«Жидкие металлы»

непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью и др. особенностями, свойственными твёрдым металлам (См. Металлы).Ж. м. являются все расплавленные металлы и сплавы металлов, а также ряд интерметаллических соединений. Некоторые Полуметаллы и Полупроводники в жидком состоянии превращаются в типичные металлы: одни — сразу после плавления (Ge, Si, GaSb и др.), другие — при нагревании выше температуры плавления (Te — Se, PbTe, PbSe, ZnSb и др.). Некоторые неметаллы (Р, С, В) становятся Ж. м. при высоких давлениях. При атмосферном давлении и комнатной температуре в жидком состоянии находится лишь ртуть (температура плавления — 38,9°С).

Ж. м. по таким свойствам, как вязкость, поверхностное натяжение и диффузия, сходны с др. жидкостями, но в то же время резко отличаются от них значительно большей теплопроводностью, электропроводностью, способностью отражать электромагнитные волны, а также меньшей сжимаемостью. По этим особенностям Ж. м. близки к твёрдым металлам.

Электропроводность Ж. м., как и твёрдых металлов, является электронной. Для чистых металлов электропроводность при плавлении уменьшается в 1,5—3 раза в зависимости от рода металла и при дальнейшем нагревании убывает линейно с температурой. Исключение составляют двухвалентные Ж. м. — их электропроводность при повышении температуры слегка падает и проходит через минимум. Коэффициент термоэдс (см. Термоэлектрические явления) скачком меняется при Ж. м. является линейной функцией температуры (для многих Ж. м. он пропорционален абсолютной температуре). Коэффициент Холла R_H (cм. Холла Эффект) при плавлении меняется; для Ж. м. он отрицателен и может быть вычислен с помощью модели свободных электронов по формуле R_H = (ne)^-1 где n — электронная плотность (вычисленная по плотности и валентности), е — заряд электрона (из этих общих правил имеются исключения). Электрические свойства Ж. м. могут быть поняты только на основе строгой квантовомеханической теории кинетических электронных процессов в жидкостях, однако разработка такой теории пока только начата.

При плавлении металлов теплопроводность изменяется почти так же как электропроводность. Это справедливо также и для Bi, теплопроводность и электропроводность которого при плавлении увеличиваются, а не уменьшаются, как у др. металлов. Свободные электроны переносят большую часть теплового потока; поэтому Ж. м. имеют более высокую теплопроводность, чем жидкие диэлектрики. Некоторые Ж. м. соединяют значительную теплопроводность с высокой Теплоёмкостью.Это позволяет использовать Ж. м. в теплотехнике в качестве теплоносителей (См. Теплоносители).Наиболее подробно изучены одноатомные Ж. м. — Натрий и Калий. Они обладают достаточно низкими точками плавления и применяются либо отдельно, либо в виде сплавов для отвода теплоты в ядерных реакторах (См. Ядерный реактор).

Ж. м., так же как и твёрдые металлы, мало сжимаемы (значительно хуже, чем др. жидкости), т. к. для уменьшения объёма в обоих случаях нужно сконцентрировать электроны в меньшем объёме. Поэтому Скорость звука в Ж. м. обычно выше, чем в др. жидкостях. Ж. м., как и др. жидкости, неспособны оказывать сопротивление статическим сдвигам, однако ультразвуковые волны очень высокой частоты могут распространяться в Ж. м. как сдвиговые возмущения (см. Жидкость).

Лит.: Ашкрофт Н., Жидкие металлы. «Успехи физических наук», 1970, т. 101, в. 3; Алексеев В. А., Андреев А. А., Прохоренко В. Я., Электрические свойства жидких металлов и полупроводников, «Успехи физических наук», 1972, т. 106, в. 3.

ЖИДКИЕ металлы - расплавы всех металлов и ряда полупроводников (Si, Ge, InSb и др.), обладающие высокими электро- и теплопроводностью, отрицательными коэффициентами электропроводности и другими свойствами твердых металлов. Многие жидкие полупроводники (расплавы Te - Se, PbTe, ZnSb и др.) при дальнейшем нагревании становятся жидкими металлами. Применяются жидкие металлы как теплоносители в ядерных реакторах, рабочее вещество МГД-установок и др.

ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ

непрозрачные жидкости, обладающие большими теплопроводностью и электропроводностью, а также др. св-вами, характерными для тв. металлов. Ж. м. явл. все расплавл. металлы и сплавы металлов с рядом металлидов. Нек-рые полуметаллы и полупроводники после плавления становятся Ж. м.: одни — сразу после плавления (Ge, Si, CaSb и др.), другие — при нагревании выше температуры плавления (сплав Fe—Se, PbFe, PbSe, ZnSb и др.). Нек-рые неметаллы (Н, Р, С, В) становятся Ж. м. при высоких давлениях. При атм. давлении и комнатной темп-ре жидким металлом является лишь ртуть (темп-pa плавления -38,9°С).

Носители заряда в Ж. м.— электроны. Для чистых металлов электропроводность при плавлении уменьшается примерно вдвое и при дальнейшем нагревании убывает линейно с темп-рой. Исключение составляют двухвалентные Ж. м.— их электропроводность при повышении темп-ры проходит через минимум. Термоэдс скачком меняется при плавлении, и для многих Ж. м. она пропорц. абс. темп-ре. Коэфф. Холла R (см. ХОЛЛА ЭФФЕКТ) для Ж. м.<0 и может быть приближённо вычислен по ф-ле: R=(nec)-1, где n — электронная концентрация, е — заряд эл-на.

Т. к. теплопроводность металлов пропорц. их электропроводности и темп-ре (см. ВИДЕМАНА — ФРАНЦА ЗАКОН), а изменение электропроводности металлов при плавлении относительно мало, то теплопроводности тв. и жидких металлов одного порядка. Нек-рые Ж. м. сочетают значит. теплопроводность с высокой теплоёмкостью. Это позволяет использовать их в кач-ве теплоносителей. Наиболее изучены жидкие натрий и калий. Они обладают достаточно низкими точками плавления и применяются либо отдельно, либо в виде сплавов для отвода теплоты в ядерных реакторах.

жи́дкие мета́ллы

расплавы всех металлов и ряда полупроводников (Si, Ge, InSb и др.), обладающие высокими электро- и теплопроводностью, отрицательным коэффициентом электропроводности и другими свойствами твёрдых металлов. Многие жидкие полупроводники (расплавы Te — Se, PbTe, ZnSb и др.) при дальнейшем нагревании становятся жидкими металлами. Применяются жидкие металлы как теплоносители в ядерных реакторах, рабочее вещество МГД-установок и др.

* * *

ЖИ́ДКИЕ МЕТА́ЛЛЫ, непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью 5^.10⁵Ом^.м^-1. Жидкими металлами являются расплавы металлов(см. МЕТАЛЛЫ), их сплавов(см. СПЛАВЫ), расплавы некоторых интерметаллических соединений и некоторых полупроводников(см. ПОЛУПРОВОДНИКИ).

Металлы, имеющие в кристаллическом строении плотную упаковку атомов, гексагональную как у кадмия или бериллия, или кубическую, как у золота и серебра (см. Структурные типы кристаллов(см. СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ)), плавятся с сохранением типа упаковки атомов и характера межатомных связей. Но при повышении температуры значение координационного числа уменьшается.

К полупроводниковым кристаллам, приобретающим при расплавлении свойства жидких металлов, относятся германий и кремний, а также некоторые соединения A^IIIB^V. Полупроводниковые соединения A^IIB^VI становятся жидкими металлами при нагревании выше температуры плавления. При плавлении этих веществ разрушаются гомеополярные связи между атомами, а при дальнейшем нагреве образуется преимущественно октаэдрическая координация соседних атомов.

Такие неметаллы, как фосфор и бор переходят в жидкометаллическое состояние при высоких давлениях.

Проводимость жидких металлов обусловлена электронами. При плавлении металлов с плотной упаковкой их удельное электросопротивление увеличивается. Электросопротивление двухвалентных жидких металлов при повышении температуры слегка возрастает и проходит через максимум.

Жидкие металлы, так же как и твердые, мало сжимаемы (значительно хуже, чем другие жидкости), так как для уменьшения объема в обоих случаях нужно сконцентрировать электроны в меньшем объеме.

Благодаря сочетанию большой теплопроводности и теплоемкости, жидкие металлы применяются в качестве теплоносителей, в частности в ядерных реакторах, как рабочее вещество МГД-установок и др.