Nella lavorazione dei metalli, che cos'è la temperatura critica?
La lavorazione dei metalli spesso si concentra sui vantaggi del materiale di riscaldamento a temperature estreme per la flessibilità, ma raramente vengono considerati i vantaggi del raffreddamento estremo. Raffreddando un metallo a una temperatura molto bassa chiamata temperatura critica, si può osservare un fenomeno elettrico chiamato superconduttività. Questo metodo rappresenta un progresso importante nel lavoro elettrico ed è stato utilizzato con una varietà di metalli, ma l'alluminio e l'acciaio sono generalmente i più comuni.
La temperatura critica di un metallo differisce da sostanza a sostanza e, ai fini della conducibilità, potrebbe non essere possibile raggiungere. Generalmente, i metalli devono essere raffreddati a temperature intorno a 0 gradi Kelvin (meno-459 Fahrenheit, meno -273 Celsius) usando azoto liquido fino a quando si verifica un notevole cambiamento di fase. Il cambiamento comporta una resistenza elettrica inesistente, noto anche come diventare un superconduttore. Ciò consente al passaggio di energia più facilmente rispetto ai cavi tradizionali.
La superconduttività di solito è lo scopo del processo di temperatura critica. Quando un metallo viene raffreddato a questa temperatura critica, la ricerca ha dimostrato che è un conduttore migliore rispetto ai fili a temperatura ambiente. Non c'è resistenza elettrica, quindi gli elettroni possono passare liberamente attraverso questo metallo, causando quasi nessuna perdita di energia a causa del calore. I circuiti superconduttori che utilizzano metalli raffreddati a una temperatura critica possono durare diversi anni praticamente senza deterioramento, rispetto ai sistemi tradizionali che devono essere sostituiti frequentemente a causa del calore.
L'alluminio è considerato un metallo eccellente da utilizzare con superconduttività a temperatura critica. La sua leggerezza e malleabilità lo rendono una scelta privilegiata per fili e altri materiali utilizzati nella conduzione dell'elettricità. L'alluminio viene spesso utilizzato nelle industrie che necessitano di trasferire grandi quantità di energia, come una centrale elettrica o una grande fabbrica.
Si è scoperto che l'acciaio e le sue numerose leghe sono un altro tipo di metallo che gestisce bene questo trattamento. La temperatura critica dell'acciaio è utile in molti modi diversi dal semplice condurre elettricità. La ricottura isotermica è un processo creato per controllare il tasso di variazione della temperatura del metallo, chiamato anche gradiente di temperatura, che ha un particolare pezzo di acciaio raffreddato appena sopra la temperatura critica, quindi abbassato sotto quel punto e riportato in alto. La tempra è un altro processo di temperatura critica dell'acciaio che non comporta superconduttività o azoto liquido, ma il metallo viene invece raffreddato fino a quel punto in acqua, olio o salamoia per aumentare il suo contenuto di carbonio.