1. Proprietà fisiche:
* Espansione e contrazione: I metalli si espandono quando riscaldati e si contraggono quando sono raffreddati. Ciò è dovuto all'aumento dell'energia cinetica degli atomi, facendoli vibrare di più e occupano un volume maggiore.
* Densità: La densità diminuisce con l'aumentare della temperatura a causa dell'espansione.
* Punto di scioglimento e di ebollizione: Ogni metallo ha un punto di fusione specifico e un punto di ebollizione, sopra il quale passano rispettivamente in stati liquidi e gassosi.
* Conducibilità elettrica: Mentre generalmente buoni conduttori, la conducibilità dei metalli diminuisce con l'aumentare della temperatura a causa dell'aumento delle vibrazioni che interrompono il flusso di elettroni.
* Conducibilità termica: Questa è la capacità di condurre calore. La conduttività termica generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura nella maggior parte dei metalli, ma può aumentare in alcune leghe.
2. Proprietà meccaniche:
* Forza: La maggior parte dei metalli diventa più debole a temperature più elevate. La loro capacità di resistere alla deformazione (cedimento della resistenza) diminuisce con il calore.
* Duttilità: La duttilità (capacità di deformarsi senza frattura) è generalmente ridotta a temperature più elevate, rendendo i metalli più fragili.
* Durezza: La durezza generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura.
* Creep: Ad alte temperature, i metalli possono sperimentare creep, una deformazione lenta e graduale sotto stress prolungato, anche al di sotto della resistenza alla snervamento.
* Fatica: I metalli diventano più suscettibili al fallimento della fatica (fallimento a causa dello stress ripetuto) a temperature più elevate.
3. Proprietà chimiche:
* corrosione: I tassi di corrosione spesso aumentano a temperature più elevate a causa dell'aumento delle reazioni chimiche.
* Ossidazione: Molti metalli si ossidano più prontamente a temperature più elevate, formando ossidi sulla loro superficie.
Effetto della temperatura sui metalli specifici:
Gli effetti specifici della temperatura variano significativamente tra i metalli diversi. Per esempio:
* Acciaio: L'acciaio diventa più duttile ad alte temperature, ma anche la sua resistenza diminuisce considerevolmente.
* Alluminio: L'alluminio è noto per la sua buona conducibilità termica, ma la sua resistenza diminuisce in modo significativo anche ad alte temperature.
* Titanio: Il titanio presenta una resistenza eccellente ad alte temperature, rendendolo adatto per applicazioni aerospaziali.
Implicazioni pratiche:
Comprendere le proprietà dipendenti dalla temperatura dei metalli è cruciale per varie applicazioni, tra cui:
* Strutture di progettazione: Strutture come ponti, edifici e aerei devono resistere alle fluttuazioni della temperatura.
* Processi di produzione: I trattamenti di calore come ricottura, indurimento e tempra si basano su variazioni di temperatura controllate per modificare le proprietà del metallo.
* Applicazioni industriali: Processi come la saldatura, la forgiatura e il casting comportano il riscaldamento dei metalli a temperature specifiche per i risultati desiderati.
* Precauzioni di sicurezza: Le alte temperature possono indebolire i metalli e comportare rischi come rischi di incendio, insufficienza strutturale e malfunzionamento delle attrezzature.
Pertanto, considerare l'impatto della temperatura sui metalli è essenziale per garantire operazioni di ingegneria, produzione e industriali sicure ed efficienti.
