Zink ist ein chemisches Element, das einen niedrigen Schmelzpunkt und einen niedrigen Aushärtungstemperatur aufweist. Beim Schmelzen wird eine große Menge an Wärme freigesetzt. In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie viel Wärme beim Aushärten von 5 kg Zink bei seiner Schmelztemperatur freigesetzt wird.
Bevor Sie diese Frage beantworten, müssen Sie die Terminologie verstehen. Das Aushärten ist der Prozess, bei dem eine Substanz, die sich in einem flüssigen Zustand befindet, zu einem festen Stoff wird. Dies geschieht bei einer bestimmten Temperatur, die der Schmelzpunkt einer Substanz ist. Für Zink beträgt diese Temperatur etwa 419 Grad Celsius.
Die Wärme, die beim Aushärten des Stoffes freigesetzt wird, wird als Aushärtungswärme bezeichnet. Zur Berechnung der Aushärtungswärme von Zink muss die Wärmeaustauschgleichung verwendet werden:
wo Q - die Menge an Wärme, die beim Aushärten von Zink freigesetzt wird, m - gewicht von Zink, c - die spezifische Wärmekapazität von Zink und ΔT - Temperaturänderung.
Wir werden die Daten klären: die Zinkmasse beträgt 5 kg, die spezifische Zinkwärmekapazität beträgt 0,386 KJ / (kg * ° C) und die Temperaturänderung ist die Differenz zwischen dem Schmelzpunkt und der Raumtemperatur, die bei 20 Grad Celsius angenommen wird.
Thermische Prozesse beim Aushärten von Zink
Beim Aushärten von Zink wird eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt. Die Formel wird verwendet, um diesen Wert zu berechnen:
wobei Q die Menge an Wärme ist, m die Masse der reaktiven Substanz, ΔH die molare Reaktionswärme.
Für Zink beträgt die molare Aushärtungswärme etwa 115 KJ / kg.
Nehmen wir an, wir haben 5 kg Zink und es befindet sich im Schmelzzustand. Um die Menge der zugewiesenen Wärme zu berechnen, wenn sie ausgehärtet wird, verwenden wir die Formel:
Q = m * ΔH = 5 kg * 115 KJ/kg = 575 KJ.
Somit wird beim Aushärten von 5 kg Zink bei seiner Schmelztemperatur 575 kj Wärme freigesetzt.
Welche Wärme wird freigesetzt?
Um die Menge an Wärme zu bestimmen, die beim Aushärten von 5 kg Zink freigesetzt wird, ist es notwendig, die Schmelzwärme dieses Stoffes zu kennen. Der Schmelzpunkt von Zink beträgt etwa 419 Grad Celsius.
Die Formel zur Berechnung der Ausscheidungswärme beim Aushärten eines Stoffes lautet wie folgt:
- Q - Ausscheidungswärme (J);
- m - Masse der Substanz (kg);
- ΔH ist die spezifische Schmelzwärme (J/kg).
Die spezifische Schmelzwärme von Zink beträgt etwa 11600 J / kg. Wenn wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
Q = 5 * 11600 = 58000 J.
Somit wird beim Aushärten von 5 kg Zink bei seiner Schmelztemperatur ungefähr 58.000 J Wärme freigesetzt.
Gewicht und Schmelzpunkt von Zink
Die Masse von Zink ist von großer Bedeutung für die Berechnung der Energie, die während der Aushärtung freigesetzt wird. Laut der Atom-Massen-Tabelle beträgt die Molmasse von Zink etwa 65.38 g / mol. Die Gewichtseinheiten hängen vom verwendeten System der metrischen Einheiten ab, aber für diesen Fall nehmen wir an, dass das Gewicht von Zink 5 kg beträgt.
Der Schmelzpunkt von Zink beträgt ungefähr 419.5 °C. Dies bedeutet, dass das Zink, wenn es auf diese Temperatur erhitzt wird, flüssig wird. Wenn Sie bei dieser Temperatur anfangen, es abzukühlen, wird das Zink wieder hart. Das Aushärten von Zink ist ein Prozess, der sein Schmelzen umkehrt und dabei eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt wird.
Die Wärme, die beim Aushärten von 5 kg Zink bei seinem Schmelzpunkt freigesetzt wird, kann mit einer Formel berechnet werden:
wobei Q die beim Aushärten freigesetzte Wärme ist (in Joule), m ist die Zinkmasse (in Kilogramm), ΔH ist die spezifische Schmelzwärme von Zink (in Joule pro Gramm).
Wie viel Zink braucht man zum Aushärten?
Um die Menge an Zink zu bestimmen, die zum Aushärten benötigt wird, ist zu beachten, dass das Aushärten von Zink bei seinem Schmelzpunkt erfolgt. Daher kann die erforderliche Menge an Zink unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren berechnet werden:
- Die Menge an Zink, die ausgehärtet werden muss.
- Der Schmelzpunkt von Zink.
- Die Wärme der Aushärtung von Zink.
Wenn zum Beispiel eine bestimmte Menge an Wärme zum Aushärten von 5 kg Zink bei seinem Schmelzpunkt freigesetzt wird, kann die folgende Formel verwendet werden, um die erforderliche Menge an Zink zu bestimmen:
Benötigte Zinkmenge = (die zu härtende Zinkmasse) / (Die Zinkmasse, die während der Aushärtung eine bestimmte Menge an Wärme freisetzt)
Daher kann für die berechnete Zinkmenge eine Formel verwendet werden, um die benötigte Zinkmasse zum Aushärten zu bestimmen.
Nutzanwendung
1. Korrosionsschutz
Zink wird häufig im Galvanisierungsprozess verwendet, um Metallprodukte vor Korrosion zu schützen. Bei Kontakt mit Zink bildet sich auf der Metalloberfläche ein dünner Zinkoxidfilm, der den Kontakt mit der Umgebung verhindert und den Korrosionsprozess verlangsamt. Dadurch kann die Lebensdauer von Produkten, die aus verzinktem Stahl hergestellt werden, beispielsweise im Baugewerbe und in der Automobilindustrie erheblich verlängert werden.
2. Bestandteil von Legierungen
Zink wird als Bestandteil verschiedener Legierungen verwendet. Es verbessert ihre mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Härte. Zinkbasierte Legierungen werden häufig in den Bereichen Gießen, Batteriefertigung, Frachtmaterialien sowie für die Herstellung verschiedener komplexer Teile in der Luftfahrt- und Schiffbauindustrie eingesetzt.
3. Verwendung in Batterien
Eine der bekanntesten Anwendungen von Zink ist seine Verwendung in Alkalibatterien. Die Zinkelektrode reagiert mit dem Elektrolyten und bildet eine elektrische Stromstärke. Batterien mit einer Zinkkathode haben eine hohe Energiedichte und einen stabilen Betrieb über einen weiten Temperaturbereich.
Zink hat aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften viele praktische Anwendungen. Es findet Anwendung im Korrosionsschutz, bei der Herstellung von Legierungen und bei Batterien. Die Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Zink ermöglicht es, seine technologischen Prozesse zu verbessern und neue Anwendungsgebiete für dieses wichtige Metall zu finden.
