{"id":620,"date":"2024-06-01T07:54:44","date_gmt":"2024-05-31T23:54:44","guid":{"rendered":"https:\/\/artehistoria.net\/?p=620"},"modified":"2024-06-01T07:54:44","modified_gmt":"2024-05-31T23:54:44","slug":"heat-capacity-of-alumina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/alumiinioksidin-lampokapasiteetti\/","title":{"rendered":"Alumiinioksidin l\u00e4mp\u00f6kapasiteetti"},"content":{"rendered":"<p>L\u00e4mp\u00f6kapasiteetti tarkoittaa energiaa, joka tarvitaan aineen l\u00e4mp\u00f6tilan nostamiseen yhdell\u00e4 celsiusasteella, ja se mitataan jouleina materiaalikiloa kohti.<\/p>\n<p>CoorsTek tarjoaa lukuisia alumiinioksidituotteita, joilla on poikkeuksellinen l\u00e4mp\u00f6shokkien kest\u00e4vyys. Macor on edistyksellinen materiaali, joka tarjoaa erinomaisen suorituskyvyn korkeammissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa.<\/p>\n<h2>L\u00e4mp\u00f6tila<\/h2>\n<p>L\u00e4mp\u00f6kapasiteetti tarkoittaa energiaa, joka tarvitaan aineen l\u00e4mp\u00f6tilan nostamiseen yhdell\u00e4 celsiusasteella, ja se voidaan ilmaista my\u00f6s aineen ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteettina eli energiana aineen massayksikk\u00f6\u00e4 kohti. Metallien ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti on tyypillisesti suurempi kuin polymeerien tai keraamisten aineiden, ja niill\u00e4 on yleens\u00e4 suuret sulamispisteet ja minimaalinen l\u00e4mp\u00f6laajeneminen - ominaisuudet, joiden ansiosta ne soveltuvat moniin teollisiin k\u00e4ytt\u00f6tarkoituksiin.<\/p>\n<p>Alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6 on noin 900 J\/kg C, mik\u00e4 on korkeampi kuin monien metallien, kuten kuparin ja hopean, ominaisl\u00e4mp\u00f6, koska niiden atomit ovat tiiviisti pakkautuneita ja johtavat helposti. Toisaalta sen ominaisl\u00e4mp\u00f6 on alhaisempi kuin monien mineraalien, kuten hiekan tai kalkkikiven, ominaisl\u00e4mp\u00f6, koska niiden v\u00e4hemm\u00e4n tiiviit atomit vaikeuttavat l\u00e4mm\u00f6nsiirtoa.<\/p>\n<p>Alumiinioksidi on eriste, joka voi auttaa alentamaan l\u00e4mp\u00f6tilaa miss\u00e4 tahansa ty\u00f6alueella, mutta sen turvallinen k\u00e4ytt\u00f6 edellytt\u00e4\u00e4, ett\u00e4 sit\u00e4 k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n huolellisesti ja ett\u00e4 k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 on asianmukaiset varusteet ja turvatoimet. Kun se sijoitetaan kuumien pintojen l\u00e4heisyyteen, se on pidett\u00e4v\u00e4 kaukana niist\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4jien suojelemiseksi, eik\u00e4 l\u00e4mmityselementtiin saa koskaan koskea, kun se on kytketty p\u00e4\u00e4lle; jos iholle tulee palovammoja, se on huuhdeltava v\u00e4litt\u00f6m\u00e4sti k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 kylm\u00e4\u00e4 vett\u00e4, joka auttaa rauhoittamaan vahingoittuneita alueita.<\/p>\n<p>Alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6\u00f6n vaikuttavat monet tekij\u00e4t, kuten g-faasin osuus ja huokoisuus. L\u00e4mp\u00f6tilan noustessa sen ominaisl\u00e4mp\u00f6 pienenee, mik\u00e4 johtaa l\u00e4mm\u00f6njohtavuuden ja diffuusiokyvyn pienenemiseen a- ja g-faasien v\u00e4lisen faasimuutoksen seurauksena.<\/p>\n<p>Koska alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6 riippuu sen kalsinointil\u00e4mp\u00f6tilasta, useat tutkimusryhm\u00e4t ovat tehneet tutkimuksia, joissa n\u00e4ytteit\u00e4 on kalsinoitu eri l\u00e4mp\u00f6tiloissa, ja tutkineet, miten l\u00e4mp\u00f6tila vaikuttaa alumiinioksidin l\u00e4mp\u00f6ominaisuuksiin ja lopulta alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6\u00f6n ja muihin termodynaamisiin parametreihin. T\u00e4m\u00e4n seurauksena useat tutkimusryhm\u00e4t ovat tehneet laajoja tutkimuksia eri l\u00e4mp\u00f6tiloissa kalsinoiduista n\u00e4ytteist\u00e4 ymm\u00e4rt\u00e4\u00e4kseen paremmin sen vaikutusta l\u00e4mp\u00f6ominaisuuksiin ja ominaisl\u00e4mp\u00f6\u00f6n. T\u00e4m\u00e4n tuloksena on saatu parempi k\u00e4sitys l\u00e4mp\u00f6tilan vaikutuksesta ominaisl\u00e4mp\u00f6\u00f6n ja muihin termodynaamisiin parametreihin, ominaisl\u00e4mp\u00f6\u00f6n ja muihin termodynaamisiin parametreihin yleens\u00e4.