Gustoća aluminija u fizici. Specifična težina aluminija


Danas su razvijene mnoge složene strukture i uređaji, gdje se koriste metali i njihove legure različitih svojstava. Kako bi primijenili najprikladniju leguru u određenom dizajnu, dizajneri je odabiru u skladu sa zahtjevima čvrstoće, izdašnosti, elastičnosti itd., Kao i stabilnosti ovih karakteristika u potrebnom temperaturnom rasponu. Dalje se izračunava potrebna količina metala koja je potrebna za proizvodnju proizvoda od njega. Da biste to učinili, morate napraviti izračun na temelju njegove specifične težine. Ova je vrijednost konstantna - ovo je jedna od glavnih karakteristika metala i legura, koja se praktički podudara s gustoćom. Jednostavno ga je izračunati: težinu čvrstog komada metala morate podijeliti s volumenom (V). Dobivena vrijednost označava se s γ, a mjeri se u njutnima po kubičnom metru.

Formula specifične težine:

Na temelju činjenice da je težina masa pomnožena s ubrzanjem gravitacije, dobivamo sljedeće:

Sada o mjernim jedinicama specifične težine. Gore navedeni Newtoni po kubičnom metru odnose se na SI sustav. Ako se koristi metrički sustav CGS, tada se ta vrijednost mjeri u dinama po kubnom centimetru. Sljedeća jedinica koristi se za određivanje specifične težine u sustavu MKSS: kilogramska sila po kubičnom metru. Ponekad je dopušteno koristiti gram-silu po kubnom centimetru - ova jedinica leži izvan svih metričkih sustava. Glavni odnosi dobivaju se na sljedeći način:

1 dina / cm 3 \u003d 1,02 kg / m 3 \u003d 10 n / m 3.

Što je veća specifična težina, to je metal teži. Za lagani aluminij ta je vrijednost prilično mala - u SI jedinicama jednaka je 2.69808 g / cm 3 (na primjer, za čelik je jednaka 7.9 g / cm 3). Aluminij je, poput njegovih legura, danas vrlo tražen, a njegova proizvodnja neprestano raste. Napokon, ovo je jedan od rijetkih metala neophodnih za industriju, čija se opskrba nalazi u zemljinoj kori. Znajući specifičnu težinu aluminija, iz njega možete izračunati bilo koji proizvod. Za to postoji prikladni metalni kalkulator ili možete izvršiti ručni izračun uzimajući specifičnu težinu željene legure aluminija s donje ploče.

Međutim, važno je uzeti u obzir da je ovo teoretska težina valjanih proizvoda, budući da sadržaj aditiva u leguri nije strogo definiran i može varirati u malim granicama, tada je težina valjanih proizvoda iste duljine, ali različiti proizvođači ili serije mogu se razlikovati, naravno da je ta razlika mala, ali jest.

Evo nekoliko primjera izračuna:

Primjer 1. Izračunajmo težinu aluminijske žice razreda A97 promjera 4 mm i duljine 2100 metara.

Odrediti površinu presjeka kruga S \u003d πR 2 znači S \u003d 3,1415 2 2 \u003d 12,56 cm 2

Odredimo težinu valjanih proizvoda znajući da je specifična težina razreda A97 \u003d 2,71 g / cm 3

M \u003d 12,56 2,71 2100 \u003d 71478,96 grama \u003d 71,47 kg

Ukupnotežina žice 71,47 kg

Primjer 2. Izračunajmo težinu kruga izrađenog od aluminija razreda AL8 promjera 60 mm i duljine 150 cm u količini od 24 komada.

Odrediti površinu presjeka kruga S \u003d πR 2 znači S \u003d 3,1415 3 2 \u003d 28,26 cm 2

Težinu valjanih proizvoda određujemo znajući da je specifična težina marke AL8 \u003d 2,55 g / cm 3

Tabela gustoće tekućina pri različitim temperaturama i atmosferskom tlaku dana je za najčešće tekućine. Vrijednosti gustoće u tablici odgovaraju navedenim temperaturama, dopuštena je interpolacija podataka.

Mnoge tvari mogu biti u tekućem stanju. Tekućine su tvari različitog podrijetla i sastava koje imaju fluidnost - sposobne su promijeniti svoj oblik pod utjecajem određenih sila. Gustoća tekućine je omjer mase tekućine i volumena koji zauzima.

Razmotrimo primjere gustoće nekih tekućina. Prva supstanca koja vam padne na pamet kad je riječ "tekućina" je voda. A to nije nimalo slučajno, jer je voda najrasprostranjenija tvar na planetu, pa se stoga može uzeti kao ideal.

