Tembaga: konduktivitas, sifat, karakteristik dan aplikasi

Dalam banyak cabang industri modern sangat banyak digunakan bahan seperti tembaga. Konduktivitas listrik dari logam ini sangat tinggi. Hal ini menjelaskan kelayakan penerapannya terutama dalam teknik listrik. konduktor tembaga diperoleh dengan kinerja yang sangat baik. Tentu saja, logam ini digunakan tidak hanya di bidang teknik listrik, tetapi juga di industri lain. Karena relevansinya termasuk kualitas nya seperti ketahanan terhadap kerusakan korosif di beberapa lingkungan korosif, refrakter, plastisitas, dll

informasi sejarah

Tembaga adalah logam yang dikenal manusia sejak zaman kuno. Ini menjelaskan pengenalan awal orang dengan bahan-bahan tersebut terutama prevalensinya di alam dalam bentuk nugget. Banyak ilmuwan percaya bahwa itu adalah logam tembaga pertama pulih dari orang senyawa oksigen. Setelah batu hanya dipanaskan dalam api dan didinginkan dengan cepat, menyebabkan mereka retak. Kemudian pemulihan tembaga mulai memproduksi di tiang dengan penambahan batubara dan meniup bellow. Peningkatan proses ini akhirnya menyebabkan penciptaan dari tungku poros. Namun kemudian, logam mulai menerima dengan mengoksidasi bijih peleburan.

Tembaga: Bahan konduktivitas

Dalam keadaan diam, semua dari setiap elektron bebas logam di sekitar inti. Ketika sumber eksternal paparan disusun secara berurutan dan menjadi pembawa arus. Tingkat kemampuan logam untuk melewati itu lalu disebut konduktivitas. Unit pengukuran dalam nya Internasional SI Siemens didefinisikan sebagai 1 CM = 1 ohm ^-1.

Konduktivitas tembaga sangat tinggi. Menurut indikator ini, itu melampaui semua logam dasar sekarang dikenal. Lebih baik daripada dia saat melewati hanya perak. Indikator konduktivitas tembaga 57h104 cm ^-1 pada suhu 20 ° C Berkat ini properti logam ini saat ini paling umum dari semua konduktor yang digunakan dalam keperluan industri dan domestik.

Tembaga halus menahan beban listrik konstan dan juga handal dan tahan lama. Selain itu, logam ini ditandai dengan titik leleh tinggi dan (1083,4 ° C). Hal ini, pada gilirannya, memungkinkan tembaga untuk waktu yang lama untuk bekerja dalam keadaan panas. Sebagai konduktor saat ini prevalensi aluminium hanya bisa bersaing dengan logam.

Pengaruh kotoran pada konduktivitas tembaga

Tentu saja, dalam waktu kita untuk peleburan logam merah digunakan teknik jauh lebih canggih dari pada zaman kuno. Namun, bahkan hari ini menjadi sangat murni Cu hampir mustahil. tembaga selalu hadir segala macam kecemaran. Hal ini dapat, misalnya, silikon, besi atau berilium. Sementara itu, lebih kotoran dalam tembaga, semakin sedikit komponen listriknya. Untuk pembuatan kabel, misalnya, sangat cocok hanya cukup logam murni. Menurut spesifikasi, untuk tujuan ini dapat digunakan dengan jumlah kotoran tembaga tidak melebihi 0,1%.

Sangat sering dalam logam ini mengandung persentase tertentu dari sulfur, arsen dan antimon. Substansi pertama secara signifikan mengurangi keuletan material. Konduktivitas tembaga dan belerang sangat bervariasi. campuran ini tidak melakukan saat ini. Itu adalah insulator yang baik. Namun, konduktivitas listrik sulfur tembaga tidak mempengaruhi hampir semua cara. Hal yang sama berlaku untuk konduktivitas termal. Dengan antimon dan arsen sebaliknya adalah benar. Unsur-unsur ini dapat mengurangi konduktivitas listrik tembaga sangat.

paduan

Segala macam aditif dapat digunakan terutama untuk meningkatkan kekuatan dari bahan plastik seperti seperti tembaga. konduktivitas listrik, mereka juga mengurangi. Tetapi penggunaannya secara signifikan dapat memperpanjang hidup dari segala macam produk.

