- История на откриването
- Алуминиева руда
- Ролята на електрическата енергия в производството
- Алуминиеви свойства
- Таблици със свойства на алуминий и мед
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Трудно е да си представим съвременния свят без метал като алуминий. Благодарение на такива качества като лекота, устойчивост на корозия, здравина и способност за влизане в връзки с други метали, алуминият се превърна в най-важния структурен материал на XX и XXI век.
Този сребърен метал се използва в много индустрии: в автомобилната индустрия, авиационното производство, в строителството и, разбира се, в енергетиката. Алуминият е 13-ти елемент в периодичната таблица на Дмитрий Иванович Менделеев. В момента се изчислява, че той представлява около 8% от общата маса на твърдата земна кора и е третият химичен елемент от гледна точка на разпространението на планетата Земя, който дава път само на кислород и силиций.
История на откриването
Но тъй като алуминият има висока химическа активност, в чиста форма той на практика не се среща в природата, затова, за разлика от много други метали, станал известен едва в началото на 19-ти век, когато алуминият е бил официално получен.
През 1824 г. датският физик в процеса на електролиза първо получава алуминий. Въпреки че металът съдържа примеси на живак и калий, този случай е първият доказан случай на производство на алуминий в лабораторията.
Името на учения, който е довел до революционния метод, е Ханс Кристиан Ерстед. Но за разработването на технологии за производството му в промишленото производство са необходими почти половин век. Най-естественият алуминий се намира в стипца минерали. Благодарение на този минерал алуминият е получил името си, което на латински звучи Alumen.
Алуминиева руда
В съвременния свят при производството на алуминий се използва алуминиева руда, широко разпространена в природата - боксит. Бокситните скали са глинести скали, които включват различни хидроксидни модификации с примеси като хром, силиций, титан, сяра, ванадий, магнезиеви карбонатни соли, калций и желязо.
В боксит може да се намери почти половината от химичните елементи на периодичната таблица. Стойността на тази руда се крие във факта, че освен един тон алуминий, добит от четири тона боксит, примесите са ценни и за промишлеността. Бял прах, алуминиев оксид (Al2O3), който също се нарича "алуминиев оксид", се получава от боксит по време на преработката. Той е от двуалуминиев триокис чрез електролиза в съвременните предприятия, произвеждащи метал.
Ролята на електрическата енергия в производството
С производството на алуминий се изразходва огромно количество електроенергия. За да получи един тон метал, енергията се изразходва толкова много, че ще е достатъчна за нуждите на 100-етажна сграда за цял месец. А именно, 15 MW * h. Ето защо повечето алуминиеви централи са разположени в близост до водноелектрически централи, атомни електроцентрали или имат собствени топлоелектрически централи, както и развита структура на електроенергийните системи и мрежи.
Алуминиеви свойства
Алуминият има рядка комбинация от свойства като:
- малко тегло;
- пластмаса, електрическа проводимост;
- способността да се образуват сплави с други метали.
Повърхността на алуминия винаги е покрита с много тънък оксиден филм, който е много издръжлив и не позволява на алуминия да корозира. Този материал, както горещ, така и студен, се обработва лесно чрез налягане. Такива методи на обработка като валцуване, щамповане, рисуване често се правят в предприятието при производството на определени части.
Друга стойност на алуминия е, че е нетоксичен, не гори и не се нуждае от допълнително оцветяване: това прави използването му в автомобилната и авиационната промишленост незаменим елемент. Устойчивостта на алуминия е изненадваща: възможно е да се направи лист и много тънка тел с дебелина само 4 микрона, а дебелината на фолиото е три пъти по-тънка от човешка коса.
Благодарение на способността на алуминия да образува съединения с голяма група химични елементи, се появи голяма група сплави. Например, комбинация от алуминий и цинк се използва за създаване на кутии за различни видове таблети и телефони, алуминий в комбинация с магнезий и силиций се използва в производството на различни видове двигатели, като част от шасито и различни двигатели. Различни сплави се използват в енергетиката.
Съвременната наука продължава да изучава и изобретява най-новите видове алуминиеви сплави. Днес няма индустрия, в която да не се използва алуминий. Може да се каже, че такива индустрии като авиация, космическа, енергийна, автомобилна, хранителна, електронна са получили своето съвременно развитие благодарение на алуминия и неговите сплави.
Да не говорим за такова важно свойство като топлинна проводимост. В крайна сметка, това свойство на метал се изисква при производството на отоплителни системи, електрически продукти, в автомобилната и авиационна промишленост, в производството на спирачни системи и други подобни. Топлинният капацитет е процес на прехвърляне на топлинна енергия във физически тела или частици от горещи към студени обекти, основани на закона на Фурие. Конкурентът на алуминия в тази област е мед.
И така, кой метал има висока топлопроводимост? Това не е съвсем ясен въпрос. Известно е, че алуминият е по-малко топлопроводим от медта при средни температури, но когато става дума за ниски температури, а именно при 50 K, то топлопроводимостта на алуминия се увеличава значително, докато медта има по-ниска топлопроводимост. Точката на топене на алуминия е 933.61 К, което е около 660 ° С, при което А1 свойства, като топлопроводимост и плътност, намаляват.
