Proč se kov taví?

Od snídaňových lžiček přes mobilní telefony až po mince: každý den používáme předměty, které obsahují kov. A i když je to pevný materiál, může se také roztavit.

Všechny pevné látky se mohou roztavit při určité teplotě – teplotě tání. Poté změní svůj takzvaný stav agregace z pevného na kapalný (nebo s dalším zahříváním na bod varu do plynného stavu). Pro každou látku platí jiný bod tání. Kovy tají při velmi rozdílných teplotách v závislosti na jejich chemickém složení – například cesium taje při vyšších pokojových teplotách, wolfram taje pouze při teplotě přes 3000 stupňů Celsia. To také znamená, že existují velmi odlišné kovy. Existují však některé vlastnosti, které všechny kovy sdílejí: Atom kovu se skládá z kladně nabitého atomového jádra a záporně nabitého povlaku, elektronů. Aby se vyvinuly kovové vlastnosti, musí se spojit mnoho atomů kovů. Jediný atom železa tedy ještě není kov. Mezi kovové vlastnosti patří například elektronická vodivost, což znamená, že jednotlivé atomy sdílejí své elektrony a ty se mohou snadno pohybovat mezi atomovými těly. Dalšími typickými vlastnostmi jsou převážně stříbřitě lesklý povrch a jeho dobrá deformovatelnost. V přírodě se vyskytuje jen několik čistých kovů, tedy důstojných: příkladem je zlato, rtuť a stříbro. Většina kovů se nachází v chemických sloučeninách, rudách, například vázaných kyslíkem. Použitelné kovy, jako je železo, musí být vyráběny chemicky. Jedná se o velmi složitý proces, protože vyžaduje hodně energie ve formě tepla nebo elektřiny. Proto je také důležité, abychom oceňovali a recyklovali kov jako materiál.

Co se stane chemicky, když se kov roztaví? Můžete to ilustrovat na skupině dětí. Předpokládejme, že je venku zima a děti se chtějí zahřát. Co děláš? Pohybují se spolu jako mláďata tučňáků čekající na rodiče v chladu polárního ledu. To je také případ kovů: když je kov studený a je pod bodem tání, jednotlivé atomy tvořící kov jsou si velmi blízké. V tomto pevném agregačním stavu tvoří atomy pevný řád, jsou kvazi seřazeny. Jakmile se děti zahřejí, znovu se od sebe vzdálí. Stejné je to s kovy: rigidní řád se ztrácí, atomy se pohybují, kov se začíná tát a stává se tekutým. Když se kov znovu ochladí,

Existují však některé látky, včetně kovů, které reagují se vzduchem dříve, než dosáhnou bodu tání. Příkladem toho je lithium nebo dřevo, které „hoří“ na vzduchu, což je patrné z různých jevů: lithium mění barvu na povrchu v důsledku tvorby oxidu lithného a nitridu tam, zatímco dřevo se vznítí nad určitou teplotu. Železo také reaguje se vzduchem, i když velmi pomalu, a vytváří rez. Železo se oxiduje a kyslík se redukuje. To znamená, že kyslík odebírá elektrony ze železa, čímž železo ztrácí své kovové vlastnosti …

