Cobre: condutividade, propriedades, características e aplicações

Em muitos ramos da indústria moderna é amplamente material utilizado, como o cobre. A condutividade eléctrica deste metal é muito alta. Isso explica a viabilidade de sua aplicação principalmente na engenharia elétrica. condutores de cobre são obtidos com um desempenho excelente. Claro, este metal é utilizado não só em engenharia elétrica, mas também em outras indústrias. Devido à sua relevância incluindo as suas qualidades tais como a resistência à destruição corrosiva, em alguns ambientes corrosivos, refractariedade, plasticidade, etc

informações históricas

O cobre é um metal conhecido pelo homem desde tempos antigos. Ele explica a introdução precoce de pessoas com estes materiais, principalmente a sua prevalência na natureza na forma de pepitas. Muitos cientistas acreditam que foi o primeiro metal de cobre recuperado da pessoa de compostos oxigenados. Uma vez que as rochas apenas aquecida no fogo e arrefeceu-se rapidamente, causando-lhes a rachar. Mais tarde, a recuperação de cobre começou a produzir na fogueira com a adição de carvão e de fole soprando. Melhoria deste processo, finalmente, levou à criação de forno de cuba. Ainda mais tarde, o metal começou a receber pela oxidação minérios de fundição.

Cobre: material de condutividade

No estado de repouso, tudo de quaisquer electrões livres de metal em torno do núcleo. Quando uma fonte externa de exposição são dispostos numa sequência e tornar-se portadores de corrente. O grau de capacidade de metal para passar por ele última chamada condutividade. A unidade de medição no seu Internacional SI Siemens é definido como um CM = 1 ohm ^-1.

A condutividade de cobre é muito alta. De acordo com este indicador, que ultrapassa todos os metais conhecidos de base hoje. Melhor do que seu atual passa somente a prata. condutividade indicador de cobre é 57h104 ^cm-1 a uma temperatura de 20 ° C. Graças a esta sua propriedade este metal é atualmente o mais comum de todos o condutor usado para fins industriais e domésticos.

Cobre fino suportar carga elétrica constante e também é confiável e durável. Além disso, este metal é caracterizado por um ponto de fusão alta e (1083,4 ° C). Este, por sua vez, permite que o cobre por um longo tempo para trabalhar em um estado aquecido. À medida que o condutor de corrente prevalência como alumínio só pode competir com o metal.

O efeito das impurezas na condutividade de cobre

Claro que, em nosso tempo para a fundição do metal vermelho são usadas técnicas muito mais sofisticadas do que nos tempos antigos. No entanto, ficam ainda hoje muito puro Cu é quase impossível. O cobre está sempre presente todos os tipos de impurezas. Ele pode ser, por exemplo, silício, ferro ou berílio. Enquanto isso, os mais impurezas no cobre, menos seu componente elétrico. Para a fabricação de fios, por exemplo, é adequado apenas o suficiente de metal puro. De acordo com as especificações, para este efeito pode ser utilizado com a quantidade de impurezas de cobre não superior a 0,1%.

Muito frequentemente neste metal que contém uma certa percentagem de enxofre, arsênio e antimónio. A primeira substância reduz significativamente a ductilidade do material. A condutividade de cobre e de enxofre varia muito. Esta mistura não conduzir corrente. Isso é um bom isolante. No entanto, a condutividade elétrica do enxofre cobre não afeta quase toda a maneira. O mesmo se aplica para a condutividade térmica. Com antimônio e arsênico o oposto é verdadeiro. Estes elementos são capazes de reduzir a condutividade elétrica do cobre muito.

ligas

Todos os tipos de aditivos podem ser utilizadas especialmente para melhorar a resistência de um tal material plástico tal como o cobre. Sua condutividade elétrica, eles também reduzem. Mas seu uso pode prolongar significativamente a vida de todos os tipos de produtos.

Na maioria dos casos, como o aditivo utilizado cobre de melhoramento da resistência de Cd (0,9%). O resultado é um bronze cádmio. Sua condutividade é de 90% da condutividade do cobre. Por vezes, em vez de cádmio como aditivos são usados como alumínio. A condutividade deste metal é de 65% da mesma figura cobre. Para aumentar a resistência dos fios sob a forma de aditivos podem ser usados, e outros materiais e substâncias – estanho, fósforo, crómio, berílio. O resultado é um bronze de uma determinada marca. Um composto de cobre com zinco chamada de bronze.

características ligas

Depender de metal condutividade elétrica pode não só sobre o número de impurezas nos mesmos, mas também em outros indicadores. Por exemplo, com o aumento da temperatura de aquecimento capacidade cobre corrente que flui através dele diminui. Ela influencia a condutividade de um fio, mesmo o seu método de fabrico. Em casa e na indústria podem ser usados como fios de cobre soft-recozido e duro desenhado. Na primeira variante da capacidade de passar através de si acima do actual.

No entanto, o efeito mais significativo, é claro, utilizar aditivos e a sua quantidade da condutividade eléctrica do cobre. A tabela abaixo apresenta o leitor com informações detalhadas sobre a capacidade da corrente passe ligas mais comuns do metal.

