Оё ҳарорат ба гузариши барқ ​​​​ва гармӣ таъсир мерасонад?

Электрикӣгузаронандайҳамчун апараметри асосӣдар физика, химия ва муҳандисии муосир, ки дар як қатор соҳаҳо таъсири назаррас доранд,аз истеҳсоли ҳаҷми баланд то микроэлектроникаи ултра дақиқ. Аҳамияти ҳаётан муҳими он аз робитаи мустақими он ба кор, самаранокӣ ва эътимоднокии системаҳои бешумори электрикӣ ва гармӣ бармеояд.

Ин экспозицияи муфассал ҳамчун дастури ҳамаҷониба барои фаҳмидани муносибатҳои мураккаби байнибарќгузаронї (σ), гармїгузаронї(κ), ва ҳарорат (T). Ғайр аз он, мо ба таври мунтазам рафтори ноқилӣ дар синфҳои гуногуни моддӣ, аз ноқилҳои маъмулӣ то нимноқилҳо ва изоляторҳои махсус, аз қабили нуқра, тилло, мис, оҳан, маҳлулҳо ва резина, ки фосилаи байни донишҳои назариявӣ ва татбиқи воқеии саноатро бартараф мекунанд, таҳқиқ хоҳем кард.

Пас аз ба итмом расонидани ин хониш, шумо бо фаҳмиши мустаҳкам ва нозуки муҷаҳҳаз хоҳед шудазбамуносибати ҳарорат, гузаронанда ва гармӣ.

Мундариҷа:

1. Оё њарорат ба ноќилияти электр таъсир мерасонад?

2. Оё њарорат ба гармигузаронї таъсир мерасонад?

3. Муносибати байни гузариши электр ва гарми

4. Ноқилият против хлорид: фарқиятҳои асосӣ

I. Оё ҳарорат ба гузарониши барқ ​​таъсир мерасонад?

Савол: "Оё ҳарорат ба гузаронанда таъсир мерасонад?" ба таври катъй чавоб дода мешавад: Бале.Ҳарорат ба гузариши барқ ​​​​ва гармӣ таъсири муҳим, вобаста ба моддӣ мерасонад.Дар барномаҳои муҳими муҳандисӣ аз интиқоли барқ ​​то кори сенсор, муносибати ҳарорат ва ноқилӣ иҷрои ҷузъҳо, маржаҳои самаранокӣ ва бехатарии корро талаб мекунад.

Ҳарорат ба гузаронанда чӣ гуна таъсир мерасонад?

Ҳарорат ноқилро тавассути тағир додан тағир медиҳадчи кадар осонинтиқолдиҳандагони заряд, ба монанди электронҳо ё ионҳо ё гармӣ тавассути мавод ҳаракат мекунанд. Таъсири ҳар як намуди мавод гуногун аст. Ин аст маҳз чӣ тавр он кор мекунад, тавре ки ба таври равшан шарҳ дода шудааст:

1.Металлҳо: ноқилӣ бо баланд шудани ҳарорат коҳиш меёбад

Ҳама металлҳо тавассути электронҳои озод, ки дар ҳарорати муқаррарӣ ба осонӣ ҷараён доранд, мегузаранд. Дар вакти гарм кардан атомхои металл тезтар меларзад. Ин ларзишҳо мисли монеаҳо амал карда, электронҳоро пароканда мекунанд ва ҷараёни онҳоро суст мекунанд.

Махсусан, ҳангоми баланд шудани ҳарорат гузарониши барқ ​​​​ва гармӣ мунтазам коҳиш меёбад. Дар наздикии ҳарорати хонагӣ, ноқилӣ маъмулан паст мешавад~ 0,4% барои 1 °C болоравӣ.Баракс,вақте ки 80 ° C баланд мешавад,металлхо гум мекунанд25–30%гузаронандагии аслии онҳо.

Ин принсип ба таври васеъ дар коркарди саноатӣ татбиқ карда мешавад, масалан, муҳитҳои гарм иқтидори ҷории бехатарро дар ноқилҳо коҳиш медиҳанд ва паҳншавии гармиро дар системаҳои хунуккунӣ кам мекунанд.

2. Дар нимноқилҳо: ноқилӣ бо ҳарорат зиёд мешавад

Нимноқилҳо аз электронҳое оғоз мешаванд, ки дар сохтори мавод зич алоқаманданд. Дар ҳарорати паст, шумораи ками одамон метавонанд барои интиқоли ҷараён ҳаракат кунанд.Вақте ки ҳарорат баланд мешавад, гармӣ ба электронҳо энергияи кофӣ медиҳад, ки озод ва ҷараён гиранд. Ҳар қадар гармтар шавад, ҳамон қадар интиқолдиҳандагони барқ ​​​​ дастрас мешаванд,гузаронандагии онро хеле баланд мебардорад.

