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Superficie e energia interna del metallo

I prodotti in metallo costituiscono la base di base per il supporto dell'infrastruttura delle comunicazioni ingegneristiche, servono come materie prime per l'industria della costruzione e la costruzione delle macchine. In ognuna di queste aree, l'uso di tali elementi è associato ad un'alta responsabilità. Le strutture di installazione e comunicazione sono influenzate da carichi chimici e meccanici, che richiedono un'analisi primaria delle proprietà del materiale. Per comprendere i parametri operativi, viene utilizzato un concetto, come l'energia di un metallo, che determina il comportamento di un singolo elemento o struttura in varie condizioni operative.

Energia libera

Molti processi nella struttura dei prodotti in metallo sono determinati dalle caratteristiche dell'energia libera. La presenza nel materiale degli ioni con tale potenziale porta al loro trasferimento ad altri mezzi. Ad esempio, nel corso dell'interazione con soluzioni contenenti ioni analoghi, gli elementi metallici entrano nella miscela di contatto. Ma questo avviene nei casi in cui l'energia libera dei metalli supera quelli in soluzione. Di conseguenza, si può formare un campo elettrico positivo del doppio campo elettrico a causa degli elettroni liberi che rimangono vicino alla superficie metallica. Rafforzare questo campo agisce anche come barriera al passaggio di nuovi ioni, creando così un limite di fase che impedisce le transizioni degli elementi. Il processo di tale spostamento continua fino a quando non si raggiunge la differenza di potenziale limitante nel campo appena formato. Il limite di picco è determinato dall'equilibrio delle potenziali differenze nella soluzione e nel metallo.

Energia di superficie

Quando nuove molecole arrivano sulla superficie metallica, vengono sviluppate zone libere. Durante la migrazione, le molecole occupano la superficie dei microcrack e le aree di separazione dei piccoli granuli – questi sono i segmenti del reticolo cristallino. In un simile schema, la superficie libera cambia energia, che diminuisce. Nei corpi solidi è anche possibile osservare processi di agevolazione del flusso di plastica sulle superfici superficiali. Di conseguenza, l'energia di superficie dei metalli è determinata dalle forze di attrazione delle molecole. Qui vale la pena notare la grandezza della tensione superficiale, che dipende da diversi fattori. In particolare, è determinata dalla geometria delle molecole, dalle loro forze e dal numero di atomi della struttura. Anche l'ubicazione delle molecole nello strato superficiale è importante.

Tensione superficiale

Tipicamente, i processi di tensione si verificano nei media eterogenei che si differenziano nell'interfaccia delle fasi immiscibili. Ma va notato che insieme alla tensione, altre proprietà di superficie si manifestano anche a causa dei parametri della loro interazione con altri sistemi. La combinazione di queste proprietà determina la maggior parte degli indicatori tecnologici del metallo. A sua volta, l'energia del metallo, dal punto di vista della tensione superficiale, può determinare i parametri della coalescenza delle goccioline nelle leghe. I tecnici, dunque, rivelano le caratteristiche dei refrattari e dei flussi, nonché la loro interazione con il mezzo metallico. Inoltre, le proprietà della superficie influenzano la velocità dei processi termotecnici, tra cui l'evoluzione dei gas e la formazione di schiuma di metalli.

Zonizzazione dell'energia e proprietà del metallo

È già stato notato che la configurazione della distribuzione delle molecole lungo la struttura della superficie metallica può determinare le caratteristiche individuali del materiale. In particolare, la riflessione specifica di molti metalli, così come la loro opacità, sono determinati dalla distribuzione dei livelli di energia. L'accumulo di energie a livelli liberi e occupati contribuisce alla ripartizione di qualsiasi quantum a due livelli di energia. Uno di loro sarà nella fascia di valenza e l'altra nelle aree di conduzione. Non si può dire che la distribuzione di energia degli elettroni in un metallo sia stazionaria e non implica alcun cambiamento. Gli elementi della banda di valenza, per esempio, possono assorbire i quanti leggeri, migrando alla banda di conduzione. Di conseguenza, la luce è assorbita, non riflessa. Per questo i metalli hanno una struttura opaca. Quanto alla luminosità, è causato dal processo di emissione luminosa quando i ritorni elettroni attivati dalla radiazione a bassi livelli di energia.

Energia interna

Questo potenziale è formato dall'energia dello ione, e anche dal movimento termico degli elettroni di conduzione. Indirettamente, questo valore è caratterizzato dalle cariche intrinseche delle strutture metalliche. In particolare, per l'acciaio in contatto con elettroliti, il suo potenziale è automaticamente impostato. Molti processi sfavorevoli sono associati ai cambiamenti nell'energia interna . Ad esempio, in questo indicatore è possibile determinare fenomeni di corrosione e di deformazione. In questi casi, l'energia interna del metallo provoca la presenza di micro- e macrofrequenze nella struttura. Inoltre, la dissipazione parziale di una determinata energia sotto l'azione della stessa corrosione assicura una perdita di una certa frazione del potenziale. Nella pratica del funzionamento dei prodotti in metallo i fattori negativi della modifica dell'energia interna possono manifestarsi sotto forma di distruzione strutturale e di plasticità ridotta.