<\/p>\n<h2>Paine<\/h2>\n<p>Alumiinioksidi (Al2O3) on tekninen keraaminen materiaali, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti sen erinomaisen suorituskyvyn ja edullisen hinnan vuoksi. Alumiinioksidilla on erinomainen mekaaninen lujuus, puristuslujuus, kovuus, korroosion- ja kulutuskest\u00e4vyys sek\u00e4 alhainen l\u00e4mp\u00f6laajeneminen; lis\u00e4ksi se on kemiallisesti inertti ja bioyhteensopiva ja sill\u00e4 on my\u00f6s alhainen l\u00e4mp\u00f6laajeneminen. Alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti tarkoittaa, ett\u00e4 se absorboi suuria m\u00e4\u00e4ri\u00e4 energiaa miss\u00e4 tahansa l\u00e4mp\u00f6tilassa; lis\u00e4ksi sill\u00e4 on suhteellisen korkea l\u00e4mm\u00f6njohtavuus 30-35 W\/mK, mik\u00e4 tekee siit\u00e4 sopivan moniin k\u00e4ytt\u00f6tarkoituksiin teollisuudessa.<\/p>\n<p>Alumiinin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti riippuu l\u00e4mp\u00f6tilasta, paineesta ja atomien lukum\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4 tilavuusyksikk\u00f6\u00e4 kohti. Alumiinin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetin kaava voidaan ilmaista seuraavasti: Cp = H\/N, jossa H on latentti h\u00f6yrystymisl\u00e4mp\u00f6, N on atomien lukum\u00e4\u00e4r\u00e4 n\u00e4ytteess\u00e4 ja T on l\u00e4mp\u00f6tila; t\u00e4t\u00e4 l\u00e4hestymistapaa k\u00e4ytt\u00e4en Debyen mallissa arvioidaan alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6 vakiotilavuudessa ja -l\u00e4mp\u00f6tilassa.<\/p>\n<p>Alumiinioksidin kyky ime\u00e4 vett\u00e4 korkeammissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa on pienempi kuin kuusikulmaisen j\u00e4\u00e4n, koska sen ionien pinta on karkeampi ja niiden v\u00e4litilat ovat suuremmat kuin kuusikulmaisen j\u00e4\u00e4n, ja niiden diffuusio sen sis\u00e4lt\u00e4 sen pinnalle ja takaisin ulos kest\u00e4\u00e4 kauemmin. Alumiinij\u00e4\u00e4n hajoamisl\u00e4mp\u00f6tilaa alhaisemmissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa vesi voi kuitenkin imeyty\u00e4 nopeasti sen huokosiin.<\/p>\n<p>Alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetin m\u00e4\u00e4ritt\u00e4miseen soveltuu parhaiten s\u00e4hk\u00f6inen upotusl\u00e4mmitin. T\u00e4t\u00e4 varten aseta l\u00e4mp\u00f6mittari lohkon keskireik\u00e4\u00e4n, liit\u00e4 ampeeri- ja volttimittariin, k\u00e4ynnist\u00e4 l\u00e4mmitin, anna sen l\u00e4mmitt\u00e4\u00e4 lohkoa 10 minuuttia, mittaa sen l\u00e4mp\u00f6tila ja kirjaa tulokset yl\u00f6s; k\u00e4yt\u00e4 Cp = H\/N-yht\u00e4l\u00f6\u00e4 laskeaksesi materiaalin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetin.<\/p>\n<p>Nanohiukkasten lis\u00e4\u00e4minen voi lis\u00e4t\u00e4 nesteiden l\u00e4mm\u00f6njohtavuutta, mutta sen vaikutuksesta niiden ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteettiin ei ole p\u00e4\u00e4sty yksimielisyyteen. T\u00e4m\u00e4n vuoksi insin\u00f6\u00f6rien olisi tutkittava, miten alumiinioksidin ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti muuttuu l\u00e4mp\u00f6tilan mukaan, jotta voidaan suunnitella j\u00e4rjestelmi\u00e4, jotka toimivat tehokkaasti erilaisissa olosuhteissa ja v\u00e4hent\u00e4v\u00e4t l\u00e4mp\u00f6tilagradientin riski\u00e4 j\u00e4\u00e4hdytys-\/l\u00e4mmityssovelluksissa.