Ба истилоҳҳои интуитивӣ, вондуктивӣ якбора баланд мешавад, аксар вақт дар ҳар 10-15 ° C дар диапазонҳои маъмулӣ дучанд мешавад.Ин ба кор дар гармии мӯътадил кӯмак мекунад, аммо дар сурати гармии аз ҳад зиёд (ҷоиши зиёдатӣ) метавонад мушкилот ба вуҷуд орад, масалан, агар чипи бо нимноқил сохташуда то ҳарорати баланд гарм шавад, компютер метавонад аз кор ояд.

3. Дар электролитҳо (моеъҳо ё гелҳо дар батареяҳо): гузаронанда бо гармӣ беҳтар мешавад

Баъзе одамон ҳайронанд, ки ҳарорат ба маҳлули ноқилҳои барқ ​​чӣ гуна таъсир мерасонад ва ин бахш аст. Электролитҳо ионҳоро тавассути маҳлул ҳаракат мекунанд, дар ҳоле ки хунук моеъҳоро ғафс ва суст мекунад ва дар натиҷа ҳаракати сусти ионҳо мегардад. Дар баробари баланд шудани ҳарорат, моеъ камтар часпак мешавад, аз ин рӯ ионҳо тезтар паҳн мешаванд ва зарядро самараноктар мебаранд.

Дар маҷмӯъ, ноқилӣ дар 1°C 2-3% зиёд мешавад, дар ҳоле ки ҳама чиз ба ҳадди худ мерасад. Вақте ки ҳарорат то 40 ° C зиёд мешавад, ноқилӣ ~ 30% коҳиш меёбад.

Шумо метавонед ин принсипро дар ҷаҳони воқеӣ кашф кунед, ба монанди системаҳо ба монанди батареяҳо дар гармӣ тезтар барқ ​​​​пур мекунанд, аммо ҳангоми аз ҳад зиёд гарм шудан хатари осеб дидан мумкин аст.

II. Оё ҳарорат ба гузариши гармӣ таъсир мерасонад?

Қобилияти гармидиҳӣ, ченаки ба осонӣ ба воситаи мавод ҳаракат кардани гармӣ, одатан ҳангоми баланд шудани ҳарорат дар аксари моддаҳои сахт коҳиш меёбад, гарчанде ки рафтор вобаста ба сохтори мавод ва тарзи интиқоли гармӣ фарқ мекунад.

Дар металлҳо гармӣ асосан тавассути электронҳои озод мегузарад. Бо баланд шудани ҳарорат, атомҳо сахттар меларзад, ин электронҳоро пароканда мекунад ва роҳи онҳоро вайрон мекунад, ки ин қобилияти интиқоли гармиро самаранок коҳиш медиҳад.

Дар изоляторҳои кристаллӣ гармӣ тавассути ларзишҳои атомӣ бо номи фононҳо мегузарад. Ҳарорати баландтар боиси шиддат ёфтани ин ларзишҳо мегардад, ки боиси бархӯрди тез-тези байни атомҳо ва коҳиши равшани гузариши гармӣ мегардад.

Аммо дар газҳо баръакс рӯй медиҳад. Дар баробари баланд шудани ҳарорат, молекулаҳо тезтар ҳаракат мекунанд ва зуд-зуд бархӯрда, энергияро байни бархӯрдҳо самараноктар интиқол медиҳанд; бинобар ин гармйгузаронй зиёд мешавад.

Дар полимерҳо ва моеъҳо бо баланд шудани ҳарорат каме беҳтаршавӣ маъмул аст. Шароитҳои гармтар имкон медиҳанд, ки занҷирҳои молекулавӣ озодтар ҳаракат кунанд ва часпакиро кам кунанд ва гузариши гармиро тавассути мавод осонтар кунад.

III. Муносибати байни гузаронандагии электрикӣ ва гармӣ

Оё байни гузариши гармӣ ва гузариши барқ ​​алоқамандӣ вуҷуд дорад? Шумо метавонед дар бораи ин савол ҳайрон шавед. Дарвоқеъ, байни гузариши барқ ​​​​ва гармӣ робитаи қавӣ вуҷуд дорад, аммо ин пайвастагӣ танҳо барои намудҳои муайяни маводҳо, ба монанди металлҳо, маъно дорад.

1. Муносибати қавии байни гузариши барқ ​​ва гармӣ

Барои металлҳои пок (мисли мис, нуқра ва тилло) як қоидаи оддӣ татбиқ мешавад:Агар мавод дар гузаронидани қувваи барқ ​​хеле хуб бошад, он дар интиқоли гармӣ низ хеле хуб аст.Ин принсип дар асоси падидаи мубодилаи электронҳо идома меёбад.

