Je, Joto Linaathiri Uendeshaji wa Umeme na Mafuta?

Umemeconductivtyinasimama kama aparameter ya msingikatika fizikia, kemia, na uhandisi wa kisasa, inayoshikilia athari kubwa katika anuwai ya nyanja,kutoka kwa utengenezaji wa kiwango cha juu hadi teknolojia ndogo za kielektroniki zilizo sahihi zaidi. Umuhimu wake muhimu unatokana na uwiano wake wa moja kwa moja na utendaji, ufanisi, na uaminifu wa mifumo mingi ya umeme na ya joto.

Ufafanuzi huu wa kina hutumika kama mwongozo wa kina wa kuelewa uhusiano wa ndani kati yaconductivity ya umeme (σ), conductivity ya mafuta(k), na halijoto (T). Zaidi ya hayo, tutachunguza kwa utaratibu tabia za utendakazi za aina mbalimbali za nyenzo, kuanzia kondakta wa kawaida hadi halvledare maalum na vihami, kama vile fedha, dhahabu, shaba, chuma, miyeyusho na raba, ambayo huziba pengo kati ya maarifa ya kinadharia na matumizi ya ulimwengu halisi ya viwanda.

Baada ya kukamilisha usomaji huu, utakuwa na uelewa thabiti, wa nuancedyayauhusiano wa joto, conductivity, na joto.

Jedwali la Yaliyomo:

1. Je, joto huathiri conductivity ya umeme?

2. Je, joto huathiri conductivity ya mafuta?

3. Uhusiano kati ya conductivity ya umeme na mafuta

4. Conductivity vs kloridi: tofauti muhimu

I. Je, joto huathiri conductivity ya umeme?

Swali, "Je, halijoto huathiri conductivity?" inajibiwa kwa uhakika: Ndiyo.Joto hutoa ushawishi muhimu, unaotegemea nyenzo kwa upitishaji wa umeme na joto.Katika utumizi muhimu wa uhandisi kutoka kwa upitishaji wa nguvu hadi utendakazi wa kihisi, uhusiano wa halijoto na utendakazi huelekeza utendaji wa sehemu, ukingo wa ufanisi, na usalama wa uendeshaji.

Joto huathiri vipi conductivity?

Joto hubadilisha utendakazi kwa kubadilishakwa urahisi jinsi ganichaji chaji, kama vile elektroni au ayoni, au joto husogea kupitia nyenzo. Athari ni tofauti kwa kila aina ya nyenzo. Hivi ndivyo inavyofanya kazi, kama ilivyoelezewa wazi:

1.Vyuma: conductivity hupungua kwa joto la kupanda

Metali zote hupita kupitia elektroni zisizolipishwa ambazo hutiririka kwa urahisi katika halijoto ya kawaida. Inapokanzwa, atomi za chuma hutetemeka kwa nguvu zaidi. Mitetemo hii hufanya kama vizuizi, kutawanya elektroni na kupunguza mtiririko wao.

Hasa, conductivity ya umeme na ya joto hupungua kwa kasi wakati joto linaongezeka. Karibu na halijoto ya chumba, conductivity kawaida hupungua~0.4% kwa kila ongezeko la 1°C.Kinyume chake,wakati ongezeko la 80 ° C linatokea,metali kupoteza25-30%ya conductivity yao ya awali.

Kanuni hii inatumika sana katika usindikaji wa viwandani, kwa mfano, mazingira ya joto hupunguza uwezo wa sasa salama katika wiring na uondoaji mdogo wa joto katika mifumo ya baridi.

2. Katika Semiconductors: conductivity huongezeka kwa joto

Semiconductors huanza na elektroni zilizofungwa sana katika muundo wa nyenzo. Kwa joto la chini, wachache wanaweza kusonga ili kubeba sasa.Halijoto inapoongezeka, joto huzipa elektroni nishati ya kutosha kujinasua na kutiririka. Kadiri joto linavyoongezeka, ndivyo wabebaji wa malipo wanavyopatikana zaidi,inakuza sana conductivity.

