Proprietățile fizice ale metalelor. Proprietăți fizice ale metalelor - Hypermarket de cunoștințe Proprietăți fizice ale metalelor din grupa IVB

Toate metalele și aliaje metalice au anumite proprietăți. Proprietăți metale si aliajeîmpărțite în patru grupe: fizice, chimice, mecanice și tehnologice.

Proprietăți fizice. La proprietățile fizice metale si aliaje includ: densitatea, punctul de topire, conductibilitatea termică, dilatarea termică, căldura specifică, conductivitatea electrică și magnetizabilitatea. Proprietățile fizice ale unor metale sunt prezentate în tabel:

Proprietățile fizice ale metalelor

Nume	Specific greutate, g 1 cm 3	Punct de topire, °C	Coeficientul de dilatare liniar, α 10 -6	Capacitate termică specifică C, cal/g-deg	Conductivitate termică λ, Cal/cm sec-deg	Rezistivitate electrică la 20°, Ohm mm / m
Aluminiu

Tungsten



Mangan

Molibden

Densitate. Cantitatea de substanță conținută într-o unitate de volum se numește densitate. Densitatea metalului poate varia în funcție de metoda de producere a acestuia și de natura prelucrării.

Temperaturatopire. Se numește temperatura la care un metal trece complet de la solid la lichid punct de topire. Fiecare metal sau aliaj are propriul său punct de topire. Cunoașterea punctului de topire al metalelor ajută la desfășurarea corectă a proceselor termice în timpul tratamentului termic al metalelor.

Conductivitate termică. Capacitatea corpului de a transfera căldură de la particule mai încălzite la cele mai puțin încălzite se numește conductivitate termică. . Conductivitatea termică a unui metal este determinată de cantitatea de căldură care trece printr-o tijă de metal cu secțiunea transversală de 1 cm 2 , 1 cm lungime în termen de 1 sec. la o diferență de temperatură de 1°C.

Termicextensie.Încălzirea unui metal la o anumită temperatură face ca acesta să se extindă.

Cantitatea de alungire a unui metal atunci când este încălzit este ușor de determinat dacă coeficientul de dilatare liniară a metalului α este cunoscut. Coeficientul de dilatare volumetrică a metalului ß este egal cu 3α.

Specificcapacitate termică. Cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura 1 G substanțe la 1°C se numește capacitate termică specifică. Metalele au o capacitate termică mai mică în comparație cu alte substanțe, deci sunt încălzite fără prea multă căldură.

Conductivitate electrică. Capacitatea metalelor de a conduce curentul electric se numește conductivitate electrică. Principala mărime care caracterizează proprietățile electrice ale unui metal este rezistivitatea electrică ρ, adică rezistența pe care o are un fir dintr-un metal dat de 1 m lungime la curent. și secțiunea 1 mm 2. Este definit în ohmi. Se numește inversul rezistivității electrice elecconductivitate.

Majoritatea metalelor sunt foarte conductoare, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică scade, iar odată cu scăderea temperaturii crește.

Proprietăți magnetice. Proprietățile magnetice ale metalelor se caracterizează prin următoarele mărimi: inducție remanentă, forță coercitivă și permeabilitate magnetică.

Inductie reziduala (ÎNr) este inducția magnetică care rămâne într-o probă după ce aceasta este magnetizată și câmpul magnetic este îndepărtat. Inducția reziduală este măsurată în Gauss.

Forța coercitivă (NS) este intensitatea câmpului magnetic care trebuie aplicată probei pentru a reduce inducția reziduală la zero, adică demagnetizarea probei. Forța coercitivă se măsoară în oersteds.

Permeabilitatea magnetică μ caracterizează capacitatea unui metal de a fi magnetizat, determinată de formulă

Fierul, nichelul, cobaltul și gadoliniul sunt atrase de un câmp magnetic extern mult mai puternic decât alte metale și își păstrează permanent capacitatea de a fi magnetizate. Aceste metale se numesc feromagnetice (din latinescul ferrum - fier), iar proprietatile lor magnetice se numesc feromagnetism. Când este încălzit la o temperatură de 768°C (temperatura Curie), feromagnetismul dispare și metalul devine nemagnetic.

Proprietăți chimice. Proprietăţile chimice ale metalelor şi aliaje metalice numiți proprietățile care determină relația lor cu efectele chimice ale diferitelor medii active. Fiecare metal sau aliaj metalic are o anumită capacitate de a rezista efectelor acestor medii.

Efectele chimice ale mediului se manifestă sub diferite forme: fierul ruginește, bronzul este acoperit cu un strat verde de oxid, oțel, când este încălzit în cuptoare de întărire fără atmosferă protectoare, se oxidează, transformându-se în sol, și se dizolvă în acid sulfuric etc. Prin urmare, pentru utilizarea în practică a metalelor și aliajelor este necesară cunoașterea proprietăților lor chimice. Aceste proprietăți sunt determinate de modificarea greutății probelor de testat pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață. De exemplu, rezistența oțelului la formarea calcarului (rezistența la căldură) este determinată prin creșterea greutății probelor cu 1 la 1 oră. dm suprafata in grame (castigul se obtine datorita formarii de oxizi).

Proprietăți mecanice. Proprietățile mecanice determină performanța aliaje metalice atunci când sunt expuse la forțe externe. Acestea includ rezistența, duritatea, elasticitatea, ductilitatea, rezistența la impact etc.

Pentru a determina proprietățile mecanice aliaje metalice sunt supuşi la diverse teste.

Procesde tracţiune(pauză). Aceasta este principala metodă de testare utilizată pentru a determina limita proporțională σ pts, limita de curgere σ s, rezistență la tracțiune σ b alungirea relativă σ și contracția relativă ψ.

Pentru încercările de tracțiune se realizează mostre speciale - cilindrice și plate. Acestea pot fi de diferite dimensiuni, în funcție de tipul de mașină de încercare la tracțiune utilizată pentru testarea metalului.

Mașina de testare la tracțiune funcționează după cum urmează: proba de testat este fixată în clemele de cap și întinsă treptat cu o forță crescândă R până la pauză.

La începutul încercării, sub sarcini mici, proba este deformată elastic, alungirea sa este proporțională cu creșterea sarcinii. Se numește dependența alungirii unei probe de sarcina aplicată legea proporționalității.

Se numește cea mai mare sarcină pe care o poate suporta o probă fără a se abate de la legea proporționalității inainte derangă de proporționalitate:

σ pc = Рр/Fo

FO mm 2.

Pe măsură ce sarcina crește, curba deviază în lateral, adică legea proporționalității este încălcată. Până la punctul R r deformarea probei a fost elastică. Deformația se numește elastică dacă dispare complet după descărcarea probei. În practică, limita elastică pentru oțel este considerată egală cu limita de proporționalitate.

Cu o creștere suplimentară a sarcinii (peste punctul R e) curba începe să se abate semnificativ. Se numește sarcina cea mai mică la care proba este deformată fără o creștere vizibilă a sarcinii puterea de curgere:

σ s=Ps/Fo

Unde , kgf;

F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2. După limita de curgere, sarcina crește până la punctul R e, unde atinge maximul. Împărțind sarcina maximă la aria secțiunii transversale a eșantionului, rezistență la tracțiune:

σb=Pb/Fo,

F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2. La punctul R k proba se rupe. Prin modificarea probei după ruptură, se apreciază plasticitatea metalului, care se caracterizează prin alungirea relativă δ și îngustarea ψ.

Alungirea relativă este înțeleasă ca raportul dintre creșterea lungimii probei după ruptură și lungimea sa inițială, exprimată ca procent:

δ= l 1 - l 0 / l 0 · 100%

Unde l 1 - lungimea probei după rupere, mm;

l 0 - lungimea inițială a probei, mm.

Contracția relativă este raportul dintre reducerea ariei secțiunii transversale a probei după ruptură și aria secțiunii transversale inițiale

φ= F o- F 1 / F 0 · 100%,

Unde F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2;

F 1 - zona secțiunii transversale a probei la locul de rupere (gât), mm 2.

