Tabulka teplot tání kovů a slitin ve stupních

Bod tání (MT) je indikátor, který indikuje přechod z pevné látky na kapalinu. U kovů je to nesmírně důležité, protože určuje jejich chování při zahřívání a použití v různých aplikacích. Hodnota se liší v závislosti na typu kovu. Například:

1. Zlato (Au): 1064 °C.
2. Stříbro (Ag): 961.8 °C.
3. Měď (Cu): 1085 °C.
4. Železo (Fe): 1538 °C.
5. Hliník (Al): 660.3 °C.

Teplota tání se určuje několika metodami. Klasickým je ohřev vzorku v peci s řízenými parametry a měření teploměrem hodnoty, při které kov přechází do kapalného stavu agregace.

Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) zachycuje tepelné změny, ke kterým dochází během tání. Vzorek se zahřívá konstantní rychlostí a zaznamenává se teplo, které je absorbováno nebo uvolněno během přechodu mezi stavy kovů. V některých případech je důležité použít jednoduché pozorování změny stavu vzorku při zahřívání.

Teplota tání závisí na různých faktorech. Například:

1. Čistota – nečistoty v kovu snižují nebo zvyšují práh teploty.
2. Vlastnosti krystalové struktury vzorku.
3. Složení slitin, druh a procento legujících materiálů ovlivňuje rychlost přechodu z pevného do kapalného stavu.

Bod tání je klíčovým parametrem pro pochopení tepelného chování kovů a jejich aplikací v různých průmyslových odvětvích.

Proč znát bod tání kovu?

Znalost tohoto parametru je nesmírně důležitá pro většinu oblastí vědy a techniky.

Například při odlévání a formování je důležité předem určit teplotu tání, aby se vytvořil předlisek nebo konečný výrobek. Během procesu odlévání je důležitá přesná regulace teploty, aby se předešlo defektům.

Při svářečských pracích je znalost tohoto parametru důležitá pro správnou volbu režimu ohřevu, aby nedocházelo k přehřívání nebo nedohřívání spojovaných materiálů.

Znalost technických specifikací pomáhá inženýrům vybrat správné materiály pro konkrétní provozní podmínky. Například vysokoteplotní aplikace (jako je letectví nebo kosmická technika) vyžadují kovy se zvýšenou tepelnou odolností. Při vytváření slitin je také důležité stanovit TP, abychom získali konečný materiál s požadovanými vlastnostmi (pevnost, odolnost proti korozi, tažnost).

Znalost teploty tavení je důležitá během procesů tepelného zpracování, jako je kalení nebo žíhání, aby se účinně měnily mechanické vlastnosti kovu. Parametr je neméně důležitý při regeneraci a opětovném použití materiálů v procesu recyklace.

Při navrhování zařízení a konstrukcí je důležité znát tepelný práh kovu, aby bylo možné předem vypočítat rizika a vyhnout se deformaci materiálu během provozu. Ve fyzice a chemii materiálů jsou TP důležité pro studium vlastností materiálů, jejich strukturních změn a fázových přechodů, při vývoji nových slitin a kompozitů.

Teplota tání kovů a slitin je základním poznatkem pro mnoho průmyslových procesů, výběr materiálů, bezpečnost a vědecký výzkum.

Klasifikace kovů podle bodu tání

V závislosti na teplotním prahu se kovy dělí do několika kategorií. U nízkotavitelných materiálů je TC pod 400 °C. To je relevantní pro:

1. Rtuť (Hg) – -38,83 °C. Jediný kov, který je kapalný při pokojové teplotě.
2. Olovo (Pb) – 327,5 °C. Používá se v bateriích a pro radiační ochranu.
3. Bismut (Bi) – 271,4 °C. Materiál je relevantní ve slitinách a pro výrobu některých léků.
4. Thalium (Tl) – 304 °C. Vhodné pro použití v optice a elektronice.

Nízkotavitelné kovy se často používají při výrobě slitin, stejně jako v termočláncích a pájkách.