Dalam kebanyakan kasus, sebagai aditif yang digunakan tembaga kekuatan-meningkatkan Cd (0,9%). Hasilnya adalah perunggu kadmium. konduktivitas adalah 90% dari konduktivitas tembaga. Kadang-kadang, bukannya kadmium sebagai aditif yang digunakan sebagai aluminium. Konduktivitas logam ini adalah 65% dari angka tembaga yang sama. Untuk meningkatkan kekuatan kabel dalam bentuk aditif dapat digunakan, dan bahan lainnya dan zat - timah, fosfor, kromium, berilium. Hasilnya adalah perunggu dari merek tertentu. Senyawa tembaga dengan seng disebut kuningan.

paduan karakteristik

Tergantung logam konduktivitas listrik bisa tidak hanya pada jumlah kotoran di dalamnya, tetapi juga pada indikator lainnya. Misalnya dengan meningkatnya suhu pemanasan kemampuan tembaga arus yang mengalir melalui itu berkurang. Ini mempengaruhi konduktivitas kawat bahkan metode yang pembuatannya. Di rumah dan di industri dapat digunakan sebagai kabel tembaga lunak anil dan keras ditarik. Pada varian pertama dari kemampuan untuk melewati dirinya di atas saat ini.

Namun, efek yang paling signifikan, tentu saja, digunakan aditif dan kuantitas mereka dari konduktivitas listrik tembaga. Tabel di bawah ini menyajikan pembaca dengan informasi rinci tentang kemampuan saat ini untuk lulus paduan yang paling umum dari logam.

Konduktivitas listrik dari kuningan dan tembaga sebanding. Namun, angka logam pertama, tentu saja, sedikit lebih rendah. Tapi dia dan lebih tinggi dari perunggu. Sebagai kawat kuningan digunakan cukup luas. Saat melewati kurang dari tembaga, tetapi pada saat yang sama dan biaya kurang. Paling sering terbuat dari kuningan membuat kontak, klem dan berbagai bagian untuk radio.

paduan tembaga resistensi yang tinggi

bahan konduktor ini digunakan terutama dalam pembuatan resistor, rheostats, instrumen listrik dan perangkat. Paling sering digunakan untuk tujuan ini paduan tembaga constantan dan Manganin. Resistivitas pertama (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) adalah 0,42-0,48 micromhos / m, dan yang kedua (60% Cu, 40% Ni) - 0,48-0,52 micromhos / m.

Komunikasi dengan koefisien konduktivitas termal

Konduktivitas tembaga - 59.500.000 / m. Angka ini, sebagaimana telah disebutkan, adalah benar, tetapi hanya pada suhu antara 20 ^° C konduktivitas termal logam apapun, dan ada ikatan konduktivitas. Menetapkan hukum-Nya Wiedemann - Franz. Hal ini dilakukan untuk logam pada suhu tinggi dan dinyatakan dalam rumus berikut: K / γ = π ^2/3 (k / e) ² T, di mana y - konduktivitas, k - konstanta Boltzmann, e - biaya dasar.

Tentu saja, koneksi seperti itu ada dan logam seperti tembaga. konduktivitas termal dan listrik memiliki yang sangat tinggi. Di tempat kedua setelah perak pada kedua indikator tersebut.

Senyawa tembaga dan aluminium kawat

Dalam beberapa tahun terakhir dalam rumah tangga dan industri mulai digunakan daya listrik yang semakin tinggi. Selama masa Uni Soviet, kabel itu dibuat sebagian besar dari aluminium murah. Persyaratan baru dari kinerjanya, sayangnya, tidak lagi memenuhi. Hari ini, oleh karena itu, di rumah dan di industri sering berubah untuk kawat aluminium tembaga. Keuntungan utama dari yang terakhir, selain refractoriness, adalah bahwa dalam proses oksidatif sifat konduktif mereka tidak berkurang.