Jednako 1000 kg / m 3 za destiliranu vodu i 1030 kg / m 3 za morsku vodu. Budući da je ova vrijednost usko povezana s temperaturom, valja napomenuti da je ta "idealna" vrijednost dobivena na + 3,7 ° C. Gustoća kipuće vode bit će nešto manja - jednaka je 958,4 kg / m 3 na 100 ° C. Kada se tekućine zagriju, njihova se gustoća obično smanjuje.

Gustoća vode bliska je vrijednosti različitim prehrambenim proizvodima. To su proizvodi kao što su: otopina octa, vino, 20% vrhnja i 30% kiselog vrhnja. Pojedini proizvodi su gušći, na primjer, žumanjak - njegova gustoća iznosi 1042 kg / m 3. Primjerice, ispada da je gušći od vode: sok od ananasa - 1084 kg / m 3, sok od grožđa - do 1361 kg / m 3, sok od naranče - 1043 kg / m 3, koka-kola i pivo - 1030 kg / m 3.

Mnoge su tvari gustoće inferiorne od vode. Primjerice, alkoholi su puno lakši od vode. Dakle, gustoća je 789 kg / m 3, butil - 810 kg / m 3, metil - 793 kg / m 3 (na 20 ° C). Određene vrste goriva i ulja imaju još niže vrijednosti gustoće: ulje - 730-940 kg / m 3, benzin - 680-800 kg / m 3. Gustoća kerozina je oko 800 kg / m 3 - 879 kg / m 3, loživo ulje - do 990 kg / m 3.

Gustoća tekućina - tablica na različitim temperaturama
Tekućina Temperatura,
° C
Gustoća tekućine,
kg / m 3
Anilin 0…20…40…60…80…100…140…180 1037…1023…1007…990…972…952…914…878
(GOST 159-52) -60…-40…0…20…40…80…120 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Aceton C 3 H 6 O 0…20 813…791
Pileći bjelanjak 20 1042
20 680-800
7…20…40…60 910…879…858…836
Brom 20 3120
Voda 0…4…20…60…100…150…200…250…370 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Morska voda 20 1010-1050
Voda je teška 10…20…50…100…150…200…250 1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Votka 0…20…40…60…80 949…935…920…903…888
Utvrđeno vino 20 1025
Suho vino 20 993
Plinsko ulje 20…60…100…160…200…260…300 848…826…801…761…733…688…656
20…60…100…160…200…240 1260…1239…1207…1143…1090…1025
GTP (rashladna tekućina) 27…127…227…327 980…880…800…750
Dowtherm 20…50…100…150…200 1060…1036…995…953…912
Pileći žumanjak 20 1029
Carboran 27 1000
20 802-840
Dušična kiselina HNO 3 (100%) -10…0…10…20…30…40…50 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Palmitinska kiselina C 16 H 32 O 2 (konc.) 62 853
Sumporna kiselina H 2 SO 4 (konc.) 20 1830
Klorovodična kiselina HCl (20%) 20 1100
Octena kiselina CH 3 COOH (konc.) 20 1049
Konjak 20 952
Kreozot 15 1040-1100
37 1050-1062
Ksilen C 8 H 10 20 880
Bakreni sulfat (10%) 20 1107
Bakreni sulfat (20%) 20 1230
Liker od višnje 20 1105
Lož ulje 20 890-990
Maslac od kikirikija 15 911-926
Strojno ulje 20 890-920
Motorno ulje T 20 917
Maslinovo ulje 15 914-919
(profinjen.) -20…20…60…100…150 947…926…898…871…836
Med (dehidriran) 20 1621
Metil acetat CH 3 COOCH 3 25 927
20 1030
Kondenzirano mlijeko sa šećerom 20 1290-1310
Naftalen 230…250…270…300…320 865…850…835…812…794
Ulje 20 730-940
Ulje za sušenje 20 930-950
Pasta od rajčice 20 1110
Kuhana melasa 20 1460
Škrobni sirup 20 1433
PUB 20…80…120…200…260…340…400 990…961…939…883…837…769…710
Pivo 20 1008-1030
PMS-100 20…60…80…100…120…160…180…200 967…934…917…901…884…850…834…817
PES-5 20…60…80…100…120…160…180…200 998…971…957…943…929…902…888…874
Jabučni pire 0 1056
(10%) 20 1071
Otopina natrijevog klorida u vodi (20%) 20 1148
Šećer u vodenoj otopini (zasićeni) 0…20…40…60…80…100 1314…1333…1353…1378…1405…1436
Merkur 0…20…100…200…300…400 13596…13546…13350…13310…12880…12700
Ugljični disulfid 0 1293
Silikon (dietilpolisiloksan) 0…20…60…100…160…200…260…300 971…956…928…900…856…825…779…744
Jabučni sirup 20 1613
Terpentin 20 870
(udio masti 30-83%) 20 939-1000
Smola 80 1200
Katran 20 1050-1250
sok od naranče 15 1043
Sok od grejpa 20 1056-1361
Sok od grejpa 15 1062
Sok od rajčice 20 1030-1141
sok od jabuke 20 1030-1312
Amilni alkohol 20 814
Butil alkohol 20 810
Izobutil alkohol 20 801
Izopropil alkohol 20 785
Metil alkohol 20 793
Propil alkohol 20 804
Etilni alkohol C 2 H 5 OH 0…20…40…80…100…150…200 806…789…772…735…716…649…557
Legura natrij-kalij (25% Na) 20…100…200…300…500…700 872…852…828…803…753…704
Legura olovo-bizmut (45% Pb) 130…200…300…400…500..600…700 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
tekućina 20 1350-1530
Mliječna sirutka 20 1027
Tetracresiloxysilane (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si 10…20…60…100…160…200…260…300…350 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Tetraklorodifenil C 12 H 6 Cl 4 (aroklor) 30…60…150…250…300 1440…1410…1320…1220…1170
0…20…50…80…100…140 886…867…839…810…790…744
Dizel gorivo 20…40…60…80…100 879…865…852…838…825
Gorivo rasplinjača 20 768
Motorno gorivo 20 911
Gorivo RT 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Gorivo T-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Gorivo T-2 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Gorivo T-6 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Gorivo T-8 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Gorivo TS-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Ugljikov tetraklorid (CTC) 20 1595
Urotoropin C 6 H 12 N 2 27 1330
Fluorobenzen 20 1024
Klorobenzen 20 1066
Etil acetat 20 901
Etil bromid 20 1430
Etil jodid 20 1933
Etil klorid 0 921
Eter 0…20 736…720
Eter Garpijev 27 1100

