Energie de surface et interne du métal

Les produits métalliques forment la base principalele soutien d'infrastructure des communications d'ingénierie, agissent en tant que matières premières pour l'industrie de la construction de machines et la construction. Dans chacun de ces domaines, l'utilisation de tels éléments est associée à une responsabilité élevée. Les structures d'installation et de communication sont affectées à la fois par des charges chimiques et mécaniques, ce qui nécessite une analyse primaire des propriétés du matériau. Pour comprendre les paramètres de fonctionnement, un concept est utilisé, tel que l'énergie d'un métal, qui détermine le comportement d'un élément ou d'une structure dans différentes conditions de fonctionnement.

Énergie gratuite

Un grand nombre de processus dans la structure métalliqueles produits sont déterminés par les caractéristiques de l'énergie libre. La présence dans le matériau d'ions présentant ce potentiel conduit à leur transfert vers d'autres milieux. Par exemple, au cours de l'interaction avec des solutions contenant des ions similaires, les éléments métalliques entrent dans le mélange de contact. Mais cela arrive dans les cas où l'énergie libre des métaux dépasse celle des solutions. En conséquence, un champ électrique positif du champ électrique double peut être formé en raison des électrons libres restant près de la surface métallique. Renforcer ce champ agit également comme une barrière au passage de nouveaux ions - créant ainsi une frontière de phase qui empêche les transitions des éléments. Le processus de déplacement se poursuit jusqu'à ce que la différence de potentiel limite soit atteinte dans le champ nouvellement formé. La limite de pic est déterminée par l'équilibre des différences de potentiel dans la solution et le métal.

Énergie de surface

Quand de nouvelles molécules arrivent sur le métalsurface est le développement de zones libres. Pendant la migration, les molécules occupent la surface des microfissures et les zones de séparation des petits grains - ce sont les segments du réseau cristallin. Dans un tel schéma, l'énergie de surface libre change, ce qui diminue. Dans les corps solides, il est également possible d'observer des processus facilitant l'écoulement du plastique sur les surfaces. En conséquence, l'énergie de surface des métaux est déterminée par les forces d'attraction des molécules. Ici, il convient de noter l'ampleur de la tension de surface, qui dépend de plusieurs facteurs. En particulier, il est déterminé par la géométrie des molécules, leurs forces et le nombre d'atomes dans la structure. L'emplacement des molécules dans la couche de surface est également important.

Tension superficielle

Typiquement, les processus de tension se produisent dansLes milieux hétérogènes qui diffèrent dans l'interface des phases immiscibles. Mais il convient de noter que parallèlement à la tension, d'autres propriétés de surface se manifestent également en raison des paramètres de leur interaction avec d'autres systèmes. La combinaison de ces propriétés détermine la majorité des indicateurs technologiques du métal. À son tour, l'énergie du métal, du point de vue de la tension superficielle, peut déterminer les paramètres de la coalescence des gouttelettes dans les alliages. Les technologistes révèlent donc les caractéristiques des réfractaires et des flux, ainsi que leur interaction avec le milieu métallique. En outre, les propriétés de surface affectent la vitesse des processus thermotechnologiques, parmi lesquels l'évolution des gaz et la formation de mousse des métaux.

Zonage de l'énergie et propriétés du métal

Il a déjà été noté que la configuration de distributionmolécules sur la structure de la surface métallique peuvent déterminer les caractéristiques individuelles du matériau. En particulier, une réflexion spécifique de nombreux métaux et leur opacité sont causées par la répartition des niveaux d'énergie. l'accumulation d'énergie dans les niveaux de disponibilité et contribue à doter les deux niveaux d'énergie quantique. L'un d'entre eux seront dans la bande de valence, et l'autre - dans les zones de conduction. Cela ne veut pas dire que la distribution de l'énergie des électrons dans le métal est stationnaire et n'implique pas de changements. Les éléments de la bande de valence, par exemple, peuvent absorber la lumière quanta, la migration dans la bande de conduction. En conséquence, la lumière est absorbée et non réfléchie. Pour cette raison, les métaux ont une structure opaque. En ce qui concerne le brillant, il provoque le processus d'émission de lumière lors du retour émission d'électrons activés à de faibles niveaux d'énergie.

Energie interne

Ce potentiel est formé par l'énergie des ions, etégalement par le mouvement thermique des électrons de conduction. Indirectement, cette valeur est caractérisée par les charges intrinsèques des structures métalliques. En particulier, pour l'acier en contact avec les électrolytes, son propre potentiel est automatiquement réglé. De nombreux processus défavorables sont associés à des changements dans l'énergie interne. Par exemple, dans cet indicateur, il est possible de déterminer les phénomènes de corrosion et de déformation. Dans de tels cas, l'énergie interne du métal provoque la présence de micro et macro-défauts dans la structure. De plus, la dissipation partielle de cette énergie sous l'action de la même corrosion assure également la perte d'une certaine fraction du potentiel. Dans la pratique du fonctionnement des produits métalliques, les facteurs négatifs de la variation de l'énergie interne peuvent se manifester sous la forme de dommages structurels et d'une diminution de la ductilité.

