Les métaux sont des éléments ou des composés ayant une excellente conductivité à la fois pour l'électricité et la chaleur, ce qui les rend utiles pour un large éventail d'applications pratiques. Le tableau périodique contient actuellement 91 métaux et chacun a ses propres propriétés spécifiques. Les propriétés électriques, magnétiques et structurelles des métaux peuvent changer avec la température et fournir ainsi des propriétés utiles aux appareils technologiques. Comprendre les impacts de la température sur les propriétés des métaux vous permet de mieux comprendre pourquoi ils sont si largement utilisés dans le monde moderne.

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La température affecte le métal de nombreuses façons. Une température plus élevée augmente la résistance électrique d'un métal et une température plus basse la réduit. Le métal chauffé subit une dilatation thermique et augmente de volume. L'augmentation de la température d'un métal peut lui faire subir une transformation de phase allotropique, ce qui modifie l'orientation de ses atomes constitutifs et modifie ses propriétés. Enfin, les métaux ferromagnétiques deviennent moins magnétiques lorsqu'ils peuvent devenir plus chauds et perdre leur magnétisme au-dessus de la température de Curie.
Diffusion d'électrons et résistance

Lorsque les électrons traversent la masse d'un métal, ils se dispersent les uns les autres et également hors des limites du matériau. Les scientifiques appellent ce phénomène «résistance». Une augmentation de la température donne aux électrons plus d'énergie cinétique, augmentant leur vitesse. Cela conduit à une plus grande quantité de diffusion et à une résistance mesurée plus élevée. Une diminution de la température entraîne une réduction de la vitesse des électrons, diminuant la quantité de diffusion et la résistance mesurée. Les thermomètres modernes utilisent le changement de résistance électrique d'un fil pour mesurer les changements de température.
Expansion thermique

Une augmentation de la température entraîne une petite augmentation de la longueur, de la surface et du volume d'un métal L'ampleur de l'expansion dépend du métal spécifique. La dilatation thermique résulte de l'augmentation des vibrations atomiques avec la température, et la considération de la dilatation thermique est importante dans une variété d'applications. Par exemple, lors de la conception de la tuyauterie dans les salles de bains, les fabricants doivent tenir compte des changements de température saisonniers pour éviter l'éclatement des tuyaux.
Transformations de phase allotropiques

Les trois phases principales de la matière sont appelées solide, liquide et gaz . Un solide est un réseau d'atomes densément emballé avec une symétrie cristalline particulière connue sous le nom d'allotrope. Le chauffage ou le refroidissement d'un métal peut entraîner une modification de l'orientation des atomes par rapport aux autres. Ceci est connu comme une transformation de phase allotropique. Un bon exemple de transformation de phase allotropique est vu dans le fer, qui passe de la phase alpha à température ambiante au fer en phase gamma à 912 degrés Celsius (1 674 degrés Fahrenheit). La phase gamma du fer, qui est capable de dissoudre plus de carbone que la phase alpha, facilite la fabrication de l'acier inoxydable.
Réduire le magnétisme

Les métaux magnétiques spontanés sont appelés matériaux ferromagnétiques. Les trois métaux ferromagnétiques à température ambiante sont le fer, le cobalt et le nickel. Le chauffage d'un métal ferromagnétique réduit sa magnétisation, et il finit par perdre complètement son magnétisme. La température à laquelle un métal perd sa magnétisation spontanée est connue comme la température de Curie. Le nickel a le point de Curie le plus bas des éléments simples et cesse de devenir magnétique à 330 degrés Celsius (626 degrés Fahrenheit), tandis que le cobalt reste magnétique jusqu'à 1100 degrés Celsius (2012 degrés Fahrenheit).