Střednětavitelné kovy mají bod tání od 400 °C do 1000 °C. U hliníku je to například 660,3 °C. Produkty jsou relevantní ve stavebnictví, letectví a balení. U

slitiny mědi (například bronz, mosaz) TP závisí na složení, ale obvykle se pohybuje v rozmezí 800-1000 °C. Zinek, používaný pro galvanizaci oceli a výrobu slitin, tento ukazatel je při 419,5 °C.

Středně tavitelné materiály jsou relevantní ve stavebnictví, automobilovém průmyslu a elektronice.

Teplota tání žáruvzdorných slitin je nad 1000 °C. U železa je to 1538 °C, u titanu – 1668 °C, u niklu – 1455 °C, u wolframu 3422 °C. Proto se používá při výrobě žárovek a při vytváření vysokoteplotních slitin.

Žáruvzdorné kovy jsou extrémně důležité v mechanismech pracujících pod vysokým mechanickým zatížením.

Klasifikace kovů podle bodu tání pomáhá určit jejich použití a vlastnosti. Nízkotavitelné kovy se používají v nízkoteplotních procesech, střednětavné kovy se používají ve stavebnictví a výrobě a žáruvzdorné kovy se používají ve vysokoteplotních provozních podmínkách.

Výpočet bodu tání kovů

TP konkrétního kovu lze vypočítat pomocí různých experimentálních a teoretických metod.

K tomu existuje Gibbsův model volné energie, kdy je tepelný parametr určen změnou Gibbsovy volné energie (G) mezi pevnou a kapalnou fází:

Δ G = G_(kapalina) – G_(pevná látka) = 0

V rovnováze mezi pevnou a kapalnou fází se volná energie nemění, a to nám umožňuje stanovit rovnici pro teplotu tání (Tₘ):

Tₘ = AH_f / Δ S_f

kde Δ H_f je entalpie tání (změna entalpie při přechodu z pevné látky na kapalinu) a Δ S_f je změna entropie (změna neuspořádanosti systému během tání).

Existuje také Clausiova-Clapeyronova rovnice. Rovnice souvisí se změnou tlaku a teploty pro fázový přechod:

dP / dT = L / T Δ V

• L – teplo tání,
• T – teplota,
• Δ V je změna objemu při přechodu z pevné látky na kapalinu.

Jako příklad vypočítejme bod tání olova (Pb) pomocí známých hodnot. Entalpie tání olova (Δ H_f) = 4,8 kJ/mol (nebo 4800 J/mol) a změna entropie (Δ S_f) = 13,3 J/(mol K).

Dosaďte data ve vzorci:

Tₘ = Δ H_f / Δ S_f = 4800 J/mol / 13,3 J/(mol K> ≈ 360,9 K

Experimentálně je TP olova asi 327,5 °C (nebo 600,65 K). Výsledná hodnota (360,9 K) je odlišná z důvodu zjednodušení v modelu a předpokladů o ideálních podmínkách.

Tato stránka představuje tabulku teplot tání kovů a slitin při normálním atmosférickém tlaku.

Kov nebo slitina	tsq С
Hliník	660,4
Wolfram	3420
Německo	937
Duralové	~ 650
Železo	1539
Zlato	1064? 4
Invar	1425
Iridium	2447
Draslík	63,6
Karbidy hafnia	3890
niob	3760
titan	3150
zirkonium	3530
Constantin	~ 1260
Silikon	1415
Mosaz	~ 1000
Nízkotavitelná slitina	60,5
Hořčík	650
Měď	1084,5
Sodík	97,8
Niklové stříbro	~ 1100
Nikl	1455
nichrom	~ 1400
Cín	231,9
Osmium	3030
Platina	17772
Rtuť	– 38,9
Olovo	327,4
Stříbro	961,9
ocel	1300-1500
Fechral	~ 1460
Cesium	28,4
Zinek	419,5
Litina	1100-1300

Teploty tání kovů lze vypočítat pomocí různých teoretických modelů a rovnic. Pro přesné určení je však lepší použít experimentální data. Upozorňujeme, že skutečné podmínky mohou ovlivnit výsledky výpočtu.