<\/p>\n<h2>Huokoisuus<\/h2>\n<p>Alumiinioksidi on keraaminen materiaali, jolla on suuri ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti. Sen kemiallinen ja terminen stabiilisuus tekev\u00e4t siit\u00e4 suosiossa k\u00e4ytetyn eri teollisuudenaloilla, ja sen kest\u00e4vyys monia kemikaaleja ja reagensseja vastaan tekee siit\u00e4 kest\u00e4v\u00e4n. Alumiinioksidilla on my\u00f6s erinomainen l\u00e4mm\u00f6njohtavuus, mik\u00e4 tekee siit\u00e4 sopivan eristyssovelluksiin; sen johtavuus riippuu mikrorakenteesta ja huokoisuustekij\u00f6ist\u00e4, koska suurella osalla g-faasista, jolla on pienempi huokoisuus, on suurempi ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetti kuin muilla; n\u00e4in ollen on t\u00e4rke\u00e4\u00e4 m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 sen sintrausl\u00e4mp\u00f6tila ennen k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 miss\u00e4 tahansa sovelluksessa tai projektissa.<\/p>\n<p>Ilmaplasmaruiskutetut (APS) alumiinioksidipinnoitteet ovat laajalti tunnettuja niiden kest\u00e4vyydest\u00e4 matalissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa tapahtuvaa l\u00e4mp\u00f6sykli\u00e4 vastaan, mutta ne ovat kuitenkin alttiita delaminaatiolle ja halkeamien levi\u00e4miselle niiden monimutkaisten rakenteiden ja rajapinnan karheuden vuoksi. N\u00e4it\u00e4 n\u00e4k\u00f6kohtia on tutkittu monissa tutkimuksissa, mutta useimmissa tutkimuksissa on kuitenkin keskitytty litteisiin n\u00e4ytteisiin tai matemaattisesti mallinnettuihin karheuksiin eik\u00e4 todellisiin pinnoitusmorfologioihin.<\/p>\n<p>T\u00e4ss\u00e4 tutkimuksessa tutkitaan eri sintrausl\u00e4mp\u00f6tilojen vaikutusta kahden kaupallisen, irtotiheydelt\u00e4\u00e4n vaihtelevan alumiinioksidilaadun ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteettiin ja l\u00e4mm\u00f6njohtavuuteen k\u00e4ytt\u00e4en tapaustutkimuksena kahta kaupallista laatua. Ominaisuustulokset osoittavat, ett\u00e4 energiavarastointikapasiteetin ja g-faasipitoisuuden osuuden v\u00e4lill\u00e4 on huokoisuuden lis\u00e4ksi vahva yhteys energiavarastointikapasiteetin ja alumiinioksidin mekaanisten ominaisuuksien lis\u00e4\u00e4miseksi.<\/p>\n<p>Alumiinioksidin\u00e4ytteit\u00e4, joissa oli eri osuudet ja tiheydet g-faaseja ja huokoisuuksia, testattiin 900 asteen l\u00e4mp\u00f6tilassa niiden suorituskyvyn arvioimiseksi. N\u00e4ytteiss\u00e4, joissa g-faasien osuus oli suurempi ja huokoisuudet pienempi\u00e4, oli alhaisemmat massaperusteiset ominaisl\u00e4mp\u00f6kapasiteetit ja l\u00e4mm\u00f6njohtavuudet kuin n\u00e4ytteiss\u00e4, joissa g-faasien osuus oli pienempi ja huokoisuudet suurempia.<\/p>\n<p>T\u00e4ss\u00e4 tutkimuksessa pyrittiin luomaan korkeahuokoista alumiinioksidia lietteen geel\u00f6intimenetelm\u00e4ll\u00e4 (GS). Tulokset osoittivat, ett\u00e4 tuotettujen alumiinioksidivaahtojen keskim\u00e4\u00e4r\u00e4inen huokoskoko oli 1,2 mm huolimatta siit\u00e4, ett\u00e4 ne olivat suljettuja soluja; kuvassa 4 on esitetty valokuva solurakenteesta eri irtotiheyksill\u00e4. T\u00e4m\u00e4n keskim\u00e4\u00e4r\u00e4isen huokoskoon m\u00e4\u00e4ritt\u00e4miseksi tehtiin sein\u00e4m\u00e4n paksuuden ja halkaisijan mittauksia osana niiden m\u00e4\u00e4ritt\u00e4mist\u00e4.