Тепловые характеристики

Температура плавления (Т_пл) и температура размягчения (Т_р) определяются у материалов соответственно кристаллического и аморфного строения. При этом, если температура Т_{пл –} строго фиксированная величина для каждого кристаллического материала, то Т_р – несколько условная величина, зависящая от способа ее определения.

Температура плавления—температура перехода из твердого состояния в жидкое, связанное с разрушением

кристаллической решетки. По Т_пл все металлы разделяются на

- легкоплавкие - Т_пл < 500⁰ С (галлий, -29,7⁰ С, индий – 156⁰ С, кадмий -321⁰ С, олово - 232⁰ С, свинец - 327⁰ С, цинк 410⁰ С);

- тугоплавкие - Т_пл >1700⁰ С (вольфрам - 3400⁰ С, молибден-2620⁰ С, ниобий-2500⁰ С,тантал-3000⁰ С, хром- 1900⁰ С, рений- 3180⁰ С);

-со средней температурой плавления-500⁰С<Т_пл<1700⁰С (алюминий- 11660⁰ С, медь-1083⁰ С, серебро- 961⁰ С, железо- 1540⁰ С, никель- 1453⁰ С и др.)

Теплоемкость С (Дж/⁰C Дж/К) – это отношение количества теплоты, сообщенной телу, к соответствующему повышению температуры. Удельная теплоемкость с (Дж/(кг.К)) – это отношение теплоемкости к единице массы материала.

Таблица 1.2 - Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов

Коэффициент теплопроводности l (Вт/(м.К)) характеризует способность материала переносить теплоту от более нагретых частей материала к менее нагретым и определяется как коэффициент пропорциональности в уравнении Фурье: ∆Q=l∆ TS/(∆ℓ), где ∆Q- мощность теплового потока, Вт, сквозь площадку материала S, м², перпендикулярную потоку; ∆T/∆ℓ- градиент температуры, К/м. Некоторые значения l приведены в таблице 1.2

Температурный коэффициент линейного расширения a_ℓ характеризует изменение линейных размеров материала при изменении температуры. Этот коэффициент необходимо особенно учитывать в случаях совместной или сопряженной работы различных материалов, например, металл-стекло, металл-керамика и т.д. Количественные значения a_l контактирующих материалов должны быть близки, чтобы не возникали недопустимые напряжения на стыках, в спаях и т.п., приводящие к разрушению одного из материалов. Величина a_l определяется выражением,

(1.7)

которое показывает, во сколько раз изменится линейный размер (длина) образца материала при изменении температуры на один градус.

Численные значения a_l металлов колеблются в широких пределах , от 4 10^-6 К^-1 (для вольфрама) до 182 10^-6 К^-1 для ртути.

Теплостойкость позволяет оценить стойкость диэлектриков к кратковременному нагреву. Она зависит от способа ее определения( по Мартенсу, по Вика) и характеризуется температурой, при которой образцы начинают претерпевать либо опасную деформацию, либо существенно изменять твердость.

Температура вспышки паров жидких диэлектриков – это температура, при которой пары и газы, образующиеся при постоянном нагревании заданного объема жидкости, вспыхивают (но продолжительно не горят) при соприкосновении их с открытым пламенем. Эта характеристика представляет собой интерес при оценке трансформаторного масла и растворителей для лаков.

Таблица1.3 - Классы нагревостойкости

электроизоляционных материалов

Нагревостойкость — это способность электроизоляционного материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру без ухудшения его свойств. В зависимости отзначений допустимых при эксплуатации температур диэлектрики различают по классам нагревостойкости (таблица 1.3)

В настоящее время вместо класса нагревостойкости все чаще употребляют температурный индекс, соответствующий температуре ( в ⁰С), при которой срок службы материала равен 20 000 ч.

Холодостойкость позволяет оценить способность материалов противостоять действию низких температур. При низких температурах электрические свойства диэлекриков, как правило, улучшаются, но механические ухудшаются, поэтому холодостойкость определяется на основе изучения механических характеристик.

Тропикостойкость определяется у электроизоляционных материалов, предназначенных для электрооборудования, работающего в условиях тропического климата. В таких условиях на материал влияют следующие факторы; высокая температура воздуха( до 55⁰С), резкое изменение ее в течение суток (на 40⁰С и более) , высокая ( до95%) и низкая влажность воздуха, интенсивная солнечная радиация, плесневые грибки, наличие в воздухе пыли и песка, насекомые и т.д.