Test de fluaj. Creep este o proprietate aliaje metalice se deformează plastic încet și continuu sub sarcină constantă și temperaturi ridicate. Scopul principal al testului de fluaj este de a determina limita de fluaj - magnitudinea tensiunii care acționează timp îndelungat la o anumită temperatură.

Pentru piesele care funcționează o perioadă lungă de timp la temperaturi ridicate, se ia în considerare doar rata de fluaj în timpul unui proces constant și sunt stabilite condițiile limită, de exemplu, 1°/o la 1000 de ore. sau 1°/o la 10.000 de ore.

Procespentru rezistența la impact. Capacitatea metalelor de a rezista la sarcini de impact se numește puterea impactului. Oțelurile de structură sunt supuse în principal testării rezistenței la impact, deoarece trebuie să aibă nu numai rezistență statică ridicată, ci și rezistență ridicată la impact.

Pentru testare, luați un eșantion de formă și dimensiune standard. Proba este tăiată la mijloc, astfel încât să se rupă în acest loc în timpul testării.

Proba este testată după cum urmează. Eșantionul de testat este așezat pe suporturile pilotei pendulului crestătură la pat . Pendul greutate G ridicat la o înălțime h 1 . La cădere de la această înălțime, pendulul distruge proba cu tăișul unui cuțit, după care se ridică la o înălțime. h 2 .

Munca efectuată se determină din greutatea pendulului și înălțimea ridicării acestuia înainte și după distrugerea probei. A.

Cunoscând munca de distrugere a probei, calculăm rezistența la impact:

α La=A/F

Unde A- munca petrecută pentru distrugerea eșantionului, kgsm;

F - zona secțiunii transversale a probei la locul inciziei, cm 2.

CaleBrinell. Esența acestei metode este , că, folosind o presă mecanică, o bilă de oțel călit este presată în metalul testat sub o anumită sarcină iar duritatea este determinată de diametrul amprentei rezultate.

metoda Rockwell. Pentru a determina duritatea folosind metoda Rockwell, se folosește un con de diamant cu un unghi de vârf de 120°, sau bilă de oțel cu diametrul de 1,58 mm. Cu această metodă, nu diametrul amprentei este măsurat, ci adâncimea de adâncime a unui con de diamant sau a unei bile de oțel. Duritatea este indicată de săgeata indicator imediat după încheierea testului. La testarea pieselor întărite cu duritate mare, se utilizează un con de diamant și o sarcină de 150. kgf.În acest caz, duritatea este măsurată pe o scară CU si denota H.R.C. Dacă în timpul testării sunt luate o bilă de oțel și o sarcină de 100 kgf, atunci duritatea este măsurată pe o scară ÎN si denota HRB. Când testați materiale foarte dure sau produse subțiri, utilizați un con de diamant și o sarcină de 60 kgf. Duritatea se măsoară pe o scară A si denota HRA.

Piesele pentru determinarea durității pe un dispozitiv Rockwell trebuie să fie bine curățate și fără urme adânci. Metoda Rockwell vă permite să testați metalele cu precizie și rapiditate.

metoda Vickers . La determinarea durității folosind metoda Vickers, o piramidă de diamant tetraedrică cu un unghi de interfață de 136° este folosită ca vârf presat în material. Imprimarea rezultată este măsurată folosind un microscop inclus în dispozitiv. Apoi, folosind tabelul, găsiți numărul de duritate H.V. La măsurarea durității, se utilizează una dintre următoarele sarcini: 5, 10, 20, 30, 50, 100 kgf. Sarcinile mici fac posibilă determinarea durității produselor subțiri și a straturilor de suprafață ale pieselor nitrurate și cianurate. Instrumentul Vickers este utilizat în mod obișnuit în laboratoare.

Metodă de determinare a microdurității . Această metodă măsoară duritatea straturilor de suprafață foarte subțiri și a unor componente structurale. aliaje metalice.

Microduritatea se determină cu ajutorul dispozitivului PMT-3, care constă dintr-un mecanism pentru indentarea unei piramide de diamant sub o sarcină de 0,005-0,5 kgfși microscopul metalografic. În urma testului, se determină lungimea diagonalei imprimării rezultate, după care se află valoarea durității din tabel. Microsecțiunile cu suprafață lustruită sunt folosite ca probe pentru determinarea microdurității.