<\/p>\n<h2>Reaktiivisuus<\/h2>\n<p>Alumiinioksidi (kutsutaan my\u00f6s nimell\u00e4 alumiinioksidi) on oksidikeramiikka, jolla on erinomaiset s\u00e4hk\u00f6eristys- ja mekaaniset ominaisuudet, kuten kovuus ja kulutuskest\u00e4vyys, sek\u00e4 suhteellisen korkea l\u00e4mm\u00f6njohtavuus tekniseksi keramiikaksi. Alumiinista on saatavana erilaisia partikkelikokoja ja -muotoja, mink\u00e4 ansiosta siit\u00e4 voidaan valmistaa valukivi\u00e4, tulenkest\u00e4vi\u00e4 materiaaleja ja suulakepuristettuja tuotteita. Alumiinioksidilla on my\u00f6s vahvat korroosionkest\u00e4vyysominaisuudet, ja se on eritt\u00e4in kova, mink\u00e4 vuoksi sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n suosiolla alumiinimetallin valmistuksessa tai hioma-aineena sen lis\u00e4ksi, ett\u00e4 sit\u00e4 hy\u00f6dynnet\u00e4\u00e4n alumiinimetallin valmistuksessa tai keraamisissa sovelluksissa, kuten alumiinimetallin valmistuksessa tai valmistussovelluksissa, kuten muualla keraamisissa sovelluksissa, kuten alumiinin valmistuksessa.<\/p>\n<p>L\u00e4mp\u00f6kapasiteetin alumiinioksidin reaktiivisuus m\u00e4\u00e4r\u00e4ytyy sen pintakemian ja vikojen tai dislokaatioiden, kuten dislokaatioiden, esiintymisen perusteella. Reaktiivisuus voidaan m\u00e4\u00e4ritell\u00e4 sen kyvyksi vapauttaa ioneja tai elektroneja hapetusreaktioiden kautta; alumiinioksidi on eritt\u00e4in reaktiivinen, mutta reaktiivisuutta rajoittaa sit\u00e4 ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4 suojaava passivoitu oksidikerros, joka est\u00e4\u00e4 suoran reaktion ymp\u00e4rist\u00f6n hapen kanssa; t\u00e4m\u00e4n ansiosta l\u00e4mp\u00f6kapasiteetin alumiinioksidi voidaan muuntaa alumiinimetalliksi Hall-Heroult-prosessin avulla.<\/p>\n<p>Koska alumiinioksidi vapauttaa voimakkaasti energiaa hapettumisreaktioissa, se voi toimia erinomaisena energiamateriaalina kiinteiss\u00e4 polttoaineissa ja ajoaineissa. Reaktiivisuuden lis\u00e4\u00e4miseksi entisest\u00e4\u00e4n alumiini on ensin esiaktivoitava orgaanisilla tai ep\u00e4orgaanisilla yhdisteill\u00e4, jotta materiaali toimisi optimaalisesti. Reaktiivisuutta voidaan lis\u00e4t\u00e4 my\u00f6s k\u00e4sittelem\u00e4ll\u00e4 alumiinioksidia happamilla tai em\u00e4ksisill\u00e4 liuoksilla; happamat liuokset tekev\u00e4t yleens\u00e4 reaktiivisemmista materiaaleista reaktiivisempia, kun taas em\u00e4ksiset k\u00e4sittelyt tekev\u00e4t alumiinioksidista vakaampaa ja v\u00e4hemm\u00e4n reaktiivista.<\/p>\n<p>Typen lis\u00e4\u00e4minen voi lis\u00e4t\u00e4 alumiinioksidin reaktiivisuutta entisest\u00e4\u00e4n, mik\u00e4 lis\u00e4\u00e4 sen oksidien stabiilisuutta ja v\u00e4hent\u00e4\u00e4 ionien vapautumisnopeutta siit\u00e4. N\u00e4m\u00e4 ominaisuudet ovat erityisen arvokkaita, kun niit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n integroitujen piirien ja suprajohtavien laitteiden, kuten yksielektronitransistorien ja kvanttiinterferenssilaitteiden, alustana. Vaihtoehtoisesti sen reaktiivisuutta voidaan my\u00f6s parantaa muodostamalla alumiinioksidi-kromi-komposiittikermetti, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n CSP-laitosten sein\u00e4vuorausmateriaalina sek\u00e4 virumiskest\u00e4vyys- ja sitkeysominaisuuksien ett\u00e4 molempien alkuaineiden korkean reaktiivisuuden ansiosta.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>L\u00e4mp\u00f6kapasiteetti tarkoittaa energiaa, joka tarvitaan aineen l\u00e4mp\u00f6tilan nostamiseen yhdell\u00e4 celsiusasteella, ja se mitataan [...]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-620","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/620","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=620"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/620\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":621,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/620\/revisions\/621"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=620"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=620"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/artehistoria.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=620"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}