ในโลหะอุณหภูมิที่สำคัญคืออะไร?

โลหะมักจะมุ่งเน้นไปที่ประโยชน์ของวัสดุการทำความร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อความยืดหยุ่น แต่ไม่ค่อยมีข้อได้เปรียบของการระบายความร้อนที่รุนแรงพิจารณา โดยการทำให้โลหะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากซึ่งเรียกว่าอุณหภูมิวิกฤติจะสามารถสังเกตปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดได้ วิธีนี้เป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในงานไฟฟ้าและถูกนำไปใช้กับโลหะหลากหลายชนิด แต่โดยทั่วไปแล้วอลูมิเนียมและเหล็กจะเป็นที่พบมากที่สุด

อุณหภูมิวิกฤตของโลหะนั้นแตกต่างจากสารหนึ่งไปสู่สารและเพื่อจุดประสงค์ในการนำไฟฟ้าอาจไม่สามารถเข้าถึงได้ โดยทั่วไปโลหะจะต้องเย็นตัวลงที่อุณหภูมิประมาณ 0 องศาเคลวิน (ลบ -459 ฟาเรนไฮต์ลบ -273 องศาเซลเซียส) โดยใช้ไนโตรเจนเหลวจนกว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงเฟสอย่างเห็นได้ชัด การเปลี่ยนแปลงนี้เกี่ยวข้องกับความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่มีอยู่หรือที่เรียกว่าการเป็นตัวนำยิ่งยวด สิ่งนี้ทำให้พลังงานผ่านได้ง่ายกว่าการเดินสายแบบดั้งเดิม

ตัวนำยิ่งยวดมักเป็นจุดประสงค์ของกระบวนการอุณหภูมิที่สำคัญ เมื่อโลหะเย็นตัวจนถึงอุณหภูมิวิกฤตินี้การวิจัยแสดงให้เห็นว่ามันเป็นตัวนำที่ดีกว่าสายไฟที่อุณหภูมิห้อง ไม่มีความต้านทานไฟฟ้าดังนั้นอิเล็กตรอนสามารถผ่านโลหะนี้ได้อย่างอิสระส่งผลให้พลังงานเกือบจะไม่สูญเสียความร้อน ตัวนำยิ่งยวดที่ใช้โลหะหล่อเย็นจนถึงอุณหภูมิวิกฤติสามารถใช้งานได้นานหลายปีโดยไม่มีการเสื่อมสภาพเมื่อเทียบกับระบบดั้งเดิมที่ต้องเปลี่ยนบ่อยเนื่องจากความร้อน

อลูมิเนียมถือว่าเป็นโลหะที่ยอดเยี่ยมที่จะใช้กับอุณหภูมิที่สำคัญยิ่งยวด น้ำหนักเบาและอ่อนตัวทำให้เป็นตัวเลือกที่สำคัญสำหรับสายไฟและวัสดุอื่น ๆ ที่ใช้ในการทำกระแสไฟฟ้า อลูมิเนียมมักใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องผ่านการใช้พลังงานจำนวนมากเช่นโรงไฟฟ้าหรือโรงงานขนาดใหญ่

เหล็กและโลหะผสมจำนวนมากถูกพบว่าเป็นโลหะอีกประเภทหนึ่งที่ใช้ในการบำบัดนี้ได้ดี อุณหภูมิวิกฤตของเหล็กมีประโยชน์ในหลายทางมากกว่าเพียงแค่ทำการกระแสไฟฟ้า การอบอ่อนด้วยไอโซเทอร์มอลเป็นกระบวนการที่สร้างขึ้นเพื่อควบคุมอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลหะหรือที่เรียกว่าการไล่ระดับอุณหภูมิที่มีชิ้นส่วนของเหล็กที่ถูกหล่อเย็นให้อยู่เหนือระดับวิกฤต การชุบเป็นกระบวนการอุณหภูมิวิกฤตที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ไม่เกี่ยวข้องกับตัวนำยิ่งยวดหรือไนโตรเจนเหลว แต่โลหะจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงจุดนั้นในน้ำน้ำมันหรือน้ำเกลือเพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอน