Wykład - nadprzewodniki

NADPRZEWODNIKI
Co to jest zjawisko nadprzewodnictwa?
Jest to zjawisko polegające na znikaniu oporu prądu elektrycznego w pewnych szczególnych warunkach (niskie temperatury) oraz w określonych rodzajach przewodników zwanych nadprzewodnikami. Są nimi najczęściej stopy metali, spieki ceramiczne.
Nadprzewodnictwo jest korzystnym zjawiskiem pozwala na uzyskanie prądów niemal niewygasających z upływem czasu.
Co to jest temperatura krytyczna?
Jest to temperatura, przy której pojawia się nadprzewodnictwo dla danej substancji przewodzącej. Temperatury te są na tyle niskie, że trudno je osiągnąć. Należy stosować specjalne chłodzenia np. ciekłym azotem, ciekłym helem.
Co to jest nadprzewodnictwo nisko i wysokotemperaturowe?
Nadprzewodnictwo niskotemperaturowe występuje w temperaturach poniżej 30K, dla czystych metali i stopów metalicznych, będących w większości nadprzewodnikami pierwszego rodzaju
Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe występuje w temperaturach powyżej 30K, ten typ nadprzewodnictwa wykazują spieki ceramiczne.
O czym mówi teoria BCS?
Teoria BCS mówi, że prąd w nadprzewodnikach przenoszą pary elektronowe, a nie pojedyncze cząstki. Elementy swobodne przemieszczające się w sieci krystalicznej przewodnika muszą spowodować zniekształcenie … potencjału sił kulombowskich. Elektrony kondensują się w pary i występuje wówczas zanik oporu elektrycznego.
Zalety i wady nadprzewodników:
Zalety:
-brak oporności podczas przepływu prądu
-niemal nieograniczone czerpanie energii elektrycznej z przepływu prądu przez ciało nadprzewodzące
-bezstratność energii elektrycznej na energię cieplną przy przepływie napięcia
-prąd elektryczny raz wzbudzony w nadprzewodniku płynie w nim nawet po odłączeniu jego zewnętrznego źródła
Wady:
-konieczność utrzymania odpowiednio niskiej temperatury
-koszty chłodzenia nadprzewodników
-ograniczona możliwość ich wykorzystania przemysłowego
-względnie wydajne i tanie wysokotemperaturowe nadprzewodniki ceramiczne o budowie warstwowej są nietrwałe, kruche.
Zastosowanie nadprzewodników:
-Do wytwarzania kabli i przewodów służących do wydajnego, bezstratnego przesyłu energii elektrycznej, uzwojeń generatorów, zwojnic i innych elementów elektrycznych
-systemy przeciwzwarciowe
-aparatura do procesów elektrolizy
-łożyska nadprzewodzące
-w elektronice (przyspieszanie sygnałów w układach scalonych)

(…)

… jest uczulonych na nikiel
Chrom:
-metal srebrzysty o niebieskim odcieniu i dużym połysku (własności dekoracyjne)
-odporny na działanie agresywnych środowisk
-twardszy od stali hartowanych i odporny na ścieranie
Wady - chromiany i dichromiany mają silne właściwości kancerogenne
Metalurgia
Scharakteryzuj schematy technologiczne:
Pirometalurgia - wykorzystuje reakcje i operacje wysokotemperaturowe w celu wyodrębnienia i rafinacji metali (metalurgia: proszków, próżniowa)
Hydrometalurgia - Otrzymywanie metali wykorzystując reakcje zachodzące w środowisku wodnym
Biometalurgia - wykorzystanie mikroorganizmów w procesach ługowania i koncentrowania metali
Elektrometalurgia - wykorzystanie reakcji wywołanych przepływem prądu
Metody kombinowane - mix
Wady i zalety ogniowej metalurgii klasycznej:
Zalety:
-efektywność
-duża szybkość procesów
-wysoka wydajność instalacji
-prostota operacji technologicznych
Wady:
-skuteczne tylko w odniesieniu do bogatych surowców
-energochłonność
-zagrożenie środowiska (żużle, pyły, gazy)
Procesy pirometalurgiczne:
Proces szybowy - stosowany często w przemyśle papierniczym z zastosowaniem ługu posulfitowego. Metalurgia miedzi - W piecu szybowym zachodzą procesy prowadzące do redukcji…
… do innych tetraedrów. Najbardziej znanym minerałem tej grupy jest kaolinit. Ma względnie prostą dwuwarstwową strukturę. Kaolinit zbudowany jest z płytek, między nimi jest warstwa pośrednia. Szereg podwójnych warstw równoległych względem siebie. Między płytkami wiązania wtórne Van der Waalsa, między warstwami wiązania są silne kowalencyjne.
Glina kaolinitowa [Al2(Si2O5)(OH4)]
Talk [Mg3(Si2O5)2(OH)2]
Mika Potasowa…
…
-lite szkła
-światłowody
-składnik kompozytów
Nowe odmiany ceramiki:
Tlenki (Al2O3, MgO, BeO, ZrO2)
Azotki ( boru, glinu, krzemu)
Węgliki (SiC)
…
... zobacz całą notatkę