BlogHvad er ledningsevne i metaller?

, Author

Ledningsevne i metal er et mål for et materiales evne til at transmittere varme eller elektricitet (eller lyd). Det omvendte af ledningsevne er modstand, eller evnen til at reducere strømmen af disse.

En forståelse af et materiales tendens til at lede kan være en afgørende faktor for valget af dette materiale til en given anvendelse. Det er klart, at nogle materialer vælges, fordi de let leder elektricitet (som f.eks. tråd) eller varme (som f.eks. lameller eller rør i en radiator eller varmeveksler). Til andre anvendelser (f.eks. isolering) vælges materialer, fordi de specifikt ikke leder særlig godt.

Ledningsevne

Rene metaller vil have tendens til at give den bedste ledningsevne. I de fleste metaller begrænser tilstedeværelsen af urenheder strømmen af elektroner. Sammenlignet med rene metaller kan elementer, der tilsættes som legeringsmidler, derfor betragtes som “urenheder”. Legeringer har derfor en tendens til at give mindre elektrisk ledningsevne end rent metal. Hvis der er behov for forskellige egenskaber, der opnås ved legering (f.eks. for yderligere hårdhed eller styrke), er det vigtigt at vælge legeringstilsætninger, der ikke påvirker ledningsevnen væsentligt, hvis dette også er vigtigt.

Metaller leder elektricitet ved at tillade frie elektroner at bevæge sig mellem atomerne. Disse elektroner er ikke knyttet til et enkelt atom eller en kovalent binding. Da ens ladninger frastøder hinanden, vil bevægelsen af en fri elektron i gitteret løsne dem i det næste atom, og processen gentager sig – og bevæger sig i strømretningen, mod den positivt ladede ende.

Thermisk ledningsevne svarer til elektrisk ledningsevne, idet det at ophidse atomer i en sektion virker til at ophidse og vibrere de tilstødende atomer. Denne bevægelse eller kinetiske energi – ikke ulig det at gnide hænderne sammen for at blive varm – gør det muligt at flytte varme gennem metallet. Legeringer, som er en kombination af forskellige metalelementer, har en tendens til at have en lavere varmeledningsevne end rene metaller. Atomer af forskellig størrelse eller atomvægt vil vibrere med forskellig hastighed, hvilket ændrer mønsteret for varmeledningsevnen. Hvis der er mindre energioverførsel mellem atomerne, er der mindre ledningsevne.

Rent sølv og kobber giver den højeste varmeledningsevne, mens aluminium giver en mindre god ledningsevne. Rustfrit stål giver lav varmeledningsevne. Nogle materialer, herunder kobber, vil let lede både varme og elektricitet. Mens andre, som f.eks. glas, leder varme, men ikke elektricitet.

Som vi har bemærket før, indebærer valget af metal til en hvilken som helst anvendelse sandsynligvis afvejninger. For eksempel kan man overveje valget af metal i kogegrej. Aluminium er en god varmeleder, men kobber er bedre varmeleder og vil give hurtigere og mere jævn madlavning – hvis du er på udkig efter et hurtigt måltid. Men kobber er meget dyrere. Det er grunden til, at alt kogegrej, undtagen det bedste, er lavet af aluminium eller aluminium med en belægning eller beklædning (aluminium er reaktivt over for salte og sure fødevarer) og ikke af det dyrere kobber. Kobber med en beklædning af rustfrit stål ville være endnu et valg.

Som med de fleste af disse anvendelser kan din metalurg i nabolaget hjælpe med at træffe en omkostningseffektiv beslutning om valg af legering – for ledningsevne eller næsten enhver anden ønsket ydeevne.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.