L'energia di un elettrone in un metallo

Quando si descrive l'aggregato di particelle che interagiscono tra loro in un solido concetto quantico meccanico dell'energia degli elettroni. Di solito vengono utilizzati valori discreti che determinano la natura della distribuzione di questi elementi sui livelli di energia. Secondo i requisiti della teoria quantistica, la misura dell'energia elettrona viene eseguita in voltaggio elettronico. Si ritiene che nei metalli il potenziale elettronico sia di due ordini di grandezza superiore all'energia, calcolato dalla teoria cinetica dei gas a temperatura ambiente. In questo caso, l'energia dell'uscita di elettroni da metalli e, in particolare, la velocità degli elementi non dipende dalla temperatura.

L'energia di un ione in un metallo

Calcolo dell'energia degli ioni consente di determinare le caratteristiche del metallo nei processi di fusione, sublimazione, deformazione, ecc. In particolare, i tecnici identificano la resistenza alla trazione e l'elasticità. Per fare questo, introdurremo il concetto di un reticolo cristallino in cui si trovano gli ioni. Il potenziale di energia dello ione viene solitamente calcolato tenendo conto del suo possibile effetto distruttivo sulla materia cristallina con la formazione di particelle composite. Lo stato degli ioni può essere influenzato dall'energia cinetica degli elettroni esposti dai metalli durante la collisione. Poiché nelle condizioni di aumentare la potenziale differenza nel mezzo degli elettrodi fino a migliaia di volt, la velocità del movimento delle particelle aumenta in modo significativo, il potenziale accumulato è sufficiente per dividere le molecole di conteggio in ioni.

Potenza di comunicazione

I metalli sono caratterizzati da tipi di connessione misti. I legami covalenti e ionici non hanno una forte distinzione e spesso si sovrappongono l'uno con l'altro. Così, il processo di indurimento di un metallo sotto l'azione di doping e di deformazione plastica è spiegato solo dal flusso di un legame metallico in un'interazione covalente. Indipendentemente dal tipo di questi collegamenti, tutti sono definiti come processi chimici. Allo stesso tempo, ogni collegamento ha energia. Ad esempio, le interazioni ioniche, elettrostatiche e covalenti possono fornire un potenziale di 400 kJ. L'energia specifica dipenderà dall'energia del metallo quando interagisce con diversi supporti e con carichi meccanici. I legami metallici possono essere caratterizzati da diversi indicatori di resistenza, ma in nessuna manifestazione non saranno paragonabili a proprietà simili in media covalenti e ioniche.

Proprietà di legami metallici

Una delle qualità primarie che caratterizzano l'energia legante è la saturazione. Questa proprietà determina lo stato delle molecole e, in particolare, la loro struttura e composizione. In un metallo le particelle esistono in forma discreta. In precedenza, la teoria dei legami di valenza è stata utilizzata per comprendere le proprietà operative dei composti complessi , ma negli ultimi anni ha perso il suo significato. Con tutti i suoi vantaggi, questo concetto non spiega una serie di importanti proprietà. Tra questi, possiamo notare gli spettri di assorbimento in composti, qualità magnetiche e altre caratteristiche. Ma quando si calcola l'energia della superficie nei metalli, si può identificare una proprietà come l'infiammabilità. Determina la capacità di accendere le superfici metalliche senza detonare gli attivatori.

Stato dei metalli

La maggior parte dei metalli sono caratterizzati da una configurazione di valenza con struttura elettronica. A seconda delle proprietà di questa struttura, viene anche determinato lo stato interno del materiale. Sulla base di questi indicatori e tenendo conto delle relazioni, è possibile trarre conclusioni sui valori del punto di fusione di un particolare metallo. Ad esempio, i metalli morbidi, tra cui l'oro e il rame, hanno un punto di fusione più basso. Ciò è spiegato dalla diminuzione del numero di elettroni non collegati dagli atomi. D'altra parte, i metalli morbidi hanno una elevata conducibilità termica, che a sua volta è dovuta all'elevata mobilità degli elettroni. A proposito, l'energia accumulante del metallo in condizioni di conducibilità ottimale degli ioni, fornisce elevata conducibilità elettrica a causa di elettroni. Questa è una delle caratteristiche di prestazione più importanti, determinate dallo stato metallico.

conclusione

Le proprietà chimiche dei metalli determinano in gran parte le loro qualità tecniche e fisiche. Ciò consente agli esperti di concentrarsi sulle prestazioni energetiche del materiale, in termini di possibilità di utilizzo in determinate condizioni. Inoltre, l'energia del metallo non può sempre essere considerata indipendente. Cioè, il suo potenziale può variare a seconda della natura dell'interazione con altri media. Il rapporto più espressivo delle superfici metalliche con altri elementi è l'esempio dei processi di migrazione, quando si verifica il riempimento di livelli di energia liberi.