Metoda recul elastic. Pentru a determina duritatea folosind metoda recul elastic, se folosește un dispozitiv Shore, care funcționează după cum urmează. Pe o suprafață bine curățată a piesei de testare de la înălțime N atacantul, echipat cu un vârf de diamant, cade. După ce a lovit suprafața piesei, percutorul se ridică la o înălțime h. Numerele durității sunt calculate pe baza înălțimii retragerii atacatorului. Cu cât metalul testat este mai dur, cu atât înălțimea de rebound a percutorului este mai mare și invers. Dispozitivul Shore este folosit în principal pentru a testa duritatea arborilor cotiți mari, a capetelor de biele, a cilindrilor și a altor piese mari, a căror duritate este dificil de măsurat cu alte dispozitive. Dispozitivul Shore vă permite să verificați părțile solului fără a compromite calitatea suprafeței, cu toate acestea, rezultatele testelor obținute nu sunt întotdeauna exacte.

Tabel de conversie a durității

Diametrul de amprentă (m m) conform Brinell, diametrul bilei 10 mm, sarcina 3000 kgf	Numărul durității
	Brinell NV	scara Rockwell	Vickers HV
	Brinell NV		Vickers HV

Metoda de zgâriere. Această metodă, spre deosebire de cele descrise, se caracterizează prin faptul că în timpul testării nu are loc doar deformarea elastică și plastică a materialului testat, ci și distrugerea acestuia.

În prezent, pentru a verifica duritatea și calitatea tratamentului termic al semifabricatelor din oțel și al pieselor finite fără distrugere, se utilizează un dispozitiv - un detector de defecte inductiv DI-4. Acest dispozitiv funcționează pe curenți turbionari excitați de un câmp electromagnetic alternativ, care este creat de senzorii din părțile controlate și de referință.

Densitate. Aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici ale metalelor și aliajelor. În funcție de densitatea lor, metalele sunt împărțite în următoarele grupe:

plămânii(densitate nu mai mult de 5 g/cm 3) - magneziu, aluminiu, titan etc.:

greu- (densitate de la 5 la 10 g/cm 3) - fier, nichel, cupru, zinc, staniu etc. (acesta este grupa cea mai extinsa);

foarte greu(densitate mai mare de 10 g/cm3) - molibden, wolfram, aur, plumb etc.

Tabelul 2 prezintă valorile densității metalelor. (Acesta și următoarele tabele caracterizează proprietățile acelor metale care formează baza aliajelor pentru turnarea artistică).

Tabelul 2. Densitatea metalului.

Temperatură de topire.În funcție de punctul de topire, metalul este împărțit în următoarele grupe:

fuzibil(punctul de topire nu depășește 600 o C) - zinc, staniu, plumb, bismut etc.;

cu topire medie(de la 600 o C la 1600 o C) - acestea includ aproape jumătate din metale, inclusiv magneziu, aluminiu, fier, nichel, cupru, aur;

refractar(peste 1600 o C) - wolfram, molibden, titan, crom etc.

Mercurul este un lichid.

Atunci când se realizează turnări artistice, punctul de topire al metalului sau al aliajului determină alegerea unității de topire și a materialului de turnare refractar. Când aditivii sunt introduși într-un metal, punctul de topire, de regulă, scade.

Tabelul 3. Punctele de topire și de fierbere ale metalelor.

Căldura specifică. Aceasta este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura unei unități de masă cu un grad. Capacitatea termică specifică scade odată cu creșterea numărului atomic al unui element din tabelul periodic. Dependența capacității termice specifice a unui element în stare solidă de masa atomică este descrisă aproximativ de legea Dulong și Petit:

m a c m = 6.

Unde, m a- masă atomică; cm- capacitatea termică specifică (J/kg * o C).

Tabelul 4 prezintă capacitatea termică specifică a unor metale.

Tabelul 4. Capacitatea termică specifică a metalelor.