Pokazatelji male gustoće razlikuju se po tekućinama kao što su: terpentin 870 kg / m 3,

Ljudi već dugo koriste bakar u svakodnevnom životu. Vrlo važan parametar za moderne ljude je njegova gustoća i specifična težina.

Ti se podaci koriste za izračunavanje sastava materijala u proizvodnji različitih komunikacija, dijelova, proizvoda i komponenata u tehničkoj industriji.

Osnovne informacije o bakru

Bakar je najčešći obojeni metal. Ime na latinskom - Cuprum - dobio je u čast otoka Cipra. Tamo su ga stari Grci minirali prije više tisuća godina. Povjesničari su čak izmislili bakreno doba, koja je trajala od IV do V stoljeća prije Krista. e. U to su vrijeme ljudi izrađivali od popularnog metala:

  • alat;
  • posuđe;
  • ukrasi;
  • kovanice.

D.I. Mendeleev, zauzima 29. mjesto. Ovaj element ima jedinstvena svojstva - fizikalna, kemijska i mehanička. U davna vremena bakar se mogao naći u prirodnom okruženju u obliku grumenčića, ponekad vrlo velikih veličina. Ljudi su grijali stijenu na otvorenoj vatri, a zatim je naglo hladili. Kao rezultat, pukao je, što je omogućilo izvođenje metala. Ova jednostavna tehnologija omogućila je svladavanje popularnog elementa.

Svojstva

Bakar je crvenkasti obojeni metal s ružičastom bojom.obdaren velikom gustoćom. U prirodi postoji više od 170 vrsta minerala koji sadrže Cuprum. Samo od 17 ovaj se element industrijski minira. Glavnina ovog kemijskog elementa sadržana je u sastavu metala rude:

  • halkocit - do 80%;
  • bronita - do 65%;
  • kovelina - do 64%.

Bakar je obogaćen i topljen od ovih minerala. Visoka toplinska i električna vodljivost karakteristična su svojstva obojenih metala. Počinje se topiti na 1063 ° C, a vrije na 2600 ° C. Marka Cuprum ovisit će o načinu proizvodnje. Metal se događa:

  • hladno vučena;
  • kotrljanje;
  • cast.

Svaka vrsta ima svoje posebne parametarske proračune koji karakteriziraju stupanj otpora na smicanje, deformacije pod utjecajem opterećenja i tlaka, kao i vlačnu elastičnost materijala.

Obojeni metal se aktivno oksidira tijekom zagrijavanja. Na temperaturi od 385 ° C nastaje bakreni oksid. Njegov sadržaj smanjuje toplinsku i električnu vodljivost ostalih metala. U interakciji s vlagom, metal stvara kuprit, s kiselim okolišem - vitriol.

Zbog svojih svojstava ovaj kemijski element aktivno se koristi u proizvodnji električnih i elektroničkih sustava te mnogih drugih proizvoda u druge svrhe. Najvažnije svojstvo je njegova gustoća je 1 kg po m 3, budući da ovaj pokazatelj određuje težinu proizvoda koji se proizvodi. Gustoća pokazuje odnos mase i ukupnog volumena.

