Metais são elementos ou compostos com excelente condutividade para eletricidade e calor, tornando-os úteis para uma ampla variedade de finalidades práticas. Atualmente, a tabela periódica contém 91 metais e cada um tem suas próprias propriedades específicas. As propriedades elétricas, magnéticas e estruturais dos metais podem mudar com a temperatura e, assim, fornecer propriedades úteis para dispositivos tecnológicos. Compreender os impactos da temperatura nas propriedades dos metais oferece uma apreciação mais profunda do motivo pelo qual eles são tão amplamente utilizados no mundo moderno.

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TL; DR

A temperatura afeta o metal de várias maneiras. Uma temperatura mais alta aumenta a resistência elétrica de um metal e uma temperatura mais baixa a reduz. O metal aquecido sofre expansão térmica e aumenta o volume. Aumentar a temperatura de um metal pode fazer com que ele sofra uma transformação de fase alotrópica, que altera a orientação de seus átomos constituintes e altera suas propriedades. Finalmente, os metais ferromagnéticos se tornam menos magnéticos quando podem ficar mais quentes e perder seu magnetismo acima da temperatura de Curie.
Espalhamento e resistência a elétrons

À medida que os elétrons fluem pela maior parte do metal, eles se dispersam e se dispersam. também fora dos limites do material. Os cientistas chamam esse fenômeno de "resistência". Um aumento de temperatura fornece aos elétrons mais energia cinética, aumentando sua velocidade. Isso leva a uma maior quantidade de espalhamento e uma maior resistência medida. Uma diminuição na temperatura leva a uma redução na velocidade do elétron, diminuindo a quantidade de espalhamento e a resistência medida. Os termômetros modernos usam a mudança na resistência elétrica de um fio para medir mudanças na temperatura.
Expansão térmica

Um aumento na temperatura leva a um pequeno aumento no comprimento, área e volume de um metal , chamado expansão térmica. A magnitude da expansão depende do metal específico. A expansão térmica resulta do aumento das vibrações atômicas com a temperatura e a consideração da expansão térmica é importante em várias aplicações. Por exemplo, ao projetar tubulações em banheiros, os fabricantes precisam levar em consideração as mudanças sazonais na temperatura para evitar o rompimento dos tubos.
Transformações de fase alotrópica

As três principais fases da matéria são chamadas de sólido, líquido e gás. . Um sólido é uma matriz densamente compactada de átomos com uma simetria de cristal específica conhecida como alótropo. Aquecer ou resfriar um metal pode levar a uma mudança na orientação dos átomos, em relação aos outros. Isso é conhecido como transformação de fase alotrópica. Um bom exemplo de transformação de fase alotrópica é visto no ferro, que passa da fase alfa à temperatura ambiente para o ferro de fase gama a 912 graus Celsius (1.674 graus Fahrenheit). A fase gama do ferro, capaz de dissolver mais carbono do que a fase alfa, facilita a fabricação de aço inoxidável.
Reduzindo o magnetismo
Metais espontaneamente magnéticos são chamados de materiais ferromagnéticos. Os três metais ferromagnéticos à temperatura ambiente são ferro, cobalto e níquel. O aquecimento de um metal ferromagnético reduz sua magnetização e acaba perdendo completamente seu magnetismo. A temperatura na qual um metal perde sua magnetização espontânea é conhecida como temperatura de Curie. O níquel possui o ponto Curie mais baixo dos elementos isolados e deixa de se tornar magnético a 330 graus Celsius (626 graus Fahrenheit), enquanto o cobalto permanece magnético até 1.100 graus Celsius (2.012 graus Fahrenheit).