Tính chất dẫn nhiệt của kim loại là một thuộc tính quan trọng trong việc đánh giá khả năng truyền nhiệt của chúng. Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu về tính chất này, cách thức xác định khả năng dẫn nhiệt của một kim loại, và đưa ra danh sách các kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất. Ngoài ra, bài viết cũng sẽ trả lời câu hỏi về sự khác biệt giữa độ dẫn nhiệt và độ khuếch tán nhiệt của kim loại, cũng như tại sao kim loại có khả năng dẫn điện tốt. Hãy cùng khám phá những điều thú vị về tính chất dẫn nhiệt của kim loại!
Khám phá tính chất dẫn nhiệt của kim loại
Tỷ lệ dẫn nhiệt của kim loại được hiểu một cách đơn giản là đo lường khả năng truyền nhiệt của kim loại đó, hay nói cách khác là để biết kim loại nào có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất. Nó là đặc tính truyền nhiệt của kim loại khi nó bị gia nhiệt hoặc làm lạnh.
Tính chất dẫn nhiệt của kim loại là gì? Tính chất vật lý này của kim loại được xác định bởi sự tồn tại của các electron tự do bên trong kim loại. Để đánh giá khả năng dẫn nhiệt của một kim loại bất kỳ, người ta đã tiến hành thí nghiệm gia nhiệt một đầu của kim loại đó rồi quan sát và nhận thấy rằng: Các electron tự do sẽ có năng lượng động rất cao ở vùng có nhiệt độ cao.
Vì vậy, các electron này sẽ di chuyển đến vùng có nhiệt độ thấp hơn đồng thời chuyển năng lượng cho các ion dương có mặt ở đó. Điều này khiến cho đầu còn lại của thanh kim loại cũng tăng nhiệt.
Kim loại nào có khả năng truyền nhiệt tốt nhất? Tính chất truyền nhiệt của kim loại tăng lên khi nhiệt độ giảm xuống và ngược lại, nó giảm khi nhiệt độ tăng lên. Hiện tượng này phản ánh đúng tính chất của kim loại, có thể thấy vào những ngày thời tiết nóng bức thì nhiệt độ của kim loại bên ngoài sẽ cao hơn nhiệt độ cơ thể chúng ta. Khi chạm vào kim loại, ta cảm nhận được nóng rát.
Khi thời tiết trở lạnh, nhiệt độ môi trường sẽ thấp hơn so với cơ thể chúng ta. Khi chạm tay vào những vật được làm bằng kim loại, nhiệt sẽ chuyển từ cơ thể chúng ta sang kim loại. Sau đó, lượng nhiệt này dễ dàng phân tán và khiến cho tay chúng ta cảm giác lạnh đi chỉ sau một khoảng thời gian ngắn.
Sự khác biệt giữa độ dẫn nhiệt của kim loại và độ khuếch tán nhiệt
Giữa hai khái niệm độ dẫn nhiệt và độ khuếch tán nhiệt của kim loại thường có những đặc điểm khiến nhiều người thường nhầm lẫn chúng với nhau. Trên thực tế, cả hai khái niệm này được sử dụng rất phổ biến trong thống kê và lĩnh vực vật lý nhiệt. Cụ thể:- Độ dẫn nhiệt là khả năng của kim loại để truyền nhiệt qua nó.
- Độ khuếch tán nhiệt của kim loại chính là khái niệm về cơ chế dẫn nhiệt của kim loại.
Xem thêm: Khái niệm của ăn mòn điện hoá là gì, cơ chế và điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá
Top 10 kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất theo thứ tự giảm dần
Bạc (Ag)
Ở đầu danh sách top kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất chính là kim loại Bạc. Dù nằm đầu danh sách về khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt nhất nhưng do giá thành cao nên không được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp điện hay các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt. Thay vào đó, Bạc được sử dụng rộng rãi để chế tác trang sức, làm tiền hay phổ biến trong trang trí gương,...
Bạc đứng đầu danh sách kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất và dẫn điện tốt nhất.
Đồng (Cu)
Ở vị trí thứ 2 về khả năng truyền nhiệt và dẫn điện, đó là Đồng, ký hiệu hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố là Cu. Đồng là kim loại khá mềm và dễ uốn, dễ tạo hình. Vì vậy, nó được coi là chất liệu phổ biến trong việc chế tạo dây dẫn điện.
Đồng là kim loại có tính dẫn nhiệt tốt nhất, chỉ sau Bạc (Ag).
Vàng (Au)
Vàng nằm ở vị trí thứ 3 trong danh sách top kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt nhất, ngay sau Đồng. Mặc dù không được chú trọng đến tính dẫn nhiệt và dẫn điện nhưng lại được sử dụng rộng rãi để làm tiền tệ hay làm những món trang sức có giá trị cao.
Vàng là kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất, nằm ở vị trí thứ 3 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 là tấm ngăn cách xây dựng hoặc để chế tạo vật liệu lợp mái,... thay vì dùng để làm dây điện vì khả năng dẫn điện kém.
Nhôm có khả năng dẫn nhiệt tốt.
Natri (Na)
Khi nói đến danh sách top kim loại có khả năng truyền nhiệt và dẫn điện tốt, không thể không kể đến Natri với khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt ở môi trường bình thường. Tuy nhiên, thay vì sử dụng trong việc dẫn điện, Natri được sử dụng chủ yếu để chế tạo đèn hơi hay làm xà phòng thơm,...
Natri là kim loại có khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt nhưng được sử dụng nhiều để làm xà phòng thơm, chế tạo đèn hơi,...
Wolfram (W)
Với tính chất cứng, giòn, wolfram được xem là một trong những kim loại khó gia công và có khả năng chống lại axit, kiềm và oxy hóa mạnh. Do đó, wolfram được sử dụng nhiều trong ngành điện năng để chế tạo các dây nhiệt tungsten.
Wolfram là kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt, được sử dụng chủ yếu làm dây nhiệt tungsten.
Đồng thau (CuZn37)
Đồng thau là hợp kim của kẽm và đồng, có màu vàng lấp lánh. Kim loại này có giá thành khá rẻ nên được sử dụng để làm các đồ trang sức có giá trị không cao. Đồng thau thường bị nhầm lẫn với vàng nguyên chất do cùng có màu vàng lấp lánh.
Đồng thau là kim loại nằm trong danh sách top kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất.
Sắt (Fe)
Sắt được xem là kim loại có nhiều ứng dụng nhất trong cuộc sống của con người và được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành nghề. Sắt có tính chất cứng, khá cứng và rất bền.
Sắt - Top kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất.
Crôm (Cr)
Chromium 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 không dễ bị nóng chảy. Vì khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện kém hơn so với các kim loại khác, Crom chỉ được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như đánh bóng bề mặt hay làm màu sắc sặc sỡ cho sơn hoặc thuốc nhuộm,...
Crôm nằm cuối trong danh sách 10 kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất.
Chì (Pb)
Kim loại 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 nằm cuối danh sách 10 kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất.
Xem thêm: Top 10 kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất hiện nay
Kim loại nào có độ dẫn nhiệt cao nhất?
Độ dẫn nhiệt của kim loại phụ thuộc vào bản chất của chính kim loại đó. Tức là mỗi kim loại khác nhau sẽ có độ dẫn nhiệt riêng, độc đáo. Thông thường, kim loại có khả năng dẫn điện tốt thường có tính dẫn nhiệt cao. Thứ tự theo độ dẫn nhiệt của kim loại giảm dần như sau: Ag, Cu, Al, Zn, Fe,...Ví dụ: Bạc là kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại, vì vậy nó cũng có khả năng dẫn nhiệt cao nhất.
Bạc
- Ký hiệu hóa học: Ag- Khối lượng nguyên tử: 107,87 g/mol (thường làm tròn 108 g/mol).
- Số hạt nhân tích điện: Z = 47.
- Độ âm điện: 1,93.
- Số bậc oxy hóa: 1; 2; 3.
Vị trí và cấu trúc nguyên tử
- Ký hiệu hóa học: Ag- Khối lượng nguyên tử: 107,87 g/mol (thường làm tròn 108 g/mol).
- Số hạt nhân tích điện: Z = 47.
- Độ âm điện: 1,93.
- Số bậc oxy hóa: 1; 2; 3.
Tính chất vật lí
- Ký hiệu hóa học: Ag- Khối lượng nguyên tử: 107,87 g/mol (thường làm tròn 108 g/mol).
- Số hạt nhân tích điện: Z = 47.
- Độ âm điện: 1,93.
- Số bậc oxy hóa: 1; 2; 3.
Tính chất hóa học
- Ký hiệu hóa học: Ag- Khối lượng nguyên tử: 107,87 g/mol (thường làm tròn 108 g/mol).
