Алюминий плавится при температуре 660 градусов при этом энергия

Алюминий плавится при температуре 660 градусов при этом энергия

1. При кристаллизации температура твердого тела.

В. не изменяется. Кристаллизация и плавление происходят при неизменной температуре

2. В каких единицах измеряется удельная теплота плавление вещества?

в Дж/кг, так как удельная теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для расплавления 1 кг вещества.

3. Какой ни металлов — алюминий, медь или сталь — расплавится при температуре плавления серебра?

Температуры плавления Аl -660 градусов, Cu — 1085 градусов, стали 1300-1500, серебра 932 градуса. Очевидно, что только у алюминия температура плавления ниже, чем у серебра. Алюминий и расплавится.

4. Сравните внутренние энергии 1кг воды и 1кг льда при температуре 0°С.

Б. Вода имеет большую внутреннюю энергию. Если заморозить 1 кг воды, она превратится в лед и при этом выделится 3,4 * 10⁵ Дж тепла. Именно на столько внутренняя энергия воды больше, чем у льда.

5. Какое количество теплоты выделяется при кристаллизации 1 кг олова, взятого при температуре 232 °С?

Удельная теплота плавления олова примерно 6*10⁴ Дж = 0,6*10⁵ Дж

6. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации цинка массой 5 кг, имеющего температуру 520 °С?

Температура плавления (и кристаллизации) цинка равна

420⁰. Удельная теплота плавления λ — 1,12*10⁵ Дж/кг, удельная теплоемкость c = 400 Дж/кг*К. При остывании на (520⁰ — 420⁰) = 100⁰ выделится тепла

Q = сm(t₂ — t₁) = 400*5*100 = 200000 Дж тепла.

При кристаллизации выделится

Q = m*λ = 5*1,12*10⁵ = 560000 Дж

Суммарно 760 000 Дж =7,6*10⁵ Дж, что примерно 700 кДЖ

7. Какое количество теплоты потребуется для плавления 3 кг льда, имеющего температуру -20 °С?

Для нагрева льда от -20⁰ до 0⁰ понадобится тепла

Q = сm(t₂ — t₁), где с = 2100 Дж/кг*К

Q = 2100*3*20 = 126000 Дж

Для расплавления Q = m*λ = 3*3,4*10⁵ Дж = 10,2*10⁵ Дж

Источник

Как плавить алюминий в домашних условиях

Состав и структура алюминия

Алюминий – это самый распространенный в земной коре металл. Его относят к легким металлам. Он обладает небольшой плотностью и массой. Кроме того, у него довольно низкая температура плавления. В то же время он обладает высокой пластичностью и показывает хорошие тепло- и электропроводные характеристики.


Кристаллическая решетка алюминия


Структура алюминия

Предел прочности чистого алюминия составляет всего 90 МПа. Но, если в расплав добавить некоторые вещества, например, медь и ряд других, то предел прочности резко вырастает до 700 МПа. Такого же результат можно достичь, применяя термическую обработку.

Алюминий, обладающий предельно высокой чистотой – 99,99% производят для использования в лабораторных целях. Для применения в промышленности применяют технически чистый алюминий. При получении алюминиевых сплавов применяют такие добавки, как – железо и кремний. Они не растворяются в расплаве алюминия, а из добавка снижает пластичность основного материала, но в то же время повышает его прочность.

Внешний вид простого вещества

Структура этого металла состоит из простейших ячеек, состоящих из четырех атомов. Такую структуру называют гранецентрической.

Проведенные расчеты показывают, что плотность чистого металла составляет 2,7 кг на метр кубический.

Плавление алюминия

Влияние легирующих элементов и примесей

Добавление в алюминий других элементов, в том числе легирующих, снижает температуру его плавления, точнее – начала его плавления. Так, у некоторых литейных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния и магния температура начала плавления снижается почти до 500 °С. Вообще, понятие «температура плавления» распространяется только на чистые металлы и другие кристаллические вещества. У сплавов же нет определённой температуры плавления: процесс их плавления (и затвердевания) происходит в некотором интервале температур.

