Рассмотрим электронную теорию данного явления. При движении по проводнику свободные электроны постоянно встречают на своем пути другие электроны и атомы. Взаимодействуя с ними, свободный электрон теряет часть своего заряда. Таким образом, электроны сталкиваются с сопротивлением со стороны материала проводника. Каждое тело имеет свою атомную структуру, которая оказывает электрическому току разное сопротивление. Единицей сопротивления принято считать Ом.
Сопротивление каждого отдельно взятого проводника (обозначается R или r.) зависит от свойств материала, из которого он изготовлен. Для точной характеристики электрического сопротивления того или иного материала было введено понятие — удельное сопротивление (нихрома, алюминия ). Удельным считается сопротивление проводника длиной до 1 м, сечение которого — 1 кв. мм. Этот показатель обозначается буквой p. Каждый материал, использующийся в производстве проводника, обладает своим удельным сопротивлением. Для примера рассмотрим удельное сопротивление нихрома и фехрали.
- Х15Н60 — 1.13 Ом* мм 2 /м
- Х23Ю5Т — 1.39 Ом* мм 2 /м
- Х20Н80 — 1.12 Ом* мм 2 /м
- ХН70Ю — 1.30 Ом* мм 2 /м
- ХН20ЮС — 1.02 Ом* мм 2 /м
Плотность платины и ее свойства в интервале от 25°С до температуры плавления
Среди благородных металлов платина занимает особое место. Из сугубо драгоценного металла она превратилась в особенный промышленный материал, который по комплексу своих свойств может служить удобной основой для уникальных композиционных материалов.
По величине плотности платину можно отнести к группе самых тяжелых металлов. Плотность платины при 20°С составляет 21450 кг/м 3 , то есть выше, чем у таких тугоплавких металлов, как тантал (16600 кг/м 3 ) и вольфрам (19300 кг/м 3 ), и лишь немногим ниже, чем у самого «тяжелого» металла — осмия (22500 кг/м 3 ).
Плотность платины, как и других металлов, зависит от температуры. При ее повышении плотность платины снижается и вблизи от температуры плавления становится равной 20320 кг/м 3 (при 2000 К).
Температура плавления платины составляет 1769°С. Жидкая платина имеет еще меньшую плотность, по сравнению с металлом в твердом состоянии. Плотность платины в жидком состоянии при температуре плавления равна 19200 кг/м 3 .
| 298 | 25 | 21470 | 1000 | 727 | 21020 |
| 400 | 127 | 21410 | 1200 | 927 | 20880 |
| 500 | 227 | 21350 | 1400 | 1127 | 20740 |
| 600 | 327 | 21280 | 1600 | 1327 | 20600 |
| 700 | 427 | 21220 | 1800 | 1527 | 20460 |
| 800 | 527 | 21160 | 2000 | 1727 | 20320 |
| 900 | 627 | 21090 | 2042 | 1769 | 19200 |
Теплофизические свойства платины при различных температурах
Теплофизические свойства платины (удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельное электрическое сопротивление) представлены в таблице при различных температурах в интервале от 27 до 1769°С.
Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление. Реостаты | Физика 8 класс #16 | Инфоурок
Удельная теплоемкость платины при комнатной температуре равна 132,6 Дж/(кг·град). Теплоемкость платины изучена достаточно хорошо — она в сильной мере зависит от чистоты этого драгоценного металла. Следует отметить, что при нагревании удельная теплоемкость платины возрастает. Теплоемкость жидкой платины при температуре плавления составляет 179 Дж/(кг·град).
Теплопроводность платины при 20°С имеет значение 69,7 Вт/(м·град). Это значение близко величине теплопроводности железа и некоторых марок углеродистой стали. С ростом температуры коэффициент теплопроводности платины возрастает и достигает максимума при температуре около 1400 К. При дальнейшем нагреве теплопроводность платины начинает снижаться.
Температуропроводность платины при 300 К равна 25,2·10 -6 м 2 /с. При росте температуры коэффициент температуропроводности платины растет. Эта температурная зависимость имеет слабый максимум в области 1400 К с последующим снижением (подобно кривой теплопроводности).
Удельное электрическое сопротивление платины при 27°С составляет 10,81·10 -8 Ом·м. Платина является стандартным термометрическим материалом, и зависимость ее удельного электросопротивления от температуры хорошо изучена — сопротивление платины монотонно увеличивается при нагревании.
| 300 | 27 | 132,6 | 71,7 | 25,2 | 10,81 |
| 400 | 127 | 135,8 | 71,8 | 24,7 | 14,6 |
| 500 | 227 | 138,4 | 72,6 | 24,5 | 18,23 |
| 600 | 327 | 141,2 | 73,3 | 24,4 | 21,85 |
| 700 | 427 | 143,8 | 74,5 | 24,4 | 25,28 |
| 800 | 527 | 146,6 | 75,7 | 24,4 | 28,7 |
| 900 | 627 | 148,7 | 77,4 | 24,6 | 31,9 |
| 1000 | 727 | 151,9 | 79,2 | 24,8 | 35,1 |
| 1200 | 927 | 157,3 | 85,4 | 26 | 40,89 |
| 1400 | 1127 | 162,9 | 89,9 | 26,6 | 46,69 |
| 1600 | 1327 | 168,3 | 89,1 | 25,7 | 51,8 |
| 1800 | 1527 | 173,6 | 86,7 | 24,4 | 56,52 |
| 2000 | 1727 | 179 | 81,5 | 22,2 | — |
| 2042 | 1769 | 178,1 | — | — | — |
- Васильева Е. В. и др. Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М.: Металлургия, 1980. — 289 с.
- Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
- Теплопроводность пенобетона различной плотности
- Благородные металлы. Справочник. Под ред. Савицкого Е. М.
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление — характеристика материала, определяющая его способность проводить электрический ток. Определяется как отношение электрического поля к плотности тока. В общем случае является тензором, однако для большинства материалов, не проявляющих анизотропных свойств, принимается скалярной величиной.
Обозначение — ρ
В технике применяется определение удельного сопротивления, как сопротивление проводника единичного сечения и единичной длины.
Таблица — Удельное электрическое сопротивление
ρ — удельное сопротивление проводника, Ом·мм 2 /м;
l — длина проводника, м;
S — площадь поперечного сечения, м 2 .
| Вещество | ρ, Ом·мм 2 /м |
| Алюминий | 0,028 |
| Медь | 0,017 |
| Серебро | 0,016 |
| Золото | 0,024 |
| Дюралюминий | 0,033 |
| Магний | 0,045 |
| Вольфрам | 0,055 |
| Никель | 0,055 |
| Латунь | 0,07-0,08 |
| Сталь | 0,15 |
| Железо | 0,1 |
| Платина | 0,1 |
| Цинк | 0,06 |
| Свинец | 0,21 |
| Вода морская | 0,3 |
| Никелин | 0,4 |
| Манганин | 0,43 |
| Константан | 0,5-0,8 |
| Чугун | 0,5 |
| Ртуть | 0,96 |
| Нихром | 1,1 |
| Фехраль | 1,3 |
| Графит | 13 |
| Раствор серной кислоты (10%) | 25000 |
| Фарфор | 10 19 |
| Эбонит | 10 20 |
2079
Влияние температуры на удельное сопротивление
В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 20 0 С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:
$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),
где: ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 0 0 С, α — температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:
- Серебро — 0,0035;
- Медь — 0,004;
- Алюминий — 0,004;
- Железо — 0,0066;
- Платина — 0,0032;
- Вольфрам — 0,0045.
Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.
При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,1 0 К.
