Температура плавлення міді
Історики припускають, що первісні люди знаходили мідь у вигляді самородків, які іноді досягають значних розмірів. Свою назву латинською мідь (Cuprum) отримала від острова Кіпр, де її добували древні греки. Завдяки тому, що температура плавлення міді не надто висока і становить 1083 °С, самородки або руду, що містить мідь, можна було плавити на багатті. Це забезпечувало отримання міді та дозволяло використовувати її для виготовлення зброї та предметів побуту.
Незважаючи на те, що мідь широко застосовувалася людьми ще з давніх-давен, за поширенням у земній корі вона займає 23 місце серед інших елементів. Найчастіше вона у природі зустрічається у вигляді сполук, що входять до складу сульфідних руд. Найбільш поширені з них – мідний блиск та мідний колчедан. Існує кілька технологій отримання міді з руди, причому щодо кожної їх процес відбувається у кілька етапів.
Як зазначалося, невисока температура плавлення міді дозволяла успішно її обробляти ще на початковому етапі розвитку цивілізації. І треба віддати належне древнім металургам, ними було знайдено варіанти одержання та використання не тільки чистої міді, а й її сплавів. Плавлення – це перехід металу із твердого стану в рідкий. Для цього використовували нагрівання, і низька температура плавлення міді дозволяла успішно проводити таку операцію.
Потім рідку мідь додавали олово або виробляли його відновлення з каситериту (руди, що містить олово) на поверхні міді. У результаті отримували бронзу, що за міцністю перевершує Cuprum і застосовується для виготовлення зброї. Однак зараз хотілося б докладніше зупинитися на операції плавлення, що дозволяє отримати досить чистий матеріал з руди.
Температура плавлення у кожногометалу своя та залежить від наявності домішок у складі вихідного матеріалу. Так, мідь, температура плавлення якої становить 1083 ° С, після додавання олова утворює бронзу, яка плавиться при температурі 930-1140 ° С залежно від вмісту олова. Латунь, сплав міді і цинку, має температуру плавлення 900-1050°С.
У процесі нагрівання металу відбувається руйнування кристалічних ґрат. Спочатку, у міру нагрівання, температура зростає, а потім, починаючи з деякого значення, залишається постійною, хоча нагрівання і продовжується. У цей момент і відбувається плавлення. Так триває протягом усього часу, поки весь метал не розплавиться, і потім температура почне підвищуватися. Це справедливо всім металів, температура плавлення міді також змінюється.
При охолодженні картина зворотна: спочатку температура знижується на початок затвердіння металу, потім тримається постійної і після повного затвердіння металу починає знову знижуватися. Така поведінка металу, якщо його зобразити на графіку, називається фазовою діаграмою, що показує, в якому стані знаходиться речовина за конкретної температури. Для вчених фазова діаграма є одним із інструментів у вивченні поведінки металів під час плавлення.
Якщо продовжити нагрівання розплавленого металу, то за певної температури починається процес, схожий на кипіння. Так температура кипіння міді становить 2560 °С. Цю назву процес отримав за зовнішню схожість із кипінням рідини, коли з неї починають виділятися бульбашки газу. Те саме відбувається і з металом, наприклад, при досить високій температурі з рідкого заліза починає виходити вуглець, що утворюється в ході його окиснення.
У статті розглянуто процес плавлення металів, описано поняття температуриплавлення, її поведінка у процесі проведення плавки. Пояснюється, який вплив низька температура плавлення міді вплинула на розвиток цивілізації та металургії.