Căldura latentă de fuziune a metalelor. Această caracteristică (Tabelul 5), împreună cu capacitatea termică specifică a metalelor, determină în mare măsură puterea necesară a unității de topire. Topirea unui metal cu punct de topire scăzut necesită uneori mai multă energie termică decât un metal refractar. De exemplu, încălzirea cuprului de la 20 la 1133 o C va necesita o energie termică de o ori și jumătate mai puțină decât încălzirea aceleiași cantități de aluminiu de la 20 la 710 o C.

Tabelul 5. Căldura latentă a metalului

Capacitate termica. Capacitatea termică caracterizează transferul de energie termică dintr-o parte a corpului în alta, sau mai precis, transferul molecular de căldură într-un mediu continuu datorită prezenței unui gradient de temperatură. (Tabelul 6)

Tabelul 6. Coeficientul de conductivitate termică a metalelor la 20 o C

Calitatea turnării artistice este strâns legată de conductivitatea termică a metalului. În timpul procesului de topire, este important nu numai să se asigure o temperatură suficient de ridicată a metalului, ci și să se realizeze o distribuție uniformă a temperaturii pe întregul volum al băii de lichid. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât temperatura este distribuită mai uniform. În timpul topirii cu arcul electric, în ciuda conductibilității termice ridicate a majorității metalelor, diferența de temperatură pe secțiunea transversală a băii ajunge la 70-80 o C, iar pentru un metal cu conductivitate termică scăzută această diferență poate ajunge la 200 o C sau mai mult.

În timpul topirii prin inducție se creează condiții favorabile pentru egalizarea temperaturii.

Coeficientul de dilatare termică. Această valoare, care caracterizează modificarea dimensiunilor unei probe de 1 m lungime atunci când este încălzită cu 1 o C, este importantă pentru prelucrarea smalțului (Tabelul 7)

Coeficienții de dilatare termică ai bazei metalice și ai smalțului trebuie să fie cât mai apropiați posibil, astfel încât smalțul să nu se crape după ardere. Majoritatea emailurilor reprezentând un coeficient solid de oxizi de siliciu și alte elemente au un coeficient scăzut de dilatare termică. După cum a arătat practica, emailurile aderă foarte bine la fier și aur și mai puțin ferm la cupru și argint. Se poate presupune că titanul este un material foarte potrivit pentru emailare.

Tabelul 7. Coeficientul de dilatare termică a metalelor.

Reflectivitatea. Aceasta este capacitatea unui metal de a reflecta unde luminoase de o anumită lungime, care este percepută de ochiul uman ca culoare (Tabelul 8). Culorile metalice sunt prezentate în Tabelul 9.

Tabelul 8. Corespondența dintre culoare și lungimea de undă.

Tabelul 9. Culori metalice.

Metalele pure nu sunt practic utilizate în artele decorative și aplicate. Pentru fabricarea diferitelor produse se folosesc aliaje, ale căror caracteristici de culoare diferă semnificativ de culoarea metalului de bază.

De-a lungul timpului, s-a acumulat o vastă experiență în utilizarea diferitelor aliaje de turnare pentru fabricarea de bijuterii, articole de uz casnic, sculpturi și multe alte tipuri de turnare artistică. Cu toate acestea, relația dintre structura aliajului și reflectivitatea acestuia nu a fost încă dezvăluită.

De la cursul de chimie de clasa a VIII-a, ai deja o idee despre natura legăturii chimice care există în cristalele metalice - legătura metalică. Să ne amintim că la nodurile rețelelor cristaline metalice există atomi și ioni pozitivi ai metalelor, conectați prin electroni externi împărtășiți aparținând întregului cristal. Acești electroni compensează forțele de repulsie electrostatică dintre ionii pozitivi și, prin urmare, le leagă, asigurând stabilitatea rețelei metalice.

Legătura metalică determină toate cele mai importante proprietăți fizice ale metalelor: plasticitate, conductivitate electrică și termică, luciu metalic și alte proprietăți caracteristice acestei clase de substanțe simple.

Plasticitatea este proprietatea unei substanțe de a-și schimba forma sub influență externă și de a păstra forma adoptată după încetarea acestei influențe.

