. Preto je povrchová energia kovov určovaná sily priťahovania molekúl. Tu je potrebné poznamenať, veľkosť povrchového napätia, ktoré závisí od viacerých faktorov. Najmä definuje geometriu molekúl, ich pevnosť a počet atómov v štruktúre. Umiestnenie molekúl v povrchovej vrstve je tiež dôležité.

Povrchové napätie

Spravidla sa vyskytujú procesy napätiaHeterogénne médiá, ktoré sa líšia v rozhraní nemiešateľných fáz. Treba však poznamenať, že spolu s napätím sa prejavujú aj iné vlastnosti povrchu v dôsledku parametrov ich interakcie s inými systémami. Kombinácia týchto vlastností určuje väčšinu technologických ukazovateľov kovu. Na druhej strane energia kovu z hľadiska povrchového napätia môže určiť parametre koalescencie kvapôčok v zliatinách. Technológovia teda odhaľujú vlastnosti žiaruvzdorných materiálov a tokov, ako aj ich interakciu s kovovým médiom. Navyše povrchové vlastnosti ovplyvňujú rýchlosť termotechnologických procesov, medzi ktoré patrí vývoj plynov a penenie kovov.

Zónovanie energie a vlastnosti kovu

Už bolo uvedené, že distribučná konfiguráciamolekuly na štruktúre kovového povrchu môžu určovať jednotlivé charakteristiky materiálu. Najmä špecifické odrazenie mnohých kovov, ako aj ich opacita, sú spôsobené rozdelením energetických úrovní. Akumulácia energie na slobodných a obsadených úrovniach prispieva k rozdeleniu akéhokoľvek kvantového množstva o dve úrovne energie. Jeden z nich bude umiestnený v pásme valencie a druhý vo vodivých oblastiach. Nemožno povedať, že distribúcia elektrónov elektrónov v kovu je stacionárna a neznamená žiadnu zmenu. Prvky valenčného pásma napríklad môžu absorbovať kvantové svetlo a migrovať do vodivého pásma. V dôsledku toho sa svetlo absorbuje, nie je odrazené. Z tohto dôvodu majú kovy nepriehľadnú štruktúru. Čo sa týka jasu, je spôsobené procesom vyžarovania svetla pri vracaní elektrónov aktivovaných žiarením na nízku úroveň energie.

Vnútorná energia

Tento potenciál tvorí energia iónov atiež tepelným pohybom vodivých elektrónov. Nepriamo sa táto hodnota vyznačuje vnútornými nábojmi kovových konštrukcií. Najmä pre oceľ, ktorá je v styku s elektrolytmi, sa automaticky nastaví vlastný potenciál. Mnoho nepriaznivých procesov súvisí so zmenami vnútornej energie. Napríklad v tomto indikátore je možné určiť javy korózie a deformácie. V takýchto prípadoch vnútorná energia kovu spôsobuje prítomnosť mikro- a makro-defektov v štruktúre. Navyše čiastočné rozptylenie tejto energie pod pôsobením rovnakej korózie tiež zabezpečuje stratu určitej časti potenciálu. V praxi prevádzky kovových výrobkov sa negatívne faktory zmeny vnútornej energie môžu prejaviť vo forme štrukturálneho poškodenia a zníženia ťažnosti.

Energia elektrónu v kovu

Pri opise agregátu častícvzájomne pôsobia v pevnom, kvantovo mechanickom koncepte energie elektrónov. Zvyčajne sa používajú diskrétne hodnoty, ktoré určujú povahu distribúcie týchto prvkov nad energetickými úrovňami. V súlade s požiadavkami kvantovej teórie sa meranie elektrónovej energie uskutočňuje v elektrónoch. Predpokladá sa, že v kovoch je elektrónový potenciál o dva rády vyššie ako energia, ktorá sa vypočíta z kinetickej teórie plynov za podmienok teploty miestnosti. V tomto prípade energia elektrónov z kovov a najmä rýchlosť prvkov nezávisí od teploty.