Читайте также:  Алюминий сернокислый гост 3758 75 что это

Рисунок 4- Изменение удельного объема чистого металла (алюминия) и сплава этого металла (алюминиевого сплава) [4]

Интервалы температуры плавления

В таблице ниже представлены температуры ликвидуса и солидуса некоторых промышленных деформируемых сплавов. Необходимо иметь в виду, что понятия температур солидус и ликвидус определены для равновесных превращений жидкой фазы в твердую и обратно, то есть при бесконечной длительности процессов. На практике надо делать поправки с учетом скорости нагрева или охлаждения.

Плавление силумина

Не все сплавы имеют интервал между температурами солидус и ликвидус. Такие сплавы называют эвтектическим. Например, у алюминиевого сплава с содержанием 12,5 % кремния точки ликвидуса и солидуса сводятся в точку: этот сплав как и чистые металлы имеет не интервал, а точку плавления. Эта точка и температура называются эвтектическими. Этот сплав относится к знаменитым литейным алюминиево-кремниевым сплавам – силуминам с узким интервалом солидус-ликвидус, что и дает их лучшие литейные свойства.

В двойном сплаве Al-Si температура солидус постоянна и составляет 577 °С. При увеличении содержания кремния температура ликвидус снижается от максимального значения для чистого алюминия 660 °С и до совпадения с температурой солидуса 577 °С при содержании кремния 12,6 %.

Среди других легирующих элементов алюминия сильнее всего понижает температуру плавления магний: эвтектическая температура 450 °С достигается при содержании магния 18,9 %. Медь дает эвтектическую температуру 548 °С, а марганец – всего лишь 658 °С! Большинство сплавов являются не двойными, а тройными и даже четверными. Поэтому при совместном влиянии нескольких легирующих элементов температура солидуса – начала плавления или конца затвердевания может быть еще ниже.

Свойства и характеристики

Алюминий – это металл с серебристо-белой поверхности. Как уже отмечалось, его плотность составляет 2,7 кг/м3. Температура составляет 660°C.

Его электропроводность равняется 65% от меди и ее сплавов. Алюминий и бо́льшая часть сплавов из него стойко воспринимает воздействие коррозии. Это связано с тем, что на его поверхности образуется оксидная пленка, которая и защищает основной материал от воздействия атмосферного воздуха.

В необработанном состоянии его прочность равна 60 МПа, но после добавления определенных добавок она вырастает до 700 МПа. Твердость в этом состоянии достигает 250 по НВ.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением. Для удаления наклепа и восстановления пластичности после обработки алюминиевые детали подвергают отжигу, при этом температура должна лежать в пределах 350°C.

Температура плавления алюминия

Получение алюминиевого расплава, как и многих других материалов, происходит после того, как к исходному металлу подвели тепловую энергию. Она может быть подведена как непосредственно в него, так и снаружи.

Температура плавления алюминия напрямую зависит от уровня его чистоты:

  1. Сверхчистый алюминий плавится при температуре 660, 3°C.
  2. При количестве алюминия 99,5% температура плавления составляет 657°C.
  3. При содержании этого металла в 99% расплав можно получить при 643°C.


Алюминиевый расплав


Процесс получения алюминия

Алюминиевый сплав может включать в свой состав различные вещества, в том числе и легирующие. Их наличие приводит к снижению температуры плавления. Например, при наличии большого количества кремния, температура может понизиться до 500°C. На самом деле понятие температуры плавления относят к чистым металлам. Сплавы не обладают какой-то постоянной температурой плавления. Этот процесс происходит в определенном диапазоне нагрева.

В материаловедении существует понятие – температура солидус и ликвидус.

Первая температура обозначает ту точку, в которой начинается плавление алюминия, а вторая, показывает, при какой температуре, сплав будет окончательно расплавлен. В промежутке между ними сплав будет находиться в кашеобразном состоянии.

Температура плавления чистого алюминия

Плавление алюминия, как и других веществ, происходит при подводе к нему тепловой энергии, снаружи или непосредственно в его объём, как это происходит, например, при индукционном нагреве.

Читайте также:  Вычислите массу азотной кислоты необходимую для взаимодействия с 5 граммами гидроксида алюминия от

Температура плавления алюминия зависит от его чистоты:

  • Температура плавления сверхчистого алюминия 99,996 %: 660,37 °С.
  • При содержании алюминия 99,5 % плавление начинается при 657 °С.
  • При содержании алюминия 99,0 % плавление начинается при 643 °С.