Таблица — Удельное электрическое сопротивление
ρ — удельное сопротивление проводника, Ом·мм 2 /м;
l — длина проводника, м;
S — площадь поперечного сечения, м 2 .
| Вещество | ρ, Ом·мм 2 /м |
| Алюминий | 0,028 |
| Медь | 0,017 |
| Серебро | 0,016 |
| Золото | 0,024 |
| Дюралюминий | 0,033 |
| Магний | 0,045 |
| Вольфрам | 0,055 |
| Никель | 0,055 |
| Латунь | 0,07-0,08 |
| Сталь | 0,15 |
| Железо | 0,1 |
| Платина | 0,1 |
| Цинк | 0,06 |
| Свинец | 0,21 |
| Вода морская | 0,3 |
| Никелин | 0,4 |
| Манганин | 0,43 |
| Константан | 0,5-0,8 |
| Чугун | 0,5 |
| Ртуть | 0,96 |
| Нихром | 1,1 |
| Фехраль | 1,3 |
| Графит | 13 |
| Раствор серной кислоты (10%) | 25000 |
| Фарфор | 10 19 |
| Эбонит | 10 20 |
2080
Сопротивление металлов таблица фото
Удельное сопротивление меди: в чем измеряется величина, формулы расчета, показатели для железа и алюминия
Таблицы
Кости мозгового черепа таблица
Таблица нба онлайн
Длина регланной линии для женщин в вязании сверху таблица
Для наглядного представления данных входящих в электронную таблицу служат
Правописание не с разными частями речи таблица
Размерная таблица носков
Таблица транспортного налога в 2023 году
Таблица корней натуральных чисел
Таблица гигрометра вит 1
Производство
До 1748 г. платина добывалась и производилась только на территории Америки и в Старом Свете не была известна.
Когда платину стали завозить в Европу её цена была вдвое ниже серебра. Ювелиры очень быстро обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, а так как плотность платины выше чем у золота, то незначительные добавки серебра позволила изготавливать подделки, которые невозможно было отличить от золотых изделий. Такого рода подделки получили столь широкое распространение, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а оставшиеся запасы утопить в море. Этот закон просуществовал до 1778 года. После отмены закона потребность в платине была небольшой, её использовали в основном для создания химического оборудования, приспособлений и в качестве катализаторов. Добываемой в Америке платины для этих целей было достаточно. Ни о каком значимом промышленном производстве говорить не приходится.
В 1819 году платину впервые обнаружили на Урале близ Екатеринбурга, а в 1824 г. были открыты платиновые россыпи в Нижнетагильском округе. Разведанные запасы платины были столь велики, что Россия почти сразу заняла первое место в мире по добыче этого метала. Только в 1828 году в России было добыто 1,5 т платины — больше, чем за 100 лет в Южной Америке. К концу XIX века в России добывалось платины в 40 раз больше чем во всех остальных странах мира. Причем, представлена она была и весьма увесистыми самородками. Например, один из найденных на Урале самородков весил 9,6 кг.
К середине XIX в. в Англии и Франции были проведены обширные исследования по аффинажу платины. В 1859 году французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль впервые разработал промышленный способ получения слитков чистой платины. С этого времени, почти вся добываемая на Урале платина скупалась английскими и французскими фирмами, в частности, «Джонсон, Маттей и К°». Позже к закупкам платины у России подключились американские и немецкие компании.
Даже после значительных зарубежных закупок, большая часть добываемой Россией платины не находила достойного применения. Поэтому, начиная с 1828 года, по предложения министра финансов Егора Канкрина, в России начали выпускать платиновые монеты номиналом 3,6 и 12 рублей. При этом, 12-рублевая платиновая монета имела массу 41,41 г, а в рублевой серебряной монете было 18 г чистого серебра. То есть по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза. С 1828 по 1845 гг. было выпушено 1 372 000 трехрублевых монет, 17 582 шестирублевых и 3 303 двенадцатирублевых общей массой 14,7 т. Основную выгоду от добычи получали владельцы рудников — Демидовы. Оцените, — только в 1840 было добыто 3,4 т платины. В 1845 году, по настоянию министра финансов Фёдора Вронченко выпуск платиновых монет был прекращён и все они были срочно изъяты из обращения. Основной версией столь поспешного шага считается повышение европейских цен на платину, в результате которого монеты стали дороже номинала. После прекращения чеканки монет производство платины в России упало в 20 раз и к 1915 году на долю России приходилось лишь 95 % от мирового производства платины. Оставшиеся 5 % производила Колумбия. Причем, почти вся российская платина поступала на экспорт. Например, в 1867 году Англия скупила весь запас российской платины — более 16 т.
