I metalli puri hanno una conduttività elettrica e termica superiore a quella di che cosa?
doc-648
Legare un metallo è fatto combinandolo con uno o più altri metalli o non-metalli che spesso ne esaltano le proprietà. Ad esempio, l' acciaio è più resistente del ferro, il suo elemento primario. La conducibilità elettrica e termica delle leghe è solitamente inferiore a quella dei metalli puri. Le proprietà fisiche, come densità, reattività, modulo di Young di una lega non possono differire notevolmente da quelle dei suoi elementi, ma le proprietà tecniche come la resistenza alla trazione e al taglio possono essere sostanzialmente diverse da quelle dei materiali costituenti. Questo è a volte un risultato delle dimensioni degli atomi nella lega, perché gli atomi più grandi esercitano una forza di compressione sugli atomi vicini, e gli atomi più piccoli esercitano una forza di trazione sui vicini, aiutando la lega a resistere alla deformazione. Talvolta le leghe possono presentare notevoli differenze di comportamento anche quando sono presenti piccole quantità di un elemento. Ad esempio, le impurità nelle leghe ferromagnetiche semiconduttrici portano a proprietà diverse, come previsto per la prima volta da White, Hogan, Suhl, Tian Abrie e Nakamura. Alcune leghe sono realizzate fondendo e mescolando due o più metalli. Il bronzo, una lega di rame e stagno, fu la prima lega scoperta, durante il periodo preistorico ormai noto come l' età del bronzo; era più difficile del rame puro e originariamente utilizzata per la fabbricazione di strumenti e armi, ma fu successivamente sostituita da metalli e leghe con proprietà migliori. In tempi più tardi il bronzo è stato utilizzato per ornamenti, campane, statue e cuscinetti. L' ottone è una lega di rame e zinco.
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doc-3793
La morbidezza del rame spiega in parte la sua elevata conducibilità elettrica (59,6×106 S/m) e quindi anche l' alta conducibilità termica, che sono il secondo più alto (in argento) tra i metalli puri a temperatura ambiente. Questo perché la resistività al trasporto degli elettroni nei metalli a temperatura ambiente deriva principalmente dalla dispersione di elettroni sulle vibrazioni termiche del reticolo, relativamente deboli per un metallo morbido. La densità di corrente massima ammissibile del rame all' aria aperta è di circa 3,1×106 A/m2 di sezione trasversale, al di sopra della quale inizia a riscaldare eccessivamente. Come per altri metalli, se il rame viene posto contro un altro metallo, si verifica corrosione galvanica.
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doc-641
Una lega è una miscela di elementi chimici puri o piuttosto puri, che forma una sostanza impura (miscela) che mantiene le caratteristiche di un metallo. Una lega si distingue da un metallo impuro, come il ferro battuto, in quanto, con una lega, le impurità aggiunte sono solitamente desiderabili e tipicamente hanno qualche vantaggio utile. Le leghe sono ottenute mescolando due o più elementi, di cui almeno uno metallico. Questo è solitamente chiamato il metallo primario o il metallo base, e il nome di questo metallo può essere anche il nome della lega. Gli altri componenti possono essere o meno metalli ma, se miscelati con la base fusa, saranno solubili, dissolvendosi nella miscela.
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doc-13511
Nell' ex Unione Sovietica, la trazione elettrica alla fine è diventata un po' più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al gasolio. In parte a causa della produzione inefficiente di energia elettrica nell' URSS (solo il 20,8% di efficienza termica nel 1950 contro il 36,2% nel 1975), nel 1950 la trazione diesel era circa il doppio di quella elettrica (in termini di tonnellate/km di carico netto per kg di carburante). Ma mentre l' efficienza della produzione di energia elettrica (e quindi della trazione elettrica) è migliorata, intorno al 1965 le ferrovie elettriche divennero più efficienti del gasolio. Dopo la metà degli anni Settanta, l' elettricità consumava circa il 25% in meno di carburante per tonnellata-km. Tuttavia, i diesel sono stati utilizzati principalmente su linee a binario singolo con una buona quantità di traffico "in modo che il minor consumo di carburante dell' elettricità possa essere in parte dovuto a migliori condizioni operative sulle linee elettrificate (come la doppia inseguimento) piuttosto che all' efficienza energetica intrinseca. Tuttavia, il costo del gasolio è stato di circa 1,5 volte superiore (per unità di contenuto di energia termica) a quello del combustibile utilizzato nelle centrali elettriche (che producevano energia elettrica), rendendo così le ferrovie elettriche ancora più efficienti dal punto di vista dei costi energetici. elettrico.
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doc-642
Quando la lega si raffredda e solidifica (cristallizza), le sue proprietà meccaniche sono spesso molto diverse da quelle dei suoi singoli costituenti. Un metallo normalmente molto morbido e malleabile, come l' alluminio, può essere modificato legandolo con un altro metallo morbido, come il rame. Sebbene entrambi i metalli siano molto morbidi e duttili, la lega di alluminio risultante sarà molto più dura e resistente. L' aggiunta di una piccola quantità di carbonio non metallico al ferro produce una lega chiamata acciaio. Grazie alla sua resistenza e tenacità molto elevate (che è molto più elevata del ferro puro) e alla sua capacità di essere notevolmente alterata dal trattamento termico, l' acciaio è una delle leghe più comuni nell' uso moderno. Aggiungendo cromo all' acciaio, la sua resistenza alla corrosione può essere migliorata, creando acciaio inossidabile, mentre l' aggiunta di silicio ne altera le caratteristiche elettriche, producendo acciaio al silicio.