Capacitatea de a fi aplatizat de un impact sau tras într-un fir sub influența forței este cea mai importantă proprietate mecanică a metalelor. Ea stă la baza unei astfel de profesii, respectate de majoritatea popoarelor lumii, ca meseria de fierar. Nu degeaba zeul focului a fost patronul fierăriei printre diferite popoare: printre greci - Hefaistos, printre romani - Vulcan, printre slavi - Svarog.

Plasticitatea metalelor se datorează capacității unor straturi de ioni de atomi din cristale aflate sub influență externă de a se deplasa cu ușurință (parcă alunecă) în raport cu alte straturi fără a rupe legăturile dintre ele (Fig. 26).

Orez. 26.
Deplasarea straturilor într-o rețea cristalină metalică sub influență mecanică

Cele mai ductile sunt aurul, argintul și cuprul. De exemplu, aurul poate fi folosit pentru a face „folie de aur” de 0,003 mm grosime, care este folosită pentru produse de aurire (Fig. 27).

Orez. 27.
Ductilitatea ridicată a aurului este folosită pentru aurirea interioarelor palatului

Conductivitatea electrică ridicată a majorității metalelor se datorează prezenței electronilor mobili în rețelele lor cristaline, care se mișcă direcțional sub influența unui câmp electric (Fig. 28).

Orez. 28.
În rețelele cristaline metalice, electronii mobili se mișcă sub influența unui câmp electric, creând un curent electric

La încălzire, mișcările oscilatorii ale ionilor din cristal cresc, ceea ce împiedică mișcarea direcțională a electronilor și duce la o scădere a conductibilității electrice. Când este răcită, conductivitatea electrică a metalelor crește și aproape de zero absolut se transformă în supraconductivitate. Argintul și cuprul au cea mai mare conductivitate electrică, manganul, plumbul, mercurul și wolframul au cea mai scăzută.

O astfel de proprietate precum conductivitatea termică a metalelor este, de asemenea, asociată cu mobilitatea ridicată a electronilor liberi: ciocnind cu ionii care vibrează în locurile rețelei, electronii schimbă energie cu ei. Pe măsură ce temperatura crește, vibrațiile ionilor sunt transmise prin electroni altor ioni, iar temperatura întregului obiect metalic se egalizează rapid.

Suprafața netedă a metalelor este caracterizată de un luciu metalic - rezultatul reflectării razelor de lumină. Atunci când sunt sub formă de pulbere, majoritatea metalelor își pierd strălucirea, devenind de culoare neagră sau gri, iar numai aluminiul și magneziul își păstrează strălucirea atunci când sunt pudrate. Oglinzile sunt fabricate din aluminiu, argint și paladiu, care au cea mai mare reflectivitate, inclusiv cele folosite la spoturi.

Majoritatea metalelor sunt caracterizate de o culoare albă sau gri. Aurul și cuprul sunt colorate în galben și, respectiv, galben-roșu.

Dintre celelalte proprietăți fizice ale metalelor, duritatea, densitatea și punctul de topire sunt de cel mai mare interes practic.

Toate metalele (cu excepția mercurului) în condiții normale se caracterizează printr-o stare solidă de agregare. Cu toate acestea, duritatea lor este diferită. Cele mai dure sunt metalele din subgrupul secundar din grupa VI (grupa VIB) din tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev. Astfel, cromul este aproape de duritatea diamantului. Cele mai moi sunt metalele din subgrupul principal al grupului I (grupul IA) din tabelul periodic al lui D.I. - metalele alcaline. De exemplu, sodiul și potasiul sunt ușor tăiate cu un cuțit.

Pe baza densității lor, metalele sunt împărțite în ușoare (densitate mai mică de 5 g/cm3) și grele (densitate mai mare de 5 g/cm3). Metalele ușoare includ metale alcaline, alcalino-pământoase și aluminiu. Metalele de tranziție includ scandiu, ytriu și titan. Aceste metale, datorita lejeritatii si refractarii lor, sunt din ce in ce mai folosite in diverse domenii ale tehnologiei.

Cel mai ușor metal este litiul (p = 0,53 g/cm3). Cel mai greu este osmiul (p = 22,6 g/cm3).

Metalele ușoare sunt de obicei cu punct de topire scăzut, galiul se poate topi în palmă, iar metalele grele sunt refractare. Tungstenul are cel mai înalt punct de topire, care este de 3380 °C. Această proprietate a wolframului este folosită la fabricarea lămpilor cu incandescență (Fig. 29, 1). În plus, designul lămpii include încă șapte metale.

Orez. 29.
Lămpi la fabricarea cărora se folosesc diferite metale: 1 - lampă cu incandescență; 2 - lampă cu halogen; 3 - lampă fluorescentă; 4 - Lampa LED

În Federația Rusă, în prezent, ca și anterior în Uniunea Europeană și Statele Unite, s-a luat decizia la nivel de stat de a înlocui lămpile convenționale cu incandescență cu lămpi moderne mai economice și mai durabile, precum halogen, fluorescent și LED. O lampă cu halogen (Fig. 29, 2) este aceeași lampă incandescentă cu un filament de wolfram, umplută cu gaze inerte cu adaos de vapori de halogen (brom sau iod). Fluorescente (Fig. 29, 3) sunt lămpi fluorescente care vă sunt familiare, dar au un dezavantaj semnificativ - conțin mercur și, prin urmare, necesită reguli speciale de eliminare la punctele speciale de colectare. Lămpile cu LED (Fig. 29, 4) sunt cele mai economice și mai durabile (durată de viață de până la 100 de mii de ore), dar până acum și cele mai scumpe dintre lămpi.

Orez. treizeci.
Metalele sunt împărțite în mod convențional în două grupe: feroase (a - fontă; b - oțel); colorat (c - cupru; d - aluminiu)

În tehnologie, după cum știți deja, metalele sunt împărțite în feroase (fier și aliajele sale) și neferoase (toate celelalte, acestea vor fi discutate mai detaliat în paragraful următor) (Fig. 30). Aurul, argintul, platina și unele alte metale sunt clasificate ca metale prețioase (Fig. 31).

Orez. 31.
Metale prețioase: aur (1, 2); platină (3); argint (4, 5);

Cuvinte și concepte noi

Plastic.
Conductivitate electrică și conductivitate termică.
Stralucire metalica.
Duritatea metalelor.
Densitatea metalelor.
Metale ușoare și grele.
Metale feroase și neferoase.
Metale pretioase.

Sarcini pentru munca independentă

Numiți cel mai fuzibil metal.
Ce proprietăți fizice ale metalelor sunt utilizate în tehnologie.
Efectul fotoelectric, adică proprietatea metalelor de a emite electroni sub influența razelor de lumină, este caracteristic metalelor alcaline, de exemplu cesiu. De ce? Unde este folosită această proprietate?
Ce proprietăți fizice ale wolframului stau la baza utilizării sale în lămpile cu incandescență?
Ce proprietăți ale metalelor stau la baza expresiilor literare figurative: „ger de argint”, „zori de aur”, „nori de plumb”?