A condutividade eléctrica de bronze e cobre comparável. No entanto, a primeira figura de metal, é claro, um pouco inferior. Mas ele e mais elevada do que a do bronze. Como um fio de bronze é usado muito amplamente. Atual passa menos de cobre, mas ao mesmo e custa menos. Na maioria das vezes feito de latão fazer contatos, grampos e várias peças para rádios.

ligas de cobre de elevada resistência

Estes materiais condutores são utilizados principalmente no fabrico de resistores, reostatos, instrumentos e dispositivos eléctricos. Na maioria das vezes utilizado para este fim ligas de cobre constantan e manganina. A resistividade do primeiro (86% de Cu, 12% Mn, 2% de Ni) é 0,42-0,48 micromhos / m, e o segundo (60% Cu, 40% Ni) – 0.48-0.52 micromhos / m.

A comunicação com o coeficiente de condutividade térmica

A condutividade de cobre – 59,5 milhões / m. Esta figura, como já mencionado, é correcta, mas apenas a uma temperatura entre 20 ^° C a condutividade térmica de qualquer metal, e há uma ligação condutividade. Estabelece sua lei Wiedemann – Franz. É realizada a metais a temperaturas elevadas e é expresso na seguinte fórmula: K / γ = π ^03/02 (k / e) ² t, em que y – a condutividade, k -, e constante de Boltzmann – carga elementar.

Naturalmente, uma tal ligação existe e um metal tal como o cobre. condutividade térmica e elétrica tem um muito elevado. Em segundo lugar, depois é prata em ambos os indicadores.

O composto de fios de cobre e de alumínio

Nos últimos anos no agregado familiar e na indústria começou a ser usado cada vez mais elevados de energia elétrica. Durante a era soviética, a fiação foi feito principalmente de alumínio barato. As novas exigências de seu desempenho, infelizmente, já não satisfazem. Hoje, portanto, em casa e na indústria são frequentemente alterado para cobre fio de alumínio. A principal vantagem deste último, em adição a refractariedade, é que, no processo oxidativo das suas propriedades condutoras não são reduzidos.

Muitas vezes, a modernização de fios de electricidade, de alumínio, cobre e têm de ser ligados. Fazer isso não vai diretamente. Na verdade, a condutividade do alumínio e cobre não diferem muito. Mas apenas dentro destes metais. Oxidar a película de alumínio e cobre têm propriedades diferentes. Devido a isto, a condutibilidade é significativamente reduzida na ligação. oxidativo película de alumínio diferente de resistência muito mais elevado do que o cobre. Portanto, a combinação destes dois tipos de condutores deve ser realizado exclusivamente por meio de um adaptador especial. Ele pode ser, por exemplo, grampo, pasta contendo proteger metais ocorra óxido. Esta forma de realização é normalmente usada com adaptadores de fios de ligação nas ruas. Em salas freqüentemente usado junção apertar. A sua concepção inclui uma placa especial que elimina o contacto directo entre o alumínio e o cobre. Na ausência de tais condutores no ambiente doméstico, em vez de fios de torção recomendadas para usar directamente a anilha e porca para uma "ponte" intermediário.

Propriedades físicas

Assim, descobrimos que a condutividade elétrica do cobre. Este número pode variar dependendo da composição das impurezas metálicas. No entanto, a procura de cobre na indústria é determinada e as suas outras propriedades físicas vantajosas, para receber informação em que é possível a partir da tabela abaixo.

Propriedades químicas

De acordo com tais características de cobre, a condutividade eléctrica e a condutividade térmica que é muito alta e é intermédia entre os elementos do primeiro grupo tríade VIII, e o primeiro grupo alcalina da tabela periódica. Através das suas propriedades químicas básicas incluem:

• tendência para formam complexos;

• capacidade para produzir compostos coloridos e sulfuretos insolúveis.

A maior característica para o cobre é o estado bivalente. Semelhanças com metais alcalinos que tem praticamente nenhum. Sua reatividade também é baixa. Na presença de CO ₂ ou a película de água formado carbonato de verde sobre a superfície de cobre. Todos os sais de cobre são substâncias venenosas. Os mono- e divalentes indicar o metal forma uma muito estáveis compostos complexos. O maior valor para a indústria são amônia.

Âmbito de utilização

A elevada condutibilidade térmica e eléctrica do cobre determina a sua ampla aplicação em várias indústrias. Naturalmente, a maioria do metal é usado em engenharia elétrica. No entanto, esta não é a única área de sua aplicação. Além disso, pode ser utilizado de cobre:

• em jóias;

• em arquitetura;

• quando a construção de sistemas de água e de aquecimento;

• em gasodutos.

Para produzir diferentes tipos de jóias usadas principalmente liga de cobre com ouro. Isto aumenta a resistência à deformação de ornamentos e abrasão. A arquitetura pode ser usado para revestimento de cobre de telhados e fachadas. A principal vantagem deste tipo de acabamento é durável. Por exemplo, folhas de este metal especial telhado revestido é um bem conhecido marcos arquitetônicos – a catedral católica na cidade alemã de Hildesheim. Cobre telhado do edifício protege seu espaço interno para quase 700 anos.

serviços de engenharia

As principais vantagens dos tubos de água de cobre estão também a durabilidade e a fiabilidade. Além disso, o metal é capaz de unir propriedades únicas especiais de água, tornando-o útil para o organismo. Para montar condutas e aquecendo o tubo de cobre também idealmente adequado – principalmente devido à sua resistência à corrosão e ductilidade. Quando o aumento de pressão de emergência tais linhas capazes de suportar carga muito maior do que o aço. A única desvantagem dos tubos de cobre é o seu elevado custo.