Физические свойства лития: плотность, теплопроводность, теплоемкость

Представлены физические свойства лития Li в твердом и жидком состояниях при различных температурах (в интервале от минус 223 до 1227°С). Рассмотрены следующие свойства лития: плотность ρ, удельная теплоемкость C_p, кинематическая ν и динамическая μ вязкость, число Прандтля Pr, температуропроводность a и удельное сопротивление лития ρ.

Литий обладает наименьшей плотностью среди известных металлов — плотность лития при температуре 27°С равна 536 кг/м³. Этот щелочной металл почти в два раза легче воды и имеет плотность даже ниже, чем у таких органических растворителей, как ацетон и керосин. Плотность лития зависит от температуры — при нагревании литий расширяется и становится менее плотным. Необходимо отметить, что температура плавления лития составляет 180,7°С. При этой температуре плотность лития в расплавленном состоянии имеет величину 513,4 кг/м³.

Литий имеет наибольшую массовую удельную теплоемкость, по сравнению с другими металлами, поскольку имеет наименьшую плотность. Удельная теплоемкость лития при обычных температурах имеет величину 3390 Дж/(кг·град). Теплоемкость твердого лития при нагревании увеличивается. При плавлении лития не происходит существенного изменения его удельной теплоемкости — теплоемкость жидкого лития слабо зависит от температуры.

Такое физическое свойство лития, как теплопроводность, имеет относительно среднюю величину в ряду щелочных металлов — литий менее теплопроводный, чем натрий, однако имеет больший коэффициент теплопроводности, чем у калия. Теплопроводность лития при комнатной температуре составляет величину 85 Вт/(м·град). Теплопроводность лития в твердом состоянии снижается при нагревании и по достижении температуры плавления становится равной 42,8 Вт/(м·град). При последующем нагревании расплавленного лития его теплопроводность увеличивается.

Вязкость жидкого лития снижается при росте его температуры. Это справедливо, как для кинематической, так и для динамической вязкости этого металла. Например, нагрев расплава лития с 200 до 700°С приводит почти к двукратному снижению его вязкости — кинематическая вязкость уменьшается с 111·10^-8 до 61,7·10^-8 м²/с. Число Прандтля жидкого лития также снижается при нагревании.

Температуропроводность лития при комнатной температуре составляет около 45·10^-6 м²/с. Характерной особенностью твердого лития и других щелочных металлов является быстрое уменьшение температуропроводности с повышением температуры. Однако, температуропроводность лития в жидком состоянии увеличивается при нагревании.

Удельное электрическое сопротивление лития увеличивается при росте температуры во всем ее диапазоне. Это справедливо, как для твердого металла, так и для расплавленного.

Литий — металл с минимальной плотностью

Источники:

1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.