Iontová energia v kovu

Výpočet iónovej energie umožňuje určiťcharakteristiky kovu v procesoch tavenia, sublimácie, deformácie atď. Predovšetkým technológia identifikuje pevnosť v ťahu a pružnosť. Na tento účel predstavujeme koncept kryštálovej mriežky, v ktorej sú umiestnené ióny. Energetický potenciál iónu sa obvykle počíta s prihliadnutím na jeho možný deštruktívny účinok na kryštalickú látku s tvorbou zložených častíc. Stav iónov môže byť ovplyvnený kinetickou energiou elektrónov vyradených z kovov počas zrážky. Pretože za podmienok zvyšovania potenciálneho rozdielu v médiu elektród na tisíce voltov sa rýchlosť pohybu častíc výrazne zvyšuje, akumulovaný potenciál je dostatočný na rozdelenie protilátok na ióny.

Sila komunikácie

Kovy sú charakterizované zmiešanými typmi pripojenia. Kovalentné a iónové väzby nemajú ostré rozlíšenie a často sa navzájom prekrývajú. Proces vytvrdzovania kovu pod pôsobením dopingu a plastickej deformácie je teda vysvetlený len prietokom kovovej väzby do kovalentnej interakcie. Bez ohľadu na typ týchto odkazov sú všetky definované ako chemické procesy. Zároveň má každé spojenie energiu. Napríklad iontové, elektrostatické a kovalentné interakcie môžu poskytnúť potenciál 400 kJ. Špecifická energia bude závisieť od energie kovu pri interakcii s rôznymi médiami a mechanickým zaťažením. Kovové väzby môžu byť charakterizované rôznymi indikátormi sily, ale v žiadnom prípade nebudú porovnateľné s podobnými vlastnosťami v kovalentných a iónových médiách.

Vlastnosti kovových väzieb

Jednou z hlavných vlastností, ktorécharakterizovať väzbovú energiu, je sýtosť. Táto vlastnosť určuje stav molekúl a najmä ich štruktúru a zloženie. V kovu častice existujú v diskrétnej forme. Predtým sa teória valenčných väzieb používala na pochopenie prevádzkových vlastností komplexných zlúčenín, avšak v posledných rokoch stratila význam. So všetkými jeho výhodami tento pojem nevysvetľuje množstvo dôležitých vlastností. Medzi nimi môžeme uviesť absorpčné spektrá v zlúčeninách, magnetické vlastnosti a iné charakteristiky. Ale pri výpočte energie povrchu v kovoch možno zistiť takú vlastnosť ako horľavosť. Určuje schopnosť kovových povrchov zapáliť bez výbuchových aktivátorov.

Stav kovov

Väčšina kovov je charakterizovaná valencioukonfigurácia s elektronickou štruktúrou. V závislosti od vlastností tejto štruktúry sa určuje vnútorný stav materiálu. Na základe týchto ukazovateľov a pri zohľadnení vzťahov možno vyvodiť závery o hodnotách teploty topenia určitého kovu. Napríklad mäkké kovy, vrátane zlata a medi, majú nižšiu teplotu topenia. To sa vysvetľuje poklesom počtu nepálených elektrónov z atómov. Na druhej strane, mäkké kovy majú vysokú tepelnú vodivosť, čo je následkom vysokej mobility elektrónov. Mimochodom, akumulujúca energia kovu za podmienok optimálnej vodivosti iónov poskytuje vysokú elektrickú vodivosť vďaka elektrónom. Jedná sa o jednu z najdôležitejších charakteristík výkonu, ktoré sú určené kovovým stavom.

záver

Z veľkej časti určujú chemické vlastnosti kovovich technických a fyzikálnych vlastností. To umožňuje špecialistom sústrediť sa na energetickú hospodárnosť materiálu, pokiaľ ide o možnosť jeho použitia za určitých podmienok. Navyše, energia kovu sa nemôže vždy považovať za nezávislú. To znamená, že vlastný potenciál sa môže líšiť v závislosti od povahy interakcie s inými médiami. Najvýraznejší vzťah kovových povrchov s inými prvkami je príklad migračných procesov, keď dochádza k naplneniu úrovne voľnej energie.