Kim loại là những vật liệu vô cùng quan trọng trong công nghệ và ngành công nghiệp hiện đại. Với khả năng dẫn nhiệt tốt, các loại kim loại đã trở thành lựa chọn hàng đầu để ứng dụng trong những đối tượng cần tải trọng nhiệt lớn. Tuy nhiên, không phải loại kim loại nào cũng có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất. Vậy, trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về top 10 kim loại dẫn nhiệt tốt nhất bằng cách phân biệt độ dẫn nhiệt với độ khuếch tán nhiệt và khám phá các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của kim loại. Mời các bạn cùng tìm hiểu!
Phân biệt giữa khả năng truyền nhiệt của kim loại và khả năng lan truyền nhiệt
Trong số các đặc điểm phân biệt, có một số giữa độ truyền nhiệt và sự lan truyền nhiệt của kim loại thường làm cho nhiều người hiểu lầm chúng. Trên thực tế, hai khái niệm này được sử dụng rộng rãi trong thống kê và vật lý nhiệt. Cụ thể:
- Khả năng truyền nhiệt đo lường khả năng của kim loại truyền nhiệt qua nó.
- Khả năng lan truyền nhiệt của kim loại là sự quán tính nhiệt của kim loại đó.
Xem thêm: Ăn mòn điện hóa là gì? cơ chế và điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá
Top 10 kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất theo thứ tự giảm dần
Bạc (Ag)
Kim loại đứng đầu trong danh sách top kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất là Bạc. Mặc dù đứng đầu trong danh sách về khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt nhất, tuy nhiên vì giá thành cao nên không nhiều ngành công nghiệp sử dụng bạc cho các ứng dụng liên quan đến điện hoặc truyền nhiệt. Thay vào đó, bạc được sử dụng rộng rãi trong gia công trang sức, đúc tiền, hay trong tráng gương,...
Bạc đứng đầu trong danh sách kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất, dẫn điện tốt nhất.
Đồng (Cu)
Đứng thứ hai trong danh sách về khả năng truyền điện và truyền nhiệt chính là đồng, ký hiệu trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là Cu. Đồng là một kim loại mềm và dễ uốn, dễ tạo hình. Vì vậy, đồng được coi là vật liệu phổ biến trong công nghệ sản xuất dây dẫn điện.
Đồng là kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất sau Bạc (Ag).
Vàng (Au)
Vàng nằm ở vị trí thứ ba trong danh sách kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất, ngay sau đồng. Mặc dù ít được chú ý đến khả năng truyền nhiệt và khả năng dẫn điện, nhưng thay vào đó vàng được sử dụng để làm đơn vị trao đổi tiền tệ hay làm trang sức có giá trị cao.
Vàng là kim loại dẫn điện tốt nhất, nằm ở vị trí thứ ba sau bạc và đồng.
Nhôm (Al)
Nhôm cũng là một trong những kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất. Với khả năng chịu nhiệt tốt, nhôm thường được sử dụng rộng rãi trong các công trình kiến trúc như vách ngăn xây dựng hay tôn lợp nhà. Nhôm cũng không thích hợp để chế tạo dây dẫn điện vì khả năng dẫn điện kém của nó.
Nhôm có khả năng truyền nhiệt tốt.
Natri (Na)
Khi nói về kim loại có khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt, không thể bỏ qua Na với khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, Na thường được sử dụng chủ yếu để chế tạo đèn hơi hay làm xà phòng thơm, thay vì được sử dụng để chế tạo dây điện.
Natri có khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt, nhưng được sử dụng chủ yếu để làm xà phòng thơm, đèn hơi,...
Wolfram (W)
Với tính chất cứng và mạnh mẽ, wolfram được coi là một kim loại khó gia công và có khả năng chống lại axit, kiềm và oxi hóa mạnh mẽ. Do đó, wolfram được sử dụng nhiều trong ngành công nghệ điện để chế tạo dây tóc bóng đèn sợi đốt.
Wolfram là kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt, được sử dụng chủ yếu làm dây tóc bóng đèn sợi đốt.
Đồng thau (CuZn37)
Đồng thau là một hợp kim của kẽm và đồng, có màu vàng lấp lánh. Kim loại này có giá thành tương đối rẻ nên được sử dụng cho việc chế tạo trang sức không có giá trị cao. Đồng thau thường dễ bị nhầm lẫn với vàng nguyên chất do cùng có màu lấp lánh.
Đồng thau là kim loại nằm trong top kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất.
Sắt (Fe)
Sắt được xem là một trong số các kim loại có ứng dụng rộng rãi nhất trong đời sống. Sắt được sử dụng phổ biến trong hầu hết các ngành nghề. Sắt có tính cứng, bền và chắc chắn.
Sắt - Top kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất.
Crôm (Cr)
Crôm nằm ở vị trí cuối cùng trong danh sách top 10 kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất. Kim loại này có khả năng chống trầy xước cao, cứng và giòn, đặc biệt khó nóng chảy. Do khả năng truyền nhiệt và khả năng dẫn điện kém hơn so với các kim loại khác, Crôm chỉ được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp để đánh bóng bề mặt hoặc tạo màu rực rỡ cho thuốc sơn hay thuốc nhuộm,...
Crôm nằm cuối cùng trong danh sách 10 kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất.
Chì (Pb)
Cuối cùng, trong danh sách top 10 kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất là Chì. Kim loại này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và là thành phần quan trọng trong việc chế tạo ắc quy.
Chì đứng cuối trong danh sách 10 kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất.
Xem thêm: Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay
Vị trí và cấu tạo của nguyên tử
- Cấu hình: [Kr]4d105s1.=> Bạc thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp ô số 47, nhóm IB, chu kì 5.