L'énergie d'un électron dans un métal

En décrivant l'agrégat de particules quiinteragir les uns avec les autres dans un solide, les concepts de la mécanique quantique de l'énergie des électrons sont utilisés. Habituellement, des valeurs discrètes sont utilisées pour déterminer la nature de la distribution de ces éléments sur les niveaux d'énergie. Conformément aux exigences de la théorie quantique, la mesure de l'énergie des électrons est réalisée en électron-volts. On pense que dans les métaux, le potentiel d'électrons est supérieur de deux ordres de grandeur à l'énergie, qui est calculée à partir de la théorie cinétique des gaz dans des conditions de température ambiante. Dans ce cas, l'énergie des électrons des métaux et, en particulier, la vitesse des éléments ne dépendent pas de la température.

L'énergie des ions dans le métal

Le calcul de l'énergie des ions permet de déterminercaractéristiques du métal dans les processus de fusion, de sublimation, de déformation, etc. En particulier, les technologues identifient la résistance à la traction et l'élasticité. Pour ce faire, nous introduisons le concept d'un réseau cristallin, dans lequel les ions sont situés. Le potentiel énergétique d'un ion est habituellement calculé en tenant compte de son effet destructeur possible sur une substance cristalline avec la formation de particules composites. L'état des ions peut être affecté par l'énergie cinétique des électrons détruits par les métaux pendant la collision. Puisque dans les conditions d'augmentation de la différence de potentiel dans le milieu des électrodes à des milliers de volts, la vitesse du mouvement des particules augmente de manière significative, le potentiel accumulé est suffisant pour séparer les molécules antagonistes en ions.

Pouvoir de communication

Les métaux sont caractérisés par des types de connexion mixtes. Les liaisons covalentes et ioniques n'ont pas de distinction nette et se chevauchent souvent les unes avec les autres. Ainsi, le processus de durcissement d'un métal sous l'action du dopage et de la déformation plastique s'explique simplement par l'écoulement d'une liaison métallique dans une interaction covalente. Indépendamment du type de ces liens, ils sont tous définis comme des processus chimiques. En même temps, chaque lien a de l'énergie. Par exemple, les interactions ioniques, électrostatiques et covalentes peuvent fournir un potentiel de 400 kJ. L'énergie spécifique dépend de l'énergie du métal lorsqu'il interagit avec différents médias et sous des charges mécaniques. Les liaisons métalliques peuvent être caractérisées par différents indicateurs de résistance, mais dans toute manifestation, elles ne seront pas comparables avec des propriétés similaires dans les milieux covalents et ioniques.

Propriétés des liaisons métalliques

L'une des principales qualitéscaractériser l'énergie de liaison, est la saturation. Cette propriété détermine l'état des molécules et, en particulier, leur structure et composition. Dans un métal, les particules existent sous une forme discrète. Auparavant, la théorie des liaisons de valence a été utilisée pour comprendre les propriétés opérationnelles des composés complexes, mais ces dernières années, elle a perdu sa signification. Avec tous ses avantages, ce concept n'explique pas un certain nombre de propriétés importantes. Parmi eux, nous pouvons noter les spectres d'absorption dans les composés, les qualités magnétiques, et d'autres caractéristiques. Mais lors du calcul de l'énergie de la surface dans les métaux, on peut identifier une propriété telle que l'inflammabilité. Il détermine la capacité des surfaces métalliques à s'enflammer sans activer les activateurs.

Statut des métaux

La plupart des métaux sont caractérisés par une valenceconfiguration avec structure électronique. En fonction des propriétés de cette structure, l'état interne du matériau est déterminé. Sur la base de ces indicateurs et en tenant compte des relations, on peut tirer des conclusions sur les valeurs de la température de fusion d'un métal particulier. Par exemple, les métaux mous, y compris l'or et le cuivre, ont un point de fusion inférieur. Ceci est expliqué par la diminution du nombre d'électrons non appariés des atomes. D'autre part, les métaux tendres ont une conductivité thermique élevée, qui, à son tour, est due à la grande mobilité des électrons. Par ailleurs, le métal accumulant l'énergie dans des conditions de conductivité optimale des ions, fournit une conductivité électrique élevée due aux électrons. C'est l'une des caractéristiques de performance les plus importantes, qui sont déterminées par l'état métallique.

Conclusion

Les propriétés chimiques des métaux déterminent en grande partieleurs qualités techniques et physiques. Cela permet aux spécialistes de se concentrer sur la performance énergétique du matériau, en termes de la possibilité de son utilisation dans certaines conditions. De plus, l'énergie du métal ne peut pas toujours être considérée comme indépendante. Autrement dit, son propre potentiel peut varier en fonction de la nature de l'interaction avec d'autres médias. La relation la plus expressive des surfaces métalliques avec d'autres éléments est l'exemple des processus de migration, lorsque le remplissage des niveaux d'énergie libres se produit.