Železo však lze proti této reakci chránit vzduchem, například smícháním (= legováním) s jinými kovy a nekovy za účelem výroby nerezové oceli. Mimochodem, ocel je velmi různorodý kov: existuje více než 2000 druhů oceli s různými vlastnostmi. Ocel může být neuvěřitelně odolná – vzpomeňte si například na letadlo: Může stát hodiny v tropické zemi celé hodiny v prudkém vedru a o pár minut později musí vydržet minus 60 stupňů Celsia ve výšce 10 000 metrů. Jedná se o teplotní rozdíly přes 100 stupňů. Kovy jsou fascinující, protože tvoří přibližně 80 procent všech chemických prvků a mají tak odlišné vlastnosti. Například olovo: je to těžký kov, ale zároveň je tak měkký, že ho můžete poškrábat jako vosk nebo použít jako těsnění potrubí. Kovy mají širokou škálu barev od načervenalé (měděné), žluté (zlaté) nebo stříbřité. Mimochodem, stříbro je nejvíce reflexní kov. Proto bývala zrcátka stříbrná. Kromě toho stříbro také velmi dobře vede elektřinu a teplo. V případě kovů existují také takzvané supravodiče, které vedou elektřinu bez odporu, tj. Ztráty třením. Problém je v tom, že je to možné pouze při velmi nízkých teplotách, tj. Pod mínus 200 stupňů. Kovy jsou samozřejmě také velmi oblíbené jako šperky. Mimochodem, termín kov pochází z řeckého slova métallon, což znamená důl nebo šachta. To pravděpodobně popisuje místo, kde byly nalezeny kovy. Starověké nálezy mincí a šperků dokazují,

Tavení a kování: výroba kovů v historii

Po stovky tisíc let byly kameny nejdůležitějším materiálem našich předků. Všechno se změnilo, když se člověk naučil těžit, tavit a zpracovávat kovy. Tento technický pokrok, který znamenal konec doby kamenné, byl úzce spjat se zvládnutím ohně. Rané kultury zvláště potřebovaly výkonné tavicí pece k odstranění cenného kovu z rudy.

měď

Takzvaný věk mědi začal kolem 6. tisíciletí před naším letopočtem. V Mezopotámii a jihovýchodní Evropě. Právě zde se lidem podařilo poprvé tavit měděnou rudu. K tomu musely kamna na dřevěné uhlí dosáhnout teploty alespoň 1083 stupňů – teploty tání mědi. Lidé se naučili potřebnou techniku, protože dříve používali pece k pálení keramiky. Na tavení mědi stačilo zvýšit teplotu o dalších 100 stupňů.

Lidé brzy mohli z mědi odlévat nebo padělat zbraně, šperky a domácí potřeby . Kromě toho se rozvíjelo dálkové obchodování s mědí. Tyto technické, ekonomické a sociální změny byly důležitým impulsem pro stále rychlejší rozvoj raných civilizací.

bronz

Dalším – technicky a historicky nesmírně důležitým – krokem bylo použití (cínového) bronzu. Jedná se o takzvanou slitinu, tj. Směs dvou kovů. První hutníci, kteří od roku 3300 př. Kr Na Blízkém východě, kteří v BC vyráběli bronz, obvykle používali směsný poměr 90 procent mědi a 10 procent cínu . Protože byl cín poměrně vzácný, muselo se s ním obchodovat na velké vzdálenosti a přepravovat na místo zpracování.

Bronz měl oproti dříve používané nelegované mědi několik výhod. Kov byl především výrazně tvrdší a odolnější vůči korozi . Bronzové meče se téměř neotupily, byly silné a vyhledávané v pravém slova smyslu. Výroba slitiny vyžadovala více know-how, ale žádnou zvýšenou teplotu v tavicích pecích. Teplota tání bronzu závisí na procentuálním složení slitiny, ale je nižší než teplota tání čisté mědi.

Kolem roku 2200 př.n.l. V BC se bronz etabloval také ve střední Evropě. Bronzová začala, a spolu s ní obrovský nárůst technologií a vývoje.

žehlička

Doba železná začala také v Malé Asii a na Středním východě. Po době měděné a bronzové to bylo třetí technologické období pojmenované po převládajícím kovu. Nejpozději do roku 1400 př. N. L. BC lidé začali tavit železo poprvé. Doba železná se do střední Evropy dostala zhruba o 800 let později.

Tento nový krok byl spojen s obrovskou technickou výzvou. Teplota tání železa je 1535 stupňů, což je výrazně vyšší teplota než u mědi. V počáteční fázi proto mohli hutníci vyrábět pouze takzvané „pelety“, předběžný stupeň surového železa, ve kterém se železná ruda nemusela roztavit. K tomu použili „závodní pece“, které pomocí měchu nabízely lepší přísun kyslíku a dosahovaly přes 1200 stupňů.

Do evropského středověku by trvalo, než by se tyto staré metody tavení zásadně zlepšily. Další průlom s teplotami pecí přes 1400 stupňů následoval v 16. století. Nahrazení dřevěného uhlí černým uhlím a technologie „vítr-čerstvé“ přineslo další zvýšení výkonu. Výroba železa a oceli se stala důležitými hybateli průmyslové revoluce . Moderní vysoké pece pracují s koksem a v extrémních případech mohou dosáhnout teplot přes 2000 stupňů – skutečný pekelný oheň.

Kovárna oheň

Umění kování je pravděpodobně staré jako tavení kovů, konkrétně kolem 8 000 let . Tato kovoobráběcí technika zpočátku převládala především u měkkých kovů, jako je zlato, stříbro a měď, které bylo možné vyrazit například do plechu. Jak naznačují rané mytologie, kovářství bylo jistě váženou profesí. Řekové a Římané měli dokonce kovářského boha.

Na počátku historie pravděpodobně došlo k požáru kovárny, ve kterém bylo možné obrobky ohřívat, aby bylo tváření jednodušší. Počínaje teplotou 750 stupňů lze ocel opracovávat mnohem snáze kladivem a kovadlinou, než když je studená; Od 950 stupňů odborníci hovoří o „tváření za tepla“. V typické moderní vesnické kovárně bylo dokonce možné dosáhnout teplot 1250 stupňů, při nichž ocel zářila téměř bíle. Dnes se většina kovářství provádí v průmyslovém měřítku. Tradiční kovárna je nyní do značné míry vyhrazena uměleckému kování .

Konstrukční ocel

Nejčastěji používané typy patří do kategorie základních ocelí . Obvykle jsou nízkolegované a tepelně zpracovány pouze částečně (pokud jsou tepelně zpracovány, pak normalizovány a normalizovány, nazývají se). Výsledkem jsou středně dobré vlastnosti (které však pro mnoho aplikací postačují) za nízkou cenu.

Rozdíl mezi strukturálními a jakostními ocelemi již není vhodný z důvodu technického pokroku, protože se rozlišuje klasifikace podle složení a technických parametrů na jedné straně a podle zamýšleného použití na straně druhé. Legované nerezové oceli se také používají například jako konstrukční oceli.

Obecně platí, že téměř všechny nízkouhlíkové oceli jsou konstrukční oceli. V případě odrůd s vyšším obsahem uhlíku jsou limity plynulé a nelze je stanovit pomocí tohoto pravidla. Podle nových norem EN jsou konstrukční oceli všechny oceli, které se přímo nepoužívají jako nástrojová ocel . Konstrukční oceli lze svařovat a žíhat, aby se snížilo napětí. Jemnozrnná konstrukční ocel je zvláště vhodná pro svařování a má vyšší pevnost v tahu.

Kdy se ocel roztaví?

Vliv slitiny na rozsah tavení oceli

Uhlíková ocel (také nazývaná uhlíková ocel) je nejdůležitějším druhem oceli s celosvětovým tržním podílem přibližně 80%. Tato ocel se používá pro obecnou konstrukci budov a konstrukci ocelových mostů a je nelegovaná (méně než 2% obsahu slitiny). Skládá se hlavně ze železa a maximálně 2% uhlíku. Teploty tání těchto dvou látek lze přesně určit: železo taje při 1536 ° a uhlík při 3550 ° C.

Existují také další legované oceli, například nerezová ocel nebo pocínovaný plech. Hutníci mohou cíleně upravovat vlastnosti oceli pomocí různých slitin. Pocínovaný plech se používá například k výrobě potravinových konzerv. Proto je velmi měkký a lze jej výborně deformovat. Naproti tomu uhlíková ocel je pevná a tvárná. Kvůli různým poměrům slitin se teplota tání posouvá v teplotním rozmezí uvedeném výše.

Při jaké teplotě se ocel taví?
Protože ocel vždy sestává z různých složek, neexistuje žádná pevná teplota tání. Rozsah tavení oceli je mezi 1425 ° C a 1540 ° C. Přesná teplota tání závisí na tom, zda je ocel nelegovaná nebo legovaná, a proto v tomto teplotním rozmezí kolísá. Mimochodem, beton taje při teplotách mezi 1150 ° C a 1200 ° C.

Při jaké teplotě se nerezová ocel roztaví?
Hutníci vyrábějí převážně nerezové oceli z kombinace následujících legujících prvků. Seznam také ukazuje teploty tání jednotlivých slitinových prvků:

Chrom: teplota tání 1907 ° C
Molybden: teplota tání 2623 ° C
Titan: teplota tání 1668 ° C
Niob: teplota tání 2477 ° C
Wolfram: teplota tání 3422 ° C
Vanad: bod tání 1910 ° C
Kobalt: teplota tání 1495 ° C
Jak je vidět, teplota tání všech slitinových prvků (kromě kobaltu) je výrazně nad rozsahem tavení uhlíkové oceli. Jak je uvedeno výše, uhlíková ocel taje mezi 1425 ° C a 1540 ° C. Vysoké teploty tání slitinových součástí nerezové oceli znamenají, že většina technické literatury uvádí rozsah tavení nerezové oceli s přibližně 1 500 ° C v horním rozsahu tohoto rozsahu.

Může ocel hořet?
Ocel taje nad určitou teplotu, ale nehoří. Ocel je proto ve třídách stavebních materiálů považována za nehořlavý stavební materiál.

Co znamená vysoká teplota tání v případě požáru?
Vzhledem k vysoké teplotě tání konstrukční oceli nebo nerezové oceli by mohl vzniknout dojem, že ocelové konstrukce jsou v případě požáru relativně bezpečné. To bohužel není tento případ! Pokud vás toto téma zajímá, doporučujeme následující články. Pokud máte další dotazy, neváhejte nám zavolat nebo nám poslat e -mail.

Velká nevýhoda konstrukční oceli: její vysoká tepelná vodivost .
Jakých teplot je dosahováno při různých požárech? Informace o různých požárech najdete v našem informačním centru (sekce „Požáry“).
Proč jsou konstrukční ocelové konstrukce v případě požáru stále nestabilnější ?

proč v hokeji není simulování jako ve fotbalu

Důvod proč v hokeji není simulování je ten že tam to zarazily hned na začátku. V momentě když bylo podezření na simulaci kterou rozhodčí neviděl tak to zkoumala komise a ta rozhodla jestli to byla simulace nebo ne(dneska se řeší i zákeřné fauly). Když simulaci potvrdili tak hráč doslat stop na několik zápasu. Stačilo pár exemplárních případu a dneska už to ani nezkouší. Ve fotbale místo toho aby byl hráč po zápase za simulaci potrestán tak je pomalu ještě chválen za jeho „chytrost“. A místo toho aby byl hráč okamžitě a tvrdě potrestán tak se mu nic nestalo, kromě ostudy. Ono by stačilo kdyby CR7, Neymar, Robben (viz MS2014 simulace proti Mexiku kde měl být vyloučen z turnaje) a jim podobní byli potrestáni stopkou na 2-3 zápasy za jakoukoliv simulaci tak to by si hráči začali dávat jo velký pozor na to aby byli skutečně fauloval. Ale k tomu nedošlo a dneska ti hráči raději spadnou a „vybojujou“ standartku místo aby pokračovali a dali gól. Dneska ten fotbal vypadá tak že hráči vyložené čekají na kontakt (ne na faul ale vyloženě na kontakt) aby mohli spadnout. V některých momentech to vypadá jak v basketbalu kdy bránící hráč musí pomalu uhnout útočníkovi aby útočník prošel. Tohle není pěkný fotbal.