Сверхпроводники

Явление сверхпроводимости открыто в 1911 г. Камерлинг-Оннесом, обнаружившем, что ртуть, охлажденная до температуры жидкого гелия (4.4К), полностью теряет электрическое сопротивление. Позднее было установлено, что сверхпроводимость возможна в олове, свинце и других металлах. К настоящему времени известно 35 металлов и более тысячи сплавов и химических соединений различных элементов, обладающих сверхпроводимостью.

Возникновение сверхпроводящего состояния связывается с тем, что при температурах ниже точки перехода электрон локально искажает решетку, создавая область притяжения для другого электрона, при этом силы притяжения между ними будут превосходить силы отталкивания. Такие электронные пары будут находиться в одном квантовом состоянии. Результатом коллективного поведения пар является рассеяние отдельного электрона на примесях и переход в сверхпроводящее состояние.

Критическая температура. У чистых монокристаллов переход в сверхпроводящее состояние совершается очень резко, занимая интервал температур меньший одной тысячной градуса. Переход в сверхпроводящее состояние зависит от структуры кристаллической решетки. Например, белое олово обладает сверхпроводимостью, серое - нет. Среди чистых веществ сверхпроводимость наблюдается в алюминии, кадмии, индии, галии.

Криопроводники

Это материалы, удельное сопротивление которых достигает малых значений при криогенных температурах (ниже -173С). Сверхпроводящее состояние в этих материалах не наблюдается. Наиболее широко в качестве криопроводников применяется чистая медь и алюминий (марки А999 с 0.001% примесей), берилий (0.1% примесей). При температуре жидкого гелия у алюминия А999 удельное электрическое сопротивление равно (1 - 2).10-6мкОм.м. Применяются криопроводники в основном для изготовления жил кабелей, проводов, работающих при температурах жидкого водорода (-252.6С), неона (-245.7С) и азота (-195.6С).

20) Медь - металл розово-красного цвета, относится к группе тяжелых металлов, является отличным проводником тепла и электрического тока. Электропроводность меди в 1,7 раза выше, чем у алюминия, и в 6 раз выше, чем у железа. Медь - малоактивный металл, который не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако, медь растворяется в сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной). Медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии.

Основные физические свойства меди

Температура плавления °C 1084

Температура кипения °C 2560

Плотность, γ при 20°C, кг/м³ 8890

Удельная теплоемкость при постоянном давлении, Ср при 20°C, кДж/(кг•Дж) 385

Температурный коэфициент линейного разширения, а•106 от 20 до 100°C, К-1 16,8

Удельное електрическое сопротивление, р при 20°C, мкОм•м 0,01724

Теплопроводность λ при 20°C, Вт/(м•К) 390

Удельная электрическая проводимость, ω при 20°C, МОм/м 58

Механические свойства меди

Свойства Состояние

Деформированное Отожженное

Предел прочности на разрыв, σ МПа 340 - 450 220 - 245

Относительное удлинение после разрыва, δ ψ% 4 - 6 45 - 55

Относительное сужение, после разрыва, % 40 - 60 65 - 80

Твердость по Бринеллю, НВ 90 - 110 35 - 55

такие свойства меди, как электропроводность и теплопроводность, обусловили основную область применения меди - электротехническая промышленность, в частности, для изготовления проводов, электродов и т. д.