Уменьшение температуры

Перед тем как приступать к плавке металла, можно выполнить определенные операции, которые позволят снизить температуру плавления. Например, иногда расплаву подвергают алюминиевый порошок. В порошкообразном состоянии металл начинает плавиться несколько быстрее. Но при такой обработке возникает реальная опасность того, что при взаимодействии с кислородом, который содержится в атмосфере алюминиевый порошок, начнет окисляться с большим выделением тепла и образования оксидов металла, этот процесс происходит при температуре 2300 градусов. Главное, в этот момент плавления не допустить контакта расплава и воды. Это приведет к взрыву.

Температура плавления металлов

Металлы и неметаллы

Любой кусок металла, например, алюминия, содержит миллионы отдельных кристаллов, которые называются зернами. Каждое зерно имеет свою уникальную ориентацию атомной решетки, но все вместе зерна ориентированы внутри этого куска случайным образом. Такая структура называется поликристаллической.

Аморфные материалы, например, стекло, отличаются от кристаллических материалов, например, алюминия, по двум важным отличиям, которые связаны друг с другом:

  • отсутствие дальнего порядка молекулярной структуры
  • различия в характере плавления и термического расширения.

Различие молекулярной структуры можно видеть на рисунке 1. Слева показана плотно упакованная и упорядоченная кристаллическая структура. Аморфный материал показан справа: менее плотная структура со случайным расположением атомов.

Рисунок 1 – Структура кристаллических (а) и аморфных (б) материалов. Кристаллическая структура: упорядоченная, повторяющаяся и плотная, аморфная структура – более свободно упакованная с беспорядочным расположением атомов.

Плавление металлов

Это различие в структуре проявляется при плавлении металлов, в том числе, плавлении алюминия различной чистоты и его сплавов. Менее плотно упакованные атомы дают увеличение объема (снижение плотности) по сравнению с тем же металлом в твердом кристаллическом состоянии.

Металлы при плавлении испытывают увеличение объема. У чистых металлов это объемное изменение происходит весьма резко и при постоянной температуре – температуре плавления, как это показано на рисунке 2. Это изменение представляет собой разрыв между наклонными линиями по обе стороны от точки плавления. Обе эти наклонные линии характеризуют температурное расширение металла, которое обычно является различным в жидком и твердом состоянии.

Рисунок 2 – Характерное изменение объема чистого металла по сравнению с изменением объема аморфного материала [4]: Tg – температура стеклования (перехода жидкого состояния в твердое); Tm – температура плавления

Теплота плавления

С этим резким увеличением объема при переходе металла из твердого состояния в жидкое связано определенное количество тепла, которое называется скрытой теплотой плавления. Это тепло заставляет атомы терять плотную и упорядоченное кристаллическую структуру. Этот процесс является обратимым, он работает в обоих направлениях – и при нагреве, и при охлаждении.

Равновесная температура плавления

Как было показано выше, чистые кристаллические вещества, например, чистые металлы, имеют характерную температуру плавления, которую часто называют «точкой плавления». При этой температуре это чистое твердое кристаллическое вещество плавится и становится жидкостью. Переход между твердым и жидким состоянием для малых образцов чистых металлов настолько мал, что может измеряться с точностью 0,1 ºС.

Жидкости имеют характерную температуру, при которой они превращаются в твердое вещество. Эту температуру называют температурой затвердевания или точкой затвердевания. Теоретически – в равновесных условиях – равновесная температура плавления твердого вещества является той же самой, что и равновесная температура его затвердевания. На практике можно наблюдать небольшие различия между этими величинами (рисунок 3).


Рисунок 3 – Кривые охлаждения и нагрева чистого металла. Видны явления переохлаждения при охлаждении и перегрева при нагреве. В начале затвердевания наблюдается впадина на кривой охлаждения, что объясняется замедленным началом кристаллизации [4]

Читайте также:  Что выделяется при плавлении алюминия

Температуры ликвидус и солидус

  • Температура начала плавления называется температурой солидус (или точкой солидус)
  • Температура окончания плавления – температурой ликвидус (или точкой ликвидус).