Scop: Dezvăluirea motivului proprietăților fizice speciale ale metalelor.
Sarcini:
1. Luați în considerare proprietățile fizice ale metalelor;
2. Dezvoltați capacitatea de a distinge proprietățile fizice ale metalelor; definiți proprietăți;
3. Încurajează colectivismul, atenția, acuratețea.
Echipament: PSHE, material vizual „Metale”
Tipul de lecție: învățarea de materiale noi
Metode: verbale, vizuale
Forme de muncă: individuală, colectivă
În timpul orelor
Organizarea timpului
Salutare, verificarea gradului de pregătire a clasei pentru lecție, starea psihologică.
Sondaj pentru teme
Sondaj frontal
1. Ce înseamnă cuvântul „metal”?
2. Câte metale sunt în total în PSHE? Unde sunt situate?
3. Câți electroni sunt în stratul exterior de electroni în atomii elementelor subgrupurilor principale și minore? De ce?
4. Cum sunt conectați atomii de metal între ei?
2. Dictarea chimică
BaCO3, CaO, LiOH, HNO3, SO3, CrO, Fe2O3, NaCl, Al(OH)3, HCl, CaCO3, KNO3
Prezentarea de material nou
Marele om de știință rus M.V Lomonosov a spus asta despre metale: „Metalul este un corp solid, opac și ușor, care poate fi topit la foc și forjat la rece”.
1. Luciul metalic este o proprietate optică a metalelor, determinată de numărul de electroni exteriori. Această proprietate a fost întotdeauna apreciată de oameni și chiar a contribuit la crearea unor imagini artistice vii. Această proprietate se observă numai în cristale, metalele sub formă de pulbere nu au strălucire. Toate metalele sunt strălucitoare, opace și, de obicei, de culoare gri, deoarece spațiul din jurul cristalelor lor este umplut cu gaz de electroni. Când electronii absorb lumina, ei încep să oscileze și să emită unde de radiații care sunt detectate de ochiul uman. Metalele sunt, de asemenea, opace undelor radio: le reflectă. Pe asta se bazează radarul - detectarea obiectelor metalice.
2. Conductivitate electrică și termică. Conductivitatea electrică este determinată de prezența electronilor care se mișcă liber. Argintul și cuprul au cea mai mare conductivitate electrică, urmate de aur, aluminiu și fier. Mercur are cel mai puțin.
Conductivitatea termică este legată de mobilitatea electronilor și de mișcarea vibrațională a particulelor din cristal. Datorită acestor fenomene, temperatura din bucata de metal se egalizează rapid. O lingură de argint se încălzește de 500 de ori mai repede decât un pahar de sticlă.
3. Maleabilitatea și ductilitatea. La impact, metalele nu se sfărâmă în bucăți mici, ci sunt aplatizate și își schimbă forma, de exemplu. predispus la forjare. Acest lucru se întâmplă deoarece straturile individuale de atomi și ioni dintr-un cristal metalic se pot deplasa unul față de celălalt fără a rupe legătura metalică. Electronii se mișcă în întreaga bucată de metal și leagă straturile deplasate.
Plasticitatea metalelor scade în seria: Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.
Aurul este cel mai ductil metal: din 1 g de aur se pot trage până la 2 km de sârmă, iar o foaie cu o suprafață de 50 m2 poate fi rulată dintr-o probă de dimensiunea unui cap de chibrit.
4. Densitatea metalelor este diferită. ρ< 5 г/см3 – легкие (Li, Mn, Al, Ti), ρ >5 g/cm3 – grele (Os, Cr, Zn, Sn, Mn, Fe, Pb, Au, Pt). Cel mai ușor este litiu (ρ = 0,54 g/cm3), cel mai greu este osmiul (ρ = 22,6 g/cm3)
5. Duritate. Metalele sunt dure și moi. Metalele alcaline pot fi tăiate cu un cuțit, iar instrumentele de tăiere și găurire sunt fabricate din wolfram, tantal și crom. Sami hard – crom.
6. Punct de topire. Metalele care se topesc la temperaturi peste 10000C se numesc refractare (wolfram - 33900C), iar mai jos sunt fuzibile (mercur = -390C), cesiul de metal alcalin începe să se topească în mâinile omului (t = 290C)
Aplicație.
Metalul este precizie.
Metalul este puterea
Viteza, altitudinea,
Sclipici și frumusețe.
Metalul nu a intrat imediat în casă,
Nu am folosit imediat o lingură sau o furculiță.
Nu a devenit imediat o cană
Și o jucărie din fabrică.
Calea metalului era lungă:
Geologul a venit primul.
A găsit un munte cu minereu în el.
Și minerii au venit acolo.
Și șoferul sună din claxon -
Minereul va fi livrat la cuptoare la timp.
Și un flux de metal
Curge din cuptoarele de foc.
Lucrarea nu s-a terminat încă:
Vor veni și strungarul și fierarul,
Mecanic și ștanțator
Sudor, operator de frezat.
Și toată lumea va pune munca în metal,
Pentru ca metalul să înceapă să funcționeze.
El ne aduce lumină în fire,
Metal – patine, biciclete,
Metrou, tramvai, ceas deşteptător,
Fier de călcat și frigider. E. Efimovsky.
Unde se folosesc metalele? Ce profesii lucrează oamenii cu metale?
Ex. 1-10 (oral), p. 140
Lucrați în carnetul de muncă ex. 186, 187, 188, pp.58-59
D/z. §29, p. 137-139

Ar putea fi util să citiți: