¿Por qué las aleaciones tienen una conductividad térmica muy baja en comparación con los metales puros?

Consideremos por el momento que todos los efectos (efectos físicos) se pueden explicar en términos de átomos y procedamos con el mismo punto de vista.

Ahora, para cualquier metal puro, los átomos que residen en y alrededor de la red tienen el mismo radio / diámetro atómico. A temperatura ambiente / ambiente natural, cada uno de estos átomos vibra a una amplitud fija con respecto al punto de red (o desde un punto fijo), cuando el sistema está en perfecto equilibrio con su entorno y ninguna fuente externa está actuando sobre el sistema.

¿Qué es el calor? Nuestra primera pregunta básica, ¿por qué sentimos calor ?, es porque la vibración atómica en el metal está vibrando a una amplitud más alta que los átomos en la punta de los dedos, y cuando hacemos contacto con los objetos calientes, la energía se transfiere desde el objeto caliente hasta sus átomos en las puntas de los dedos, lo que hace que los átomos en las puntas de los dedos vibren a una amplitud mayor que su amplitud normal (EXCITACIONES FORZADAS ) y lo que sentimos es calor (no explica la señal biológica y la respuesta nerviosa, etc.). Mismo caso cuando dos metales se tocan.

Cuando se suministra un calor (fotones o paquetes de energía) a estos átomos, en la superficie, su amplitud media de vibración cambia y la capa inicial de átomos vibra a una amplitud más alta que el resto de los átomos a granel que se alejan de la fuente de calor. los átomos transfieren su energía a la masa mediante vibración forzada / transferencia vibratoria de energía .

Ahora, ¿qué podemos hacer para reducir la transferencia de calor de un átomo a otro? La respuesta simple es sustituir el siguiente átomo con un peso atómico más alto que el átomo anterior. La vibración es una función de la masa / peso atómico. Si suministra la misma cantidad de energía a dos átomos diferentes, un átomo es más pesado que el otro, la amplitud de la vibración es mayor para un átomo con una masa / peso atómico pequeño.

Aplica esta teoría a la inversa, TADA, obtuviste tu respuesta, los elementos de aleación afectarán el estado vibratorio de los átomos circundantes, por lo tanto, tienden a cambiar la conductividad térmica.

Los átomos pesados ​​tienden a vibrar a una amplitud más baja que los átomos más pequeños (menos peso atómico) debido a la resistencia inercial ofrecida por el núcleo pesado y, por lo tanto, a la baja amplitud vibratoria, viceversa para átomos más pequeños. Así, en aleaciones similares es el caso, los elementos de aleación efectúan la transferencia de calor en función de su masa atómica relativa en comparación con los átomos a granel.

Mayor masa atómica, menor amplitud de vibración. Baja amplitud de vibración, baja interacción con el siguiente átomo vecino. Menos interacción, menos transferencia de energía. Menos transferencia de energía, menos conductividad.

(los puntos rojos son átomos y los resortes son enlaces, los enlaces son medios para transferir energía de un átomo a otro. La representación física de los enlaces / resortes son densidades de electrones).

NOTA ESTA TEORÍA ES SOLO UNA FORMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR, OTROS FACTORES E INTERACCIONES TAMBIÉN AFECTAN LA CONDUCTIVIDAD.

P.EJ. Siendo una cerámica, el carburo de silicio (SiC) tiene una conductividad comparable a la del cobre. EL MECANISMO AQUÍ ES DIFERENTE AL QUE SE EXPLICÓ ARRIBA. EL MECANISMO DE CONDUCTIVIDAD DEL CALOR EN SIC ES VIBRACIÓN DE LATTICIA PERIÓDICA (NO VIBRACIÓN ATÓMICA) LLAMADOS FONONES.

Por lo tanto, se aconseja no considerar esto como una única explicación. LEER GENTE, LEER.

Una aleación es un material que consiste en una mezcla de dos o más elementos que son metales y no metales. Por lo tanto, la aleación es un metal con la adición de algunos elementos de aleación, como hierro, cromo y aluminio. La adición de elementos de aleación a metales puros causó una dispersión adicional de los electrones conductores y, por lo tanto, la conductividad térmica disminuye durante la aleación.