Что такое теплоемкость и ее показатель для меди

Понятие удельной теплоемкости

Если необходимо рассчитать количество теплоты, которое понадобится для изменения состояния вещества, физиками используют понятие удельной теплоемкости. Общепринятым считается обозначение этого показателя латинской буквой С, измеряется он в джоулях на один килограмм и на градус Кельвина — Дж/кг К. При расчете показателя необходимо иметь в виду начальную температуру вещества, а также величину постоянного давления и постоянного объема. Формула удельной теплоемкости представляет собой отношение количества теплоты Q к массе вещества m, нагреваемого при температуре Т, но с учетом разности конечной и начальной ΔТ (дельта Т). Рассчитанная по этой формуле удельная теплоемкость меди составляет 385 Дж/кг К, при 20 — 100 ºС.

Для чего нужно знать удельную теплоемкость металла

В промышленности наряду с чистым металлолом, довольно широко применяют различные сплавы, дополняя друг друга, вещества улучшают свои характеристики. В чистом виде медь используют для проводников электричества, такой вид металла называют электролитом и классифицируют маркой МО. В остальных областях применения меди, ее используют с добавлением различного рода примесей. Для получения однородного состава необходимо подвергнуть металл термической обработке, вот на этом этапе и необходимы знания удельной теплоемкости. У разных веществ она имеет различные показатели, разрабатывая технологический процесс необходимо учитывать, что металлы будут подвергаться различной степени нагрева, а смешивание производить, когда они достигнут одинакового состояния. Медь имеет относительно низкую теплоемкость и находится в одном ряду с такими металлами, как латунь, цинк, железо.

Виды медных сплавов

Наиболее часто в производстве используют следующие виды примесей к меди:

• железо;
• серебро;
• свинец;
• висмут;
• фосфор;
• сурьма;
• алюминий;
• олово;
• сера.

Для повышения прочности медных изделий в ее состав добавляют алюминий, никель, свинец, железо, при этом снижается ее тепло- и электропроводность.

Сера и кислород уменьшают пластичность металла, а висмут и свинец делают медь хрупкой. При контакте с водородом снижается прочность и пластичность, появляются вздутия и разрывы, поэтому при плавке и дальнейшей обработке создаются вакуумные условия.

Соединение меди и олова называется бронзой, примечательно что теплоемкость меди на сто единиц больше олова, поэтому при составлении сплава необходимо сначала расплавить медь, затем олово.

Известным в широком кругу сплавом является медно-никелевый — мельхиор. Он обладает высокими антикоррозийными свойствами в различной среде — растворах солей, органических кислотах, в водной и атмосферной среде.

В любом виде сплава содержание примеси иного вещества не превышает 10%, а сам добавочный компонент называют легирующим.

Производство изделий из меди

Для осуществления любого производственного процесса по изготовлению изделий из меди ее подвергают термическому воздействию. Поскольку только в жидком и расплавленном состоянии ее можно модифицировать. Используют  заготовки, отлитые при обработке руды или переплавленное медное сырье. В промышленности, например, при изготовлении кабелей используются автоматические машины — экструдеры, работа которых контролируется программным комплексом. Чтобы задать температуру нагрева, необходимо знать удельную теплоту плавления меди, поскольку данное производство не предусматривает жидкого состояния металла, а превышение градусов привет к порче сырья и срыву процесса изготовления.

Как и в древние времена, сегодня популярны и востребованы бытовые изделия из меди — посуда, предметы декора, сувенирная продукция. Часто этим видом деятельности занимаются частные мастера, скульпторы, художники. Свои изделия они получают путем заполнения заранее подготовленных форм жидким раствором меди. Плавка осуществляется в специальной печи, работа которой рассчитана на высокие температуры при этом величина удельной теплоемкости меди здесь также учитывается. В такого рода деятельности почти всегда используются сплавы алюминия, олова, никеля и меди, при ковке температура нагрева должна быть в пределах 750 ºС — 900 ºС, а при использовании латуни (сплав меди и цинка) ковку желательно осуществлять при 730 ºС и желательно быстро, в один удар, поскольку цинк имеет равный с медью показатель удельной теплоемкости.

Видео: Удельная теплоемкость