К концу XIX в. Россия производила 4,5 т. платины в год.
До Первой мировой войны второй после России страной по объемам добычи платины была Колумбия; с 1930-х гг. стала Канада, а после Второй мировой войны — Южная Африка.
В 1952 году Колумбия добыла 0,75 т платины, США — 0,88 т, в Канада — 3,75 т, а Южно-Африканский Союз — 7,2 т. В СССР данные по добыче платины были засекречены.
В 2007 году в мире было добыто 213 т платины, а в 2008 году — 200 т. Лидерами добычи были: ЮАР (в 2007 году добыто 166,0 т, а в 2008 году — 153,0 т), Россия (27,0/25,0), Канада (6,2/7,2), Зимбабве (5,3/5,6), США (3,9/3,7), Колумбия (1,4/1,7). [3]
Лидером добычи платины в России является ГМК «Норильский никель».
Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 т и распределены, в основном, между Южной Африкой (87,5 %), Россией (8,3 %) и США (2,5 %).
Применение
В технике
- С первой четверти XIX века применялась в России в качестве легирующей добавки для производства высокопрочных сталей [4]
- Платина применяется как катализатор (чаще всего в сплаве с родием, а также в виде платиновой черни — тонкого порошка платины, получаемой восстановлением ее соединений).
- Платина применяется в ювелирном и зубоврачебном деле, а также в медицине.
- Изготовление стойкой химически и к нагреванию лабораторной посуды.
- Изготовление миниатюрных магнитов огромной силы (сплав платина-кобальт, ПлК-78).
- Специальные зеркала для лазерной техники.
- Чрезвычайно долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники (ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина-иридий).
- Гальванические покрытия.
- Перегонные реторты для производства плавиковой кислоты.
- Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически на платине держится все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты — пероксодвусерная кислота — гидролиз — отгонка перекиси водорода).
- Нерастворимые аноды в гальванотехнике.
- Анодные штанги для защиты от коррозии корпусов подводных лодок.
- Нагревательные элементы печей сопротивления.
В медицине
Соединения платины (преимущественно, тетрахлорплатинаты) применяются, как цитостатики («цис-платина»). Однако в настоящее время имеются более эффективные противораковые лекарственные средства.
В ювелирном деле
Платина и её сплавы широко используются для производства ювелирных изделий.
Ежегодно мировая ювелирная промышленность потребляет около 50 тонн платины. До 2001 года большая часть ювелирных изделий из платины потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн.
Российский спрос на ювелирную платину составляет 0,1 % от мирового уровня.
Монетарная функция
Основная статья: Платиновые монеты
Платиновая монета 1835 года номиналом 12 рублей.
Платина, золото и серебро — основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.
Первые в мире платиновые монеты были выпущены и находились в обращении в Российской империи с 1828 по 1845 год. Чеканка началась с трехрублевиков. В 1829 г. «были учреждены платиновые дуплоны» (шестирублевики), а в 1830 г.— «квадрупли» (двенадцати-рублевики). Были отчеканены следующие номиналы монет: достоинством 3, 6 и 12 рублей. Трехрублевиков было отчеканено 1 371 691 шт., шестирубле-виков — 14 847 шт. и двенадцатирублевиков — 3474 шт. [2]
В 1846 г. чеканка платиновой монеты была прекращена, хотя к этому году добыча уральской платины составила около 2000 пудов или 32 000 кг, из которых в монету было перечеканено 14 669 кг. Громадной количество платины, скопившейся на Петербургском монетном дворе частью в виде монеты, а частью в необработанном виде (по разным данным от 720 до 2000 пудов), было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко. В результате Англия, которая не добывала ни одного грамма платины, долго была в этой отрасли монополистом. [5]
После 1846 года ни одна страна не позволяла себе «роскоши» вводить в обращение платиновые монеты. Выпускаемые разными странами в настоящее время платиновые монеты являются инвестиционными монетами. В период с 1992 по 1995 год инвестиционные платиновые монеты номиналами 25, 50 и 150 рублей выпускал Банк России.