- Số hạt nhân tích điện: Z = 47.
- Độ âm điện: 1,93.
- Số bậc oxy hóa: 1; 2; 3.
Một số ứng dụng phổ biến của bạc trong cuộc sống
- Ký hiệu hóa học: Ag- Khối lượng nguyên tử: 107,87 g/mol (thường làm tròn 108 g/mol).
- Số hạt nhân tích điện: Z = 47.
- Độ âm điện: 1,93.
- Số bậc oxy hóa: 1; 2; 3.
Định nghĩa độ dẫn điện
Độ dẫn điện là một thông số cho biết mức độ truyền tải dòng điện hay nói cách khác là khả năng dẫn điện của một chất. Nó phụ thuộc vào các ion mang điện tích (ion). Các 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 và tham số tỷ lệ chính là độ dẫn điện" và được biểu thị như sau:
Mật độ dòng điện = Cường độ điện trường x độ dẫn điện
Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở và cả hai giá trị này đều là các giá trị vô hướng. Đơn vị thông thường của độ dẫn điện là milliSiemens trên một centimet (mS/cm), riêng ở Hoa Kỳ thường được đo bằng phần trăm IACS (Tiêu chuẩn đồng nguyên tố rèn quốc tế). Đối với các đường điện công suất cao, độ dẫn điện của dây đồng thường được biểu thị dưới dạng % IACS.
Tại sao kim loại có khả năng dẫn điện tốt?
Kim loại có khả năng dẫn điện tốt hơn so với phi kim và các hợp chấtDẫn điện tốt là một tính chất tiêu biểu của nhóm kim loại. Rất nhiều người hay thắc mắc tại sao kim loại có khả năng dẫn điện tốt như vậy. Và nguyên nhân chính là do cấu trúc đặc biệt của nhóm chất này. Cấu trúc của kim loại bao gồm rất nhiều electron tự do mang điện tích âm di chuyển tự do. Chúng có thể di chuyển dễ dàng qua các hiện tượng, các vật liệu. Thay vì quay quanh nguyên tử tương ứng, chúng tạo thành một biển electron bao quanh hạt nhân dương các ion kim loại. Sau đó, các electron này tiếp tục di chuyển tự do trong biển electron. Điều này đã tạo ra khả năng dẫn nhiệt tốt cho kim loại. Mặc dù mỗi kim loại có độ dẫn điện khác nhau, nhưng chúng rõ ràng hơn so với phi kim và các hợp chất khác.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của kim loại
Độ dẫn điện của kim loại bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố sau đây:- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao, khả năng dẫn điện của kim loại càng giảm vì electron tự do đang di chuyển hỗn loạn sẽ chuyển thành dòng khi được kết nối với nguồn điện. Khi nhiệt độ tăng, sự dao động của các cation tăng lên, tạo ra cản trở cho dòng electron tự do di chuyển trong kim loại. Một số chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cực thấp sẽ trở thành siêu dẫn.
- Tạp chất: Kim loại dẫn điện kém hơn nếu có quá nhiều tạp chất được thêm vào.
- Hình dạng và kích cỡ: Vật liệu dày sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn so với vật liệu mỏng cùng chiều dài và chiều rộng. Nếu hai miếng nguyên liệu có cùng độ dày, miếng dài sẽ 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.
Kim loại nào có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất
Câu hỏi: Kim loại nào có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhất? Kim loại nào cứng nhất? Kim loại nào dẻo, dễ dập mỏng nhất?Trả lời:
- Kim loại có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhất là bạc (Ag).
- Kim loại cứng nhất là crom (Cr).
- Kim loại dẻo, dễ dập mỏng nhất là vàng (Au).
Xem thêm câu hỏi thường gặp khác về môn Hóa học lớp 9 hay và chi tiết hơn tại:
Giới thiệu kênh Youtube của tôi
Tóm lại, tính chất dẫn nhiệt của kim loại là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá khả năng truyền nhiệt của chúng. Các kim loại như bạc, đồng, và vàng có khả năng dẫn nhiệt tốt nhất, trong khi các kim loại như chì và crom có khả năng dẫn nhiệt kém hơn. Độ dẫn nhiệt của kim loại phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất của chúng, và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt của kim loại. Hiểu rõ tính chất này có thể giúp chúng ta sử dụng các vật liệu kim loại phù hợp để truyền nhiệt hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp và cuộc sống hàng ngày.
Facebook