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doc-7867
Le lampade ad incandescenza sono carichi resistivi quasi puri con un fattore di potenza pari a 1. Ciò significa che la potenza effettivamente consumata (in watt) e la potenza apparente (in volt) sono uguali. Le lampadine a incandescenza sono di solito commercializzate in base all' energia elettrica consumata. Ciò si misura in watt e dipende principalmente dalla resistenza del filamento, che a sua volta dipende principalmente dalla lunghezza, dallo spessore e dal materiale del filamento. Per due lampadine della stessa tensione, tipo, colore e chiarezza, la lampadina di potenza superiore dà più luce.
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doc-646
Anche se una lega è tecnicamente un metallo impuro, quando si fa riferimento alle leghe, il termine "impurità" di solito denota quegli elementi che non sono desiderati. Queste impurità si trovano spesso nei metalli comuni o nei solventi, ma possono anche essere introdotte durante il processo di legatura. Per esempio, lo zolfo è una comune impurità nell' acciaio. Lo zolfo si combina facilmente con il ferro per formare solfuro di ferro, che è molto fragile, creando punti deboli nell' acciaio. Litio, sodio e calcio sono impurità comuni nelle leghe di alluminio, che possono avere effetti negativi sull' integrità strutturale dei pezzi fusi. Al contrario, i metalli puri che contengono semplicemente impurità indesiderate sono spesso chiamati "metalli impuri" e di solito non vengono chiamati leghe. L' ossigeno, presente nell' aria, si combina prontamente con la maggior parte dei metalli per formare ossidi di metallo, soprattutto alle temperature più elevate incontrate durante la legatura. Durante il processo di legatura si presta spesso molta attenzione a rimuovere le impurità in eccesso, utilizzando fondenti, additivi chimici o altri metodi di metallurgia estrattiva.
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doc-649
Le leghe sono spesso fatte per alterare le proprietà meccaniche del metallo base, per indurre durezza, tenacità, duttilità o altre proprietà desiderate. La maggior parte dei metalli e delle leghe può essere temprata creando difetti nella loro struttura cristallina. Questi difetti sono creati durante la deformazione plastica, come il martellamento o la flessione, e sono permanenti a meno che il metallo non sia ricristallizzato. Tuttavia, alcune leghe possono alterare le loro proprietà anche attraverso il trattamento termico. Quasi tutti i metalli possono essere ammorbiditi da ricottura, che ricristallizza la lega e ripara i difetti, ma non come molti possono essere indurito da riscaldamento e raffreddamento controllati. Molte leghe di alluminio, rame, magnesio, titanio e nichel possono essere rinforzate in una certa misura con un qualche metodo di trattamento termico, ma poche rispondono allo stesso grado dell' acciaio.
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doc-3779
Nonostante la concorrenza di altri materiali, il rame rimane il conduttore elettrico preferito in quasi tutte le categorie di cavi elettrici, con la principale eccezione della trasmissione elettrica aerea, dove l' alluminio è spesso preferito. Il filo di rame è utilizzato nella produzione di energia, trasmissione di potenza, distribuzione di energia, telecomunicazioni, circuiti elettronici e innumerevoli tipi di apparecchiature elettriche. Il cablaggio elettrico è il mercato più importante per l' industria del rame. Ciò include cavi per edifici, cavi per le comunicazioni, cavi per la distribuzione di energia, cavi per elettrodomestici, cavi e cavi per automobili e magneti. Circa la metà di tutto il rame estratto in miniera viene utilizzato per la produzione di fili elettrici e conduttori di cavi. Molti dispositivi elettrici si basano sul cablaggio in rame a causa della sua moltitudine di proprietà benefiche intrinseche, come l' alta conducibilità elettrica, resistenza alla trazione, duttilità, resistenza allo scorrimento (deformazione), resistenza alla corrosione, bassa espansione termica, alta conducibilità termica, saldabilità e facilità di installazione.
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doc-5272
L' energia totale di un sistema può essere suddivisa e classificata in vari modi. Per esempio, la meccanica classica distingue tra l' energia cinetica, che è determinata dal movimento di un oggetto attraverso lo spazio, e l' energia potenziale, che è funzione della posizione di un oggetto all' interno di un campo. Può anche essere conveniente per distinguere l' energia gravitazionale, l' energia termica, diversi tipi di energia nucleare (che utilizzano i potenziali dalla forza nucleare e la forza debole), energia elettrica (dal campo elettrico), e l' energia magnetica (dal campo magnetico), tra gli altri. Molte di queste classificazioni si sovrappongono; ad esempio, l' energia termica è generalmente costituita in parte da energia cinetica e in parte da energia potenziale.
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doc-7691
L' idrogeno è comunemente utilizzato nelle centrali elettriche come refrigerante nei generatori a causa di una serie di proprietà favorevoli che sono il risultato diretto delle sue molecole diatomiche leggere. Questi includono bassa densità, bassa viscosità e massima conducibilità termica e termica specifica di tutti i gas.
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