Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Функция Лоренца для жидких металлов
|
|
На фиг. 1 представлены значения коэффициентов теплопроводности различных жидких металлов при различных температурах. Эти значения заимствованы из работ Поуэлла и других авторов.
Если предположить, что теплопроводность жидких металлов обусловлена главным образом электронными явлениями, то функция Лоренца должна иметь значение, близкое к 0, 58 
кал 
ом/сек-град^2. (На фиг. 2 показано изменение Lв зависимости от температуры для ртути, свинца и висмута.)
В 1949 г. Поуэлл рассчитал значения функции Лоренца для нескольких металлов и одного сплава калия с натрием. В 1957 г. после экспериментов с жидким свинцом, висмутом и эвтектическим жидким сплавом свинца с висмутом (4, 5% свинца и 55, 5% висмута) он уточнил и дополнил эти расчеты (табл. 2).
Найденное значение L для алюминия явно занижено. В действительности функция Лоренца не может быть значительно ниже своего теоретического значения. По-видимому, сильно занижено использованное значение коэффициента теплопроводности.
Высокие значения L для цинка и олова довольно надежны, потому что они получены по экспериментальным данным двух авторов. Эти значения наводят на мысль, что теплопроводность расплавленного металла обусловлена не одними только электронными явлениями (по крайней мере в окрестности точки плавления, поскольку с ростом температуры L приближается к своему теоретическому значению). Но прежде чем делать окончательный вывод, необходимо убедиться в точности использованных экспериментальных данных.
Фиг. 1. Теплопроводность жидких металлов.
○ —температура кипения; ● —температура плавления.
Эта фигура взята из работ Поуэлла. На ней приведены значениякоэффициента теплопроводности К жидких металлов, которые Поуэлл опубликовал в 1957 г. на основании работ Холла 1938 г.), Хогана1950 г.), Эуинга, Гранда и Миллера 1952 г.), Эуинга, Сиболда, Гранда и Миллера 1955 г.), Вебера, Гольдштейна и Феллингера1955 г.) и собственных работ.
Фиг. 2. Изменение функции Лоренца L в зависимости от температуры Т для нескольких чистых металлов в жидкой фазе.
Таблица 2
Коэффициенты теплопроводности, удельное электрическое сопротивление и функция лоренца различных жидких металлов в окрестности температуры плавление (по данным Поуэлла, 1949 и 1957гг.)
Для других металлов получены, по-видимому, нормальные результаты. Так, функция Лоренца большинства жидких металлов в окрестности точки плавления, очевидно, заключена между0, 6 кал ом/сек-град^2 и с ростом температуры приближается к теоретическому значению (при увеличении температуры на 200° С выше температуры плавления она отличается от теоретического значения на 10%).
Поуэлл пришел к выводу, что закон Видемана—Франца применим к жидким металлам. Исходя из известных значений электрического сопротивления, он рассчитал в 1949 г. вероятные значения коэффициентов теплопроводности различных жидких металлов, имеющих низкую температуру плавления (табл. 4.5). В последующей работе 1957 г.) Поуэлл получил значения коэффициентов теплопроводности некоторых металлов при температуре плавления, которые можно сравнить с результатами измерений, выполненными различными физиками еще в 1952 и 1955 гг. Эти результаты приводятся ниже.
Таблица 4.5
Коэффициенты теплопроводности различных жидких металлов в функции их удельного электрического сопротивления (расчетные данные Поуэлла)
Натрий. λ = 0, 21 кал/см 
сек 
град (Эуинг, Гранд и Миллер, 1952 г.).
Калий. λ = 0, 118 кал/см сек град (Эуинг, Гранд и Миллер, 1952 г.).
Литий. λ = 0, 112 кал/см сек град (Вебер, Гольдштейн и Феллигер, 1955 г.).
Выводы
Из изложенного следует, что теплопроводность жидких металлов обусловлена главным образом электронной теплопроводностью. Поэтому коэффициент теплопроводности можновычислить при помощи закона Видемана—Франца, если известен коэффициент электропроводности.
Точность значений, полученных таким образом, составляет ~15% вблизи точки плавления и возрастает с увеличением температуры, поскольку с повышением температуры число Лоренца жидких металлов приближается к теоретическому значению0, 58 • 10~8 кал ом/сек-град^2.
Литература
Ашкрофт Н., Жидкие металлы, пер. с англ., «УФН», 1970, т. 101, в. 3; Межчастичное взаимодействие в жидких металлах, М., 1979.
А. МИСНАР Теплопроводность твердых тел, жидкостей, и газов и их композиций ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР», Москва, 1968