Плътността на сребристия метал се определя от нейната температура и зависи от нейното състояние. Така, при температура от 27 ° С, плътността на алуминия, съответно, е равна на 2697 kg / m 3, а при температура на топене 660 ° C, неговата плътност е равна на 2368 kg / m 3 . Намаляването на плътността на метала в зависимост от температурата се дължи на разширяването му с директно отопление.
Таблици със свойства на алуминий и мед
След това ще разгледаме таблиците на физичните свойства и термичната проводимост на алуминий и мед при различни температури.
- плътност на Cu и Al, kg / тз;
- специфична топлина Cu и Al, J / (kg · K);
- топлинна дифузия на Cu и Al, т2 / s;
- топлинна проводимост на Cu и Al, W / (m · K);
- електрическо съпротивление Cu и Al, Ohm · m;
- Функция Лоренц Cu и Al;
Таблица на физичните свойства на алуминия
| Т, К | kg / m 3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m · K) | Ом · м | L / L0 |
| 50 | - | - | 358 | 1350 | 0.0478 / 0.0476 | - |
| 100 | 2.725 | 483, 6 | 228 | 300, 4 / 302 | 0.442 / 0.440 | - |
| 200 | 2715 | 800, 2 | 109 | 236.8 / 237 | 1.587 / 1.584 | 0.78 |
| 300 | 2.697 | 903, 7 | 93.8 | 235.9 / 237 | 2.733 / 2.733 | 0.88 |
| 400 | 2.675 | 951, 3 | 93.6 | 238.8 / 240 | 3.866 / 3.875 | 0.94 |
| 500 | 2.665 | 991, 8 | 88.8 | 234.7 / 236 | 4.995 / 5.020 | 0.96 |
| 600 | 2.652 | 1036.7 | 83.7 | 230.1 / 230 | 6.130 / 6.122 | 0.95 |
| 700 | 2.626 | 1090.2 | 78.4 | 224.4 / 225 | 7.350 / 7.322 | 0.96 |
| 800 | 2.595 | 1153.8 | 73.6 | 220.4 / 218 | 8.700 / 8.614 | 0.97 |
| 900 | 2560 | 1228.2 | 69.2 | 217, 6 / 210 | 10.18 / 10.005 | 0.99 |
| 933.61s | 2.550 | 1255.8 | 68.0 | 217, 7 / 208 | 10.74 / 10.565 | 1 |
| 933.61l | 2.368 | 1176.7 | 35.2 | 98.1 | - 24.77 | 1.06 |
| 1000 | 2.350 | 1176.7 | 36.4 | 100, 6 | - 25.88 | 1.06 |
| 1200 | 2.290 | 1176.7 | 39.5 | 106, 4 | - 28, 95 | 1.04 |
| 1400 | - | 1176.7 | 42.4 | - | - 31.77 | - |
| 1600 | - | 1176.7 | 44.8 | - | - 34.40 | - |
| 1800 | - | 1176.7 | 46.8 | - | - 36.93 | - |
Таблица на физичните свойства на медта
| Т, К | kg / m 3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m · K) | Ом · м | L / L0 |
| 50 | - | - | - | 1250 | 0.0518 | - |
| 100 | - | - | - | 482 | 0.348 | - |
| 200 | - | - | 130 | 413 | 1048 | - |
| 300 | 8933 | 385, 0 | 117 | 401.9 / 401 | 1.725 | 0.945 |
| 400 | 8.870 | 3.97.7 | 111 | 391.5 / 393 | 2.402 | 0961 |
| 500 | 8628 | 408, 0 | 107 | 385.4 / 386 | 3.090 | 0.976 |
| 600 | 8779 | 416, 9 | 103 | 376.9 / 379 | 3.792 | 0.976 |
| 700 | 8726 | 425, 1 | 99.7 | 369.7 / 373 | 4514 | 0.976 |
| 800 | 8656 | 432, 9 | 96.3 | 360.8 / 366 | 5.262 | 0.973 |
| 900 | 8622 | 441, 7 | 93.3 | 355.3 / 359 | 6041 | 0.979 |
| 1000 | 8567 | 451, 4 | 90.3 | 349.2 / 352 | 6868 | 0.979 |
| 1100 | 8509 | 464, 3 | 85.5 | 337.6 / 346 | 7717 | 0972 |
| 1200 | 8451 | 480, 8 | 80.6 | 327.5 / 339 | 8626 | 0.970 |
| 1300 | 8394 | 506, 5 | 75.8 | 322.1 / 332 | 9592 | 0972 |
| 1357.6s | 8361 | 525, 2 | 72.3 | 317 | 10171 | 0972 |
| 1357.6l | 8.00 | 513, 9 | 41.2 | 175 | 21.01 | 1.08 |
| 1400 | 7.98 | 513, 9 | 42.7 | 175 | 21.43 | 1.08 |
От всичко гореизложено ясно се вижда, че алуминият е един от приоритетните метали в промишлеността, но има още едно свойство: този метал и неговите сплави могат да се стопят повече от веднъж, без да се губят неговите характеристики. Наред с други неща, той е по-икономичен от добива на руда. Така, при едно спестяване на електроенергия надвишава 14 kW / h. Изчислено е, че в момента се използват 75% от алуминия и неговите сплави, които се добиват през цялото време.