Seringkali modernisasi listrik, aluminium dan tembaga kabel harus terhubung. Melakukan hal ini tidak akan secara langsung. Sebenarnya, konduktivitas aluminium dan tembaga berbeda tidak terlalu banyak. Tapi hanya dalam logam ini. Oksidasi film aluminium dan tembaga memiliki sifat yang berbeda. Karena itu, konduktivitas berkurang secara signifikan pada sambungan. Film oksidatif aluminium berbeda ketahanan jauh lebih tinggi dari tembaga. Oleh karena itu, kombinasi dari kedua jenis konduktor harus dilakukan secara eksklusif melalui adaptor khusus. Hal ini dapat, misalnya, klip, pasta mengandung melindungi logam dari terjadi oksida. Perwujudan ini biasanya digunakan dengan adapter menghubungkan kabel di jalanan. Di kamar yang sering digunakan persimpangan meremas. Desain mereka termasuk piring khusus yang menghilangkan kontak langsung antara aluminium dan tembaga. Dengan tidak adanya konduktor seperti di lingkungan domestik, bukan kabel memutar dianjurkan untuk langsung menggunakan mesin cuci dan mur ke intermediate "jembatan".

sifat fisik

Dengan demikian, kami menemukan apa konduktivitas listrik tembaga. Angka ini dapat bervariasi, tergantung pada make up dari kotoran logam. Namun, permintaan tembaga di industri ditentukan dan sifat-sifatnya lainnya menguntungkan fisik, untuk menerima informasi yang dimungkinkan dari tabel di bawah ini.

sifat kimia

Menurut karakteristik seperti tembaga, konduktivitas listrik dan konduktivitas termal yang sangat tinggi dan menengah antara unsur-unsur dari kelompok triad pertama VIII, dan kelompok basa pertama dari tabel periodik. Dengan sifat kimia meliputi:

• kecenderungan untuk membentuk kompleks;

• kemampuan untuk menghasilkan senyawa berwarna dan sulfida larut.

Paling karakteristik untuk tembaga adalah negara divalen. Kesamaan dengan logam alkali itu praktis tidak ada memiliki. reaktivitas juga rendah. Di hadapan CO ₂ atau film air yang terbentuk karbonat hijau di permukaan tembaga. Semua garam tembaga adalah zat beracun. Mono dan divalen menyatakan logam membentuk sangat stabil senyawa kompleks. Nilai tertinggi untuk industri yang amonia.

Lingkup penggunaan

Konduktivitas termal dan listrik yang tinggi dari tembaga menentukan aplikasi yang luas dalam berbagai industri. Tentu saja, sebagian besar logam yang digunakan dalam teknik listrik. Namun, ini bukan satu-satunya daerah penerapannya. Selain itu, tembaga dapat digunakan:

• dalam perhiasan;

• dalam arsitektur;

• ketika membangun air dan sistem pemanas;

• di pipa gas.

Untuk memproduksi berbagai jenis perhiasan digunakan terutama paduan tembaga dengan emas. Hal ini meningkatkan ketahanan terhadap deformasi ornamen dan abrasi. arsitektur dapat digunakan untuk cladding tembaga dari atap dan fasad. Keuntungan utama dari finish seperti tahan lama. Misalnya, lembar logam tertentu berpakaian atap adalah landmark arsitektur terkenal - Katedral Katolik di kota Jerman Hildesheim. atap tembaga bangunan melindungi ruang internal selama hampir 700 tahun.

jasa engineering

Keuntungan utama dari pipa air tembaga juga daya tahan dan kehandalan. Selain itu, logam ini mampu melampirkan sifat unik khusus air, sehingga berguna untuk organisme. Untuk merakit pipa dan memanaskan tabung tembaga juga idealnya cocok - terutama karena ketahanan terhadap korosi dan daktilitas. Ketika darurat peningkatan tekanan garis tersebut mampu menahan beban yang jauh lebih besar dari baja. Satu-satunya kelemahan dari pipa tembaga adalah biaya tinggi.