«Солидус» означает, понятно, твердый, а «ликвидус» – жидкий: при температуре солидуса весь сплав еще твердый, а при температуре ликвидуса – весь уже жидкий.

При затвердевании этого сплава из жидкого состояния температура начала кристаллизации (затвердевания) будет та же температурой ликвидус, а окончания кристаллизации – та же температура солидус. При температуре сплава между его температурами солидуса и ликвидуса он находится в полужидком-полутвердом, кашеобразном состоянии.

Процесс плавления в домашних условиях

Относительно низкая температура плавления алюминия позволяет проводить эту операцию в домашних условия. Надо сразу отметить, что в качестве сырья в домашней мастерской использовать порошкообразную смесь слишком опасно. Поэтому в качестве сырья применяют или чушки, или нарезанную проволоку. Если к будущему изделию нет особых требований по качеству, то для плавления можно использовать все, что изготовленного из этого металла.

Плавка алюминия в самодельном горне

При этом не особо важно, будет сырье покрыто краской или нет. Когда происходит плавление алюминия, все посторонние вещества просто выгорят и будут удалены вместе со шлаком.

Для получения качественного результата плавки необходимо использовать материалы, которые называют флюсами. Они призваны решать задачу по связыванию и удалению из расплава посторонних примесей и загрязнений.

Средства защиты

Домашний мастер, решивший в домашних условиях выполнять плавление алюминия должен отдавать себе отчет в том, что это довольно опасный процесс. И поэтому без применения средств защиты не обойтись. В частности, должны быть использованы перчатки, фартук, очки. Дело в том, что температура расплава лежит в пределах 600 градусов. Поэтому имеет смысл использовать средства защиты, которые применяют сварщики.

Использование средств защиты при плавке алюминия

Кстати, при плавлении алюминия и использовании очищающих химикатов необходимо защищать органы дыхания от продуктов их сгорания.

Источник

Алюминий плавится при температуре 660 градусов при этом энергия

1. При кристаллизации температура твердого тела.

В. не изменяется. Кристаллизация и плавление происходят при неизменной температуре

2. В каких единицах измеряется удельная теплота плавление вещества?

в Дж/кг, так как удельная теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для расплавления 1 кг вещества.

3. Какой ни металлов — алюминий, медь или сталь — расплавится при температуре плавления серебра?

Температуры плавления Аl -660 градусов, Cu — 1085 градусов, стали 1300-1500, серебра 932 градуса. Очевидно, что только у алюминия температура плавления ниже, чем у серебра. Алюминий и расплавится.

4. Сравните внутренние энергии 1кг воды и 1кг льда при температуре 0°С.

Б. Вода имеет большую внутреннюю энергию. Если заморозить 1 кг воды, она превратится в лед и при этом выделится 3,4 * 10⁵ Дж тепла. Именно на столько внутренняя энергия воды больше, чем у льда.

5. Какое количество теплоты выделяется при кристаллизации 1 кг олова, взятого при температуре 232 °С?

Удельная теплота плавления олова примерно 6*10⁴ Дж = 0,6*10⁵ Дж

6. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации цинка массой 5 кг, имеющего температуру 520 °С?

Температура плавления (и кристаллизации) цинка равна

420⁰. Удельная теплота плавления λ — 1,12*10⁵ Дж/кг, удельная теплоемкость c = 400 Дж/кг*К. При остывании на (520⁰ — 420⁰) = 100⁰ выделится тепла

Q = сm(t₂ — t₁) = 400*5*100 = 200000 Дж тепла.

При кристаллизации выделится

Q = m*λ = 5*1,12*10⁵ = 560000 Дж

Суммарно 760 000 Дж =7,6*10⁵ Дж, что примерно 700 кДЖ

7. Какое количество теплоты потребуется для плавления 3 кг льда, имеющего температуру -20 °С?

Для нагрева льда от -20⁰ до 0⁰ понадобится тепла

Q = сm(t₂ — t₁), где с = 2100 Дж/кг*К

Q = 2100*3*20 = 126000 Дж

Для расплавления Q = m*λ = 3*3,4*10⁵ Дж = 10,2*10⁵ Дж

Источник