Дар металлҳо ҳам қувваи барқ ​​ва ҳам гармиро асосан як заррачаҳо интиқол медиҳанд: электронҳои озод. Ин аст, ки чаро гузаронандагии баланди электрикӣ дар баъзе мавридҳо ба гармии баланд оварда мерасонад.

Бароибаэлектрикйҷараён,хангоми ба кор андохтани шиддат ин электронхои озод ба як самт харакат мекунанд ва заряди электрро мебардоранд.

Вакте ки сухан меравадбагармйҷараён, як канори металл гарм ва дигараш сард аст ва ин электронҳои озод дар минтақаи гарм тезтар ҳаракат мекунанд ва ба электронҳои сусттар бархӯрда, энергияро (гармӣ) зуд ба минтақаи сард интиқол медиҳанд.

Ин механизми муштарак маънои онро дорад, ки агар металл дорои миқдори зиёди электронҳои хеле мобилӣ бошад (онро як ноқили аълои барқ ​​​​мегардонад), он электронҳо инчунин ҳамчун "барандаи гармии" самаранок амал мекунанд, ки онро расман тавсиф мекунанд.баВидеман-ФранцҚонун.

2. Муносибати сусти байни гузариши электр ва гарми

Дар маводҳое, ки заряд ва гармиро бо механизмҳои гуногун интиқол медиҳанд, муносибати байни гузариши барқ ​​​​ва гармӣ суст мешавад.

IV. Ноқилият против хлорид: фарқиятҳои асосӣ

Дар ҳоле ки ҳам гузаронандагии барқ ​​​​ва консентратсияи хлоридҳо параметрҳои муҳим мебошандтаҳлили сифати об, онхо хосиятхои принципан гуногунро чен мекунанд.

гузаронанда

Ноқилӣ ченаки қобилияти маҳлул барои интиқоли ҷараёни барқ ​​мебошад. Ит чен мекунадконсентратсияи умумии ҳамаи ионҳои маҳлулдар об, ки ионҳои зарядноки мусбат (катионҳо) ва ионҳои манфӣ (анионҳо) доранд.

Ҳама ионҳо, ба монанди хлорид (Cl^-), натрий (Na⁺), калсий (Ca²⁺), бикарбонат ва сульфат, ба гузарониши умумии м мусоидат мекунандбо microSiemens дар як сантиметр (µS/cm) ё milliSiemens дар як сантиметр (mS/cm) ҳисоб карда мешавад.

Интиқолдиҳанда нишондиҳандаи зуд ва умумӣ астазҲамагӣМоддаҳои маҳлулшуда(TDS) ва покӣ ё шӯрии умумии об.

 Консентратсияи хлорид (Cl^-)

Консентратсияи хлорид ченкунии мушаххаси танҳо аниони хлориди дар маҳлул мавҷудбуда мебошад.Он чен мекунадмассаи танҳо ионҳои хлорид(Кл^-) мавҷуд аст, ки аксар вақт аз намакҳо ба монанди хлориди натрий (NaCl) ё хлориди калсий (CaCl) гирифта мешаванд₂).

Ин андозагирӣ бо истифода аз усулҳои мушаххас, ба монанди титратсия (масалан, усули аргентометрӣ) ё электродҳои интихобкунандаи ион (ISEs) анҷом дода мешавад.дар миллиграмм дар як литр (мг/л) ё қисмҳо дар як миллион (ppm).

Сатҳи хлорид барои арзёбии потенсиали зангзанӣ дар системаҳои саноатӣ (ба монанди дегхонаҳо ё манораҳои хунуккунӣ) ва мониторинги воридшавии шӯршавӣ ба захираҳои оби ошомиданӣ муҳим аст.

Хулоса, хлорид ба ноқилӣ мусоидат мекунад, аммо гузарониш ба хлорид хос нест.Агар консентратсияи хлорид зиёд шавад, гузарониши умумӣ зиёд мешавад.Аммо, агар гузарониши умумӣ афзоиш ёбад, он метавонад аз ҳисоби зиёд шудани хлорид, сулфат, натрий ё ҳама гуна комбинатсияи ионҳои дигар бошад.

Аз ин рӯ, ноқилӣ ҳамчун воситаи муфиди ташхис хидмат мекунад (масалан, агар ноқилӣ паст бошад, хлориди эҳтимолӣ кам аст), аммо барои назорат кардани хлориди махсус бо мақсади зангзанӣ ё танзим, санҷиши кимиёвии мақсаднок бояд истифода шавад.