Kwa maneno angavu zaidi, coductivity hupanda kwa kasi, mara nyingi mara mbili kila 10-15 ° C katika safu za kawaida.Hii husaidia utendakazi katika halijoto ya wastani lakini inaweza kusababisha matatizo ikiwa joto sana (kuvuja kupita kiasi), kwa mfano, kompyuta inaweza kuanguka ikiwa chip iliyojengwa kwa semiconductor itapashwa joto hadi joto la juu.

3. Katika Electrolytes (Liquids au Gels katika Betri): conductivity inaboresha na joto

Watu wengine wanashangaa jinsi joto huathiri ufumbuzi wa conductivity ya umeme, na hapa ni sehemu hii. Electrolyte hupitisha ioni zinazosonga kupitia suluhisho, wakati baridi hufanya vimiminika kuwa nene na kulegea, na kusababisha harakati za polepole za ayoni. Pamoja na ongezeko la joto, kioevu hupata viscous kidogo, hivyo ioni huenea kwa kasi na kubeba malipo kwa ufanisi zaidi.

Kwa ujumla, conductivity huongezeka kwa 2-3% kwa 1 ° C huku kila kitu kikipata ukingo wake. Wakati joto linapoongezeka kwa zaidi ya 40 ° C, conductivity hupungua kwa ~ 30%.

Unaweza kugundua kanuni hii katika ulimwengu wa kweli, kama vile mifumo kama vile betri huchaji kwa kasi katika halijoto, lakini unaweza kuhatarisha uharibifu ukipashwa na joto kupita kiasi.

II. Je, joto huathiri conductivity ya mafuta?

Ubadilishaji joto, kipimo cha jinsi joto linavyosonga kwa urahisi kupitia nyenzo, kwa kawaida hupungua kadiri halijoto inavyoongezeka katika vitu vikali vingi, ingawa tabia hutofautiana kulingana na muundo wa nyenzo na jinsi joto hubebwa.

Katika metali, joto hutiririka hasa kupitia elektroni za bure. Halijoto inapoongezeka, atomi hutetemeka kwa nguvu zaidi, hutawanya elektroni hizi na kuvuruga njia yao, ambayo hupunguza uwezo wa nyenzo kuhamisha joto kwa ufanisi.

Katika vihami vya fuwele, joto husafiri kupitia mitetemo ya atomiki inayojulikana kama phononi. Halijoto ya juu husababisha mitetemo hii kuongezeka, na kusababisha migongano ya mara kwa mara kati ya atomi na kushuka kwa wazi kwa upitishaji wa joto.

Katika gesi, hata hivyo, kinyume hutokea. Joto linapoongezeka, molekuli husonga kwa kasi na kugongana mara nyingi zaidi, kuhamisha nishati kati ya migongano kwa ufanisi zaidi; kwa hiyo, conductivity ya mafuta huongezeka.

Katika polima na vinywaji, uboreshaji kidogo ni kawaida na kuongezeka kwa joto. Hali ya joto huruhusu minyororo ya Masi kusonga kwa uhuru zaidi na kupunguza mnato, na kuifanya iwe rahisi kwa joto kupita kwenye nyenzo.

III. Uhusiano kati ya conductivity ya umeme na mafuta

Kuna uhusiano kati ya conductivity ya mafuta na conductivity ya umeme? Unaweza kujiuliza juu ya swali hili. Kwa kweli, kuna uhusiano mkubwa kati ya upitishaji umeme na mafuta, lakini unganisho hili lina maana kwa aina fulani za nyenzo, kama vile metali.

1. Uhusiano mkubwa kati ya conductivity ya umeme na mafuta

Kwa metali safi (kama shaba, fedha na dhahabu), sheria rahisi inatumika:Ikiwa nyenzo ni nzuri sana katika kuendesha umeme, pia ni nzuri sana katika kufanya joto.Kanuni hii inaendelea kwa kuzingatia hali ya kugawana elektroni.

Katika metali, umeme na joto hubebwa na chembe sawa: elektroni za bure. Ndiyo maana conductivity ya juu ya umeme inaongoza kwa conductivity ya juu ya mafuta katika matukio fulani.

Kwayaumememtiririko,wakati voltage inatumiwa, elektroni hizi za bure huhamia kwenye mwelekeo mmoja, kubeba malipo ya umeme.

Inapofikiayajotomtiririko, ncha moja ya chuma ni moto na nyingine ni baridi, na elektroni hizo hizo huru husogea kwa kasi zaidi katika eneo lenye joto na kugonga elektroni polepole zaidi, na kuhamisha nishati (joto) haraka hadi eneo la baridi.

Utaratibu huu wa pamoja unamaanisha kwamba ikiwa chuma kina elektroni nyingi zinazotembea (kuifanya kondakta bora wa umeme), elektroni hizo pia hufanya kama "vibeba joto" vyema, ambavyo vinafafanuliwa rasmi nayaWiedemann-FranzSheria.

2. Uhusiano dhaifu kati ya conductivity ya umeme na mafuta

Uhusiano kati ya conductivity ya umeme na ya joto hudhoofisha katika nyenzo ambapo malipo na joto huchukuliwa na taratibu tofauti.

IV. Uendeshaji dhidi ya kloridi: tofauti kuu

Wakati conductivity ya umeme na mkusanyiko wa kloridi ni vigezo muhimu katikauchambuzi wa ubora wa maji, wanapima sifa tofauti kimsingi.

Uendeshaji

Upitishaji ni kipimo cha uwezo wa suluhisho kusambaza mkondo wa umeme. It hupimamkusanyiko wa jumla wa ioni zote zilizofutwakatika maji, ambayo ni pamoja na ions chaji chanya (cations) na ions chaji hasi (anions).

Ioni zote, kama kloridi (Cl^-), sodiamu (Na⁺), kalsiamu (Ca²⁺), bicarbonate, na sulfate, huchangia kwa jumla ya conductivity mkupunguzwa kwa microSiemens kwa sentimita (µS/cm) au milliSiemens kwa kila sentimita (mS/cm).

Uendeshaji ni kiashiria cha haraka, cha jumlayaJumlaMango yaliyoyeyushwa(TDS) na usafi wa jumla wa maji au chumvi.

 Mkusanyiko wa Kloridi (Cl^-)

Mkusanyiko wa kloridi ni kipimo maalum cha anion ya kloridi tu iliyo kwenye suluhisho.Inapimawingi wa ioni za kloridi tu(Cl^-) sasa, mara nyingi hutokana na chumvi kama vile kloridi ya sodiamu (NaCl) au kloridi ya kalsiamu (CaCl)₂).

Kipimo hiki kinafanywa kwa kutumia mbinu mahususi kama vile alama za alama (km, mbinu ya Argentometric) au elektrodi zinazochagua ioni (ISE)katika miligramu kwa lita (mg/L) au sehemu kwa milioni (ppm).

Viwango vya kloridi ni muhimu kwa kutathmini uwezekano wa kutu katika mifumo ya viwandani (kama vile boilers au minara ya kupoeza) na kufuatilia uingilizi wa chumvi kwenye maji ya kunywa.

Kwa kifupi, kloridi inachangia conductivity, lakini conductivity sio maalum kwa kloridi.Ikiwa mkusanyiko wa kloridi huongezeka, conductivity ya jumla itaongezeka.Hata hivyo, ikiwa conductivity ya jumla itaongezeka, inaweza kuwa kutokana na ongezeko la kloridi, sulfate, sodiamu, au mchanganyiko wowote wa ioni nyingine.

Kwa hivyo, upitishaji hutumika kama zana muhimu ya uchunguzi (kwa mfano, ikiwa upitishaji ni mdogo, kloridi ina uwezekano mdogo), lakini ili kufuatilia kloridi mahususi kwa ajili ya kutu au udhibiti, ni lazima kipimo cha kemikali kinacholengwa kitumike.