- Tạo thành các hợp chất chủ yếu bằng liên kết cộng hóa trị.
- Có dạng tinh thể lập phương tâm diện.
Tính chất vật lí
- Bạc là chất dẻo mềm (có thể kéo sợi và đánh mỏng dễ dàng), có màu trắng, và dẫn điện cũng như dẫn nhiệt tốt hơn so với các kim loại khác.- Bạc là một kim loại nặng, có khối lượng riêng là 10,49 g·cm−3, và nhiệt độ nóng chảy là 960,50C.
Tính chất hóa học
- Bạc có tính kém hoạt động (là một kim loại quý), tuy nhiên ion Ag có tính oxi hóa mạnh, và bạc có thế điện cực chuẩn là 0,80V (E0Ag /Ag= 0,80V).a. Tác dụng với các phi kim
- Bạc không bị oxi hóa trong không khí ngay cả ở nhiệt độ cao.
- Tác dụng với ozon
2Ag O3 → Ag2O O2
b. Tác dụng với axit
- Bạc không tác dụng với axit HCl và axit H2SO4 loãng, nhưng tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh như axit HNO3 hoặc axit H2SO4 đặc, nóng.
3Ag 4HNO3 (loãng) → 3AgNO3 NO 2H2O
2Ag 2H2SO4 (đặc, nóng) → Ag2SO4 SO2 2H2O
c. Tác dụng với các chất khác
- Bạc có màu đen khi tiếp xúc với không khí hoặc nước có chứa hidro sunfua:
4Ag 2H2S O2 (kk) → 2Ag2S 2H2O
- Bạc tác dụng được với axit HF khi có mặt của oxi già:
2Ag 2HF (đặc) H2O2 → 2AgF 2H2O
2Ag 4KCN (đặc) H2O2 → 2K[Ag(CN)2] 2KOH
Định nghĩa độ dẫn điện
Độ dẫn điện là một thông số cho biết khả năng truyền tải dòng điện hay còn được gọi là khả năng dẫn điện của một chất. Nó phụ thuộc vào các hạt mang điện tích (các ion), những ion này có thể mang điện tích âm (-) hoặc điện tích dương ( ).Theo định luật Ohm về sự dẫn điện "Dòng điện tỷ lệ thuận với điện trường tương ứng và tham số tỷ lệ chính là độ dẫn điện" và có thể biểu diễn như sau:
Mật độ dòng điện = Cường độ điện trường x độ dẫn điện
Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở suất và cả hai giá trị này đều là giá trị vô hướng. Đơn vị của độ dẫn điện thường là milliSiemans trên một centimet (mS/cm), và tại Mỹ thì đơn vị % IACS (International Annealed Copper Standard) được sử dụng. Đối với các ống dẫn điện cao thế, độ dẫn điện của dây trần thường được đánh giá bằng cách dùng đơn vị % IACS.
Tại sao kim loại có thể dẫn điện tốt?
Kim loại có độ dẫn điện tốt hơn so với phi kim và các hợp chấtDẫn điện tốt là một tính chất tiêu biểu của nhóm kim loại. Nhiều người vẫn hay thắc mắc tại sao kim loại có thể dẫn điện tốt như vậy. Thì nguyên nhân chính là nhờ vào cấu trúc đặc thù của nhóm chất này. Cấu trúc tổ chức của kim loại gồm rất nhiều hạt electron mang điện tích âm di chuyển một cách tự do. Chúng có thể di chuyển dễ dàng qua các hợp chất, các vật liệu. Thay vì quay xung quanh các nguyên tử tương ứng, chúng tạo thành một biển electron bao quanh hạt nhân dương của các ion kim loại liên kết. Rồi sau đó, các electron này tiếp tục di chuyển tự do trong biển electron. Điều này đã làm cho kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt. Mỗi kim loại sẽ có độ dẫn điện khác nhau, tuy nhiên so với phi kim và các hợp chất khác, kim loại vẫn nổi bật hơn nhiều.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của kim loại
Độ dẫn điện của kim loại bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau đây:- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao, khả năng dẫn điện của kim loại càng giảm vì electron tự do trong kim loại đang di chuyển một cách hỗn loạn sẽ chuyển động thành dòng khi tiếp xúc với nguồn điện. Khi nhiệt độ tăng, sự dao động của các cation tăng lên, gây khó khăn cho dòng electron tự do di chuyển trong kim loại. Một số chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cực thấp có thể trở thành siêu dẫn.
- Tạp chất: Độ dẫn điện của kim loại sẽ kém đi nếu có nhiều tạp chất được thêm vào.
- Hình dáng và kích thước: Nguyên liệu dày thường có độ dẫn điện tốt hơn so với nguyên liệu mỏng có cùng chiều dài và kích thước. Nếu hai miếng nguyên liệu có cùng độ dày, miếng dài sẽ có độ dẫn điện kém hơn miếng ngắn.
Mỗi kim loại có độ dẫn điện khác nhau, chủ yếu do mật độ electron tự do của chúng khác nhau.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ và đời sống hiện đại, khả năng dẫn nhiệt của kim loại ngày càng được chú trọng. Bằng việc hiểu rõ về độ dẫn nhiệt của kim loại, chúng ta có thể ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều lĩnh vực. Bài viết đã đi sâu vào phân tích và giới thiệu những kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất, cùng với các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt của chúng. Với thông tin này, hy vọng các bạn đã có cái nhìn tổng quan về kim loại dẫn nhiệt tốt nhất và sẽ áp dụng vào thực tế một cách thông minh và hiệu quả.
Facebook