प्रश्न 1: एल्यूमीनियम अन्य धातुओं की तुलना में उच्च तापीय चालकता लेकिन केवल मध्यम विद्युत चालकता का प्रदर्शन क्यों करता है?
उत्तर:
एल्यूमीनियम की दोहरी चालकता गुण अपनी अद्वितीय परमाणु संरचना और इलेक्ट्रॉन व्यवहार . से धातु की थर्मल चालकता (लगभग 235 w/m · k) से तनी हुई है। विसंगति इसलिए होती है क्योंकि थर्मल ऊर्जा एल्यूमीनियम में मुक्त इलेक्ट्रॉनों और जाली कंपन (फोनन) दोनों के माध्यम से स्थानांतरित हो जाती है, जबकि विद्युत प्रवाह केवल इलेक्ट्रॉन आंदोलन . एल्यूमीनियम के तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करता है, जो कि डेलोकैलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से एक "समुद्र" बनाता है, जो कि कुशल रूप से उकसाने के लिए संलग्न करता है, लेकिन ये इलेक्ट्रॉन्स एनकॉरिंग से अधिक संलग्न करें। विद्युत चालन . अपेक्षाकृत उच्च विद्युत प्रतिरोधकता (2 . 65 x 10^-8 ω · m) चांदी या तांबे की तुलना में एल्यूमीनियम के हल्के परमाणु द्रव्यमान और बड़े आयनिक कोर से आता है ऊंचे तापमान पर थर्मल चालन जहां कॉपर की चालकता अधिक तेजी से गिरती है। ये गुण ऊष्मा सिंक के लिए एल्यूमीनियम छड़ को आदर्श बनाते हैं जहां तेजी से थर्मल अपव्यय शुद्ध विद्युत प्रदर्शन की जरूरतों को दूर करता है।
प्रश्न 2: मिश्र धातु संरचना एल्यूमीनियम छड़ में विद्युत/थर्मल चालकता संतुलन को कैसे प्रभावित करती है?
उत्तर:
मिश्र धातु तत्वों की शुरूआत नाटकीय रूप से कई भौतिक तंत्रों के माध्यम से एल्यूमीनियम की चालकता विशेषताओं को बदल देती है . शुद्ध एल्यूमीनियम (1060 मिश्र धातु) 62% IACS (अंतर्राष्ट्रीय एनील्ड कॉपर मानक) पर उच्चतम चालकता प्रदान करता है, लेकिन सामान्य मिश्रता जैसे कि 6061- t6 (43% iac) सिलिकॉन का जोड़ क्रिस्टल जाली में इलेक्ट्रॉन -बिखरने वाली साइटों को बनाकर लगभग 1 . 5% से विद्युत चालकता को कम कर देता है। यह विद्युत चालकता को कम कर देता है, कुछ मैग्नीशियम युक्त मिश्र धातुएं हीट एक्सचेंजर अनुप्रयोगों के लिए सम्मानजनक थर्मल चालन बनाए रखती हैं . गुस्सा की स्थिति भी मायने रखती है-कोल्ड-वर्क एल्यूमीनियम रॉड्स शो 2-5% कम चालकता की तुलना में कम चालकता, जैसे कि अस्तित्व-प्रेरित इलेक्ट्रॉन {24} {24} {२ {} {२ {} विशेष रूप से कम चालकता {{२}} {२ {} {{२} { । इंजीनियरों को इन कारकों को संतुलित करना चाहिए जब बस बार (इलेक्ट्रिकल चालन को प्राथमिकता देना) बनाम खाना पकाने के उपकरण (थर्मल प्रदर्शन पर ध्यान केंद्रित करना) जैसे अनुप्रयोगों के लिए छड़ का चयन करना चाहिए।
प्रश्न 3: कौन सी माप तकनीक एल्यूमीनियम छड़ में विद्युत और थर्मल चालकता की सटीक तुलना करती है?
उत्तर:
सटीक रूप से एल्यूमीनियम रॉड्स की चालकता को चित्रित करने के लिए प्रत्येक ट्रांसफर मोड को संबोधित करने वाले विशेष इंस्ट्रूमेंटेशन की आवश्यकता होती है . विद्युत चालकता के लिए, चार-पॉइंट जांच विधि अलग-अलग वर्तमान-इंजेक्शन और वोल्टेज-माप जांच का उपयोग करके संपर्क प्रतिरोध त्रुटियों को समाप्त करती है, जो कि रॉड की लंबाई के साथ चलती है {{4} मानचित्रण . थर्मल चालकता माप आमतौर पर या तो पहरेदार हॉट प्लेट विधि (निरपेक्ष माप के लिए) या लेजर फ्लैश विश्लेषण (तेजी से तुलनात्मक परीक्षण के लिए) . को नियोजित करता है। तापमान में चालकता -269 डिग्री से 500 डिग्री तक होती है, यह बताते हुए कि कैसे एल्यूमीनियम का प्रदर्शन चरम वातावरण में शिफ्ट होता है . इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर विवर्तन (EBSD) के साथ माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण (EBSD) CORRATION CORRIATIONS {{12} सत्यापित करें कि चालकता विनाशकारी नमूने के बिना विनिर्देशों को पूरा करती है . ये माप विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाते हैं जब एल्यूमीनियम रॉड्स इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी कूलिंग प्लेट जैसे दोहरे-भूमिका अनुप्रयोगों में काम करते हैं जो वर्तमान ले जाने और गर्मी विघटन दोनों को अनुकूलित करना चाहिए .
प्रश्न 4: तापमान अलग -अलग प्रभाव एल्यूमीनियम की विद्युत बनाम थर्मल चालकता कैसे बदलता है?
उत्तर:
अलग -अलग अंतर्निहित भौतिकी . के कारण एल्यूमीनियम के दो चालकता मोड पर प्रभावों का विरोध करने वाले तापमान का तापमान बढ़ता है, तापमान बढ़ने के कारण विद्युत चालकता कम हो जाती है - कमरे के तापमान के ऊपर प्रत्येक 1 डिग्री की वृद्धि के लिए, प्रतिरोधकता लगभग 0 . 4% से बढ़ती है { एल्यूमीनियम रॉड्स कम वातावरण में कम कुशल विद्युत कंडक्टरों जैसे इंजन डिब्बों . जैसे कि थर्मल चालकता शुरू में तापमान के साथ लगभग 100 डिग्री तक बढ़ जाती है, क्योंकि फ़ोनन का मतलब है कि मुक्त पथ का विस्तार होता है, फिर धीरे -धीरे उच्च तापमान पर कम हो जाता है, जब फोनन -फॉनन टकरावों पर हावी हो जाता है। (-253 डिग्री), एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता चौगुनी हो सकती है, जबकि थर्मल चालकता 50k . के आसपास चोटियों को चोट पहुँचाती है यह तापमान निर्भरता इंजीनियरिंग ट्रेडऑफ़ बनाती है; ओवरहेड पावर लाइन्स कम गर्मियों की चालकता के बावजूद एल्यूमीनियम रॉड का उपयोग करते हैं क्योंकि धातु के हल्के वजन की मौसमी दक्षता हानि . अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों में जहां छड़ चरम तापमान झूलों का सामना करते हैं, इंजीनियरों को वैक्यूम की स्थिति में ओवरहेटिंग को रोकने के लिए दोनों चालकता प्रोफाइल को मॉडल करना होगा, जहां थर्मल विकिरण केवल कूलिंग यांत्रवाद बन जाता है।
प्रश्न 5: क्या व्यावहारिक अनुप्रयोग एल्यूमीनियम की विद्युत और थर्मल चालकता के बीच संबंधों का शोषण करते हैं?
उत्तर:
एल्यूमीनियम की चालकता संतुलन का स्मार्ट उपयोग उद्योगों में नवीन समाधानों को सक्षम बनाता है . उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइन एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम छड़ का उपयोग करके थर्मल-इलेक्ट्रिकल चालकता अनुपात का लाभ उठाएं, जो कि कुशलता से हीटसिंक के लिए गर्मी का संचालन करते समय विद्युत रूप से अलग-थलग घटकों को अलग-थलग कर देता है . इंडक्शन कुकिंग उपकरणों में विशेष रूप से तैयार किए गए एल्यूमिनम रॉड्स होते हैं, जो कि एडीडी करंटिंग (विद्युत चालकता का एक फ़ंक्शन) का विरोध करते हैं। तापमान -निर्भर चालकता संबंध - रॉकेटों में एल्यूमीनियम ईंधन की छड़ें चढ़ाई के दौरान संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखती हैं क्योंकि बढ़ते तापमान थर्मल चालन को गंभीर रूप से नहीं करते हैं क्योंकि विद्युत प्रदर्शन . उभरते अनुप्रयोगों में "थर्मल बैटरी" शामिल हैं, जहां अव्यक्त गर्मी के माध्यम से एल्यूमीनियम रॉड्स स्टोर एनर्जी {{13} निकट -एब्सोल्यूट शून्य तापमान पर एल्यूमीनियम छड़ें जहां धातु एक उत्कृष्ट विद्युत सुपरकंडक्टर और थर्मल इन्सुलेटर दोनों बन जाती है - कमरे के तापमान पर एक साथ प्राप्त करने के लिए असंभव गुण .}