Najčešći sustav za mjerenje jedinica gustoće je 1 kilogram po m 3. Ovaj pokazatelj za bakar iznosi 8,93 kg / m 3. U tekućem obliku gustoća će biti 8,0 g / cm3. Ukupni indeks gustoće može varirati ovisno o kvaliteti metala koji ima razne nečistoće. Za to se koristi specifična težina tvari. Vrlo je važna karakteristika kada je riječ o proizvodnji materijala koji sadrže bakar. Specifična težina karakterizira omjer mase bakra u ukupnom volumenu legure.

Specifična težina bakra bit će 8,94 g / cm 3... Parametri specifične težine i težine za bakar su isti, ali ta slučajnost nije tipična za druge metale. Specifična težina vrlo je važna ne samo u proizvodnji proizvoda s njihovim sadržajem, već i u preradi otpada. Mnogo je tehnika pomoću kojih možete racionalno odabrati materijale za oblikovanje proizvoda. U međunarodnim SI sustavima parametar specifične težine izražava se u njutnima po 1 jedinici volumena.

Vrlo je važno izvršiti sve proračune u fazi projektiranja uređaja i mehanizama. Specifična težina i težina su različite vrijednosti, ali se nužno koriste za određivanje mase obradaka za različite dijelove koji sadrže Cuprum.

Ako usporedimo gustoću bakra i aluminijavidjet ćemo veliku razliku. Za aluminij ta brojka iznosi 2698,72 kg / m 3 u stanju na sobnoj temperaturi. Međutim, kako temperatura raste, parametri postaju različiti. Kad se aluminij zagrijavanjem pretvori u tekuće stanje, njegova gustoća bit će u rasponu od 2,55-2,34 g / cm 3. Pokazatelj uvijek ovisi o sadržaju legirajućih elemenata u aluminijevim legurama.

Tehnički pokazatelji metalnih legura

Najčešće legure na bazi bakra smatraju se mesing i bronca... Njihov sastav također je oblikovan od ostalih elemenata:

  • cinkov;
  • nikal;
  • kositar;
  • bizmut.

Sve se legure razlikuju u strukturi. Prisutnost kositra u sastavu omogućuje izradu brončanih legura izvrsne kvalitete. Jeftinije legure uključuju nikal ili cink. Proizvedeni materijali na bazi Cupruma imaju sljedeće karakteristike:

  • visoka duktilnost i otpornost na trošenje;
  • električna provodljivost;
  • otpornost na agresivno okruženje;
  • nizak koeficijent trenja.

Legure na bazi bakra široko se koriste u industrijskoj proizvodnji. Koriste se za proizvodnju posuđa, nakita, električnih žica i sustava grijanja. Materijali s Cuprumom često se koriste za ukrašavanje pročelja kuća i izradu kompozicija. Visoka stabilnost i duktilnost glavne su osobine primjene materijala.

Proračun specifične težine bakra

Kao što znate, tijekom proteklih stotina godina napredak je iskoračio dovoljno daleko, što je zauzvrat omogućilo razvoj mnogih industrija širom svijeta. Metalurška proizvodnja također nije stajala po strani, budući da je znanost ovoj industriji predstavila mnoge tehnologije, metode proračuna, uključujući sposobnost mjerenja specifične težine metala.

Budući da se različite legure bakra razlikuju po svom sastavu, kao i po fizikalnim i kemijskim svojstvima, to omogućuje odabir potrebne legure za svaki proizvod ili dio. Da biste izračunali težinu potrebnu za proizvodnju valjanih proizvoda, morate znati specifičnu težinu odgovarajuće marke.

Formula za mjerenje specifične težine metala

Specifična težina je omjer težine P homogenog metala iz određene legure i volumena te legure. Specifična težina označava se simbolom γ i ni u kojem slučaju ne smije se brkati s gustoćom. Iako su gustoća i specifična težina i bakra i ostalih metala vrlo često jednaki, vrijedi podsjetiti da to zapravo nije slučaj u svim uvjetima.

Dakle, za izračunavanje specifične težine bakra, formula γ \u003d P / V

A da bi se izračunala težina određene veličine valjanog bakra, njegova površina poprečnog presjeka množi se specifičnom težinom i duljinom.

Jedinice specifične težine

Sljedeće jedinice mogu se koristiti za mjerenje specifične težine bakra i drugih legura:

u SGS sustavu - 1 dyn / cm 3,

u SI sustavu - 1 n / m 3,

u sustavu MKSS - 1 kg / m 3.

Te su jedinice međusobno povezane određenim omjerom, koji izgleda ovako:

0,1 dina / cm 3 \u003d 1 n / m3 \u003d 0,102 kg / m 3.

Metode za izračunavanje specifične težine bakra

1. Korištenje posebnih na našoj web stranici,

2. Izračun pomoću formula, površina presjeka valjanog proizvoda, a zatim množenje sa specifičnom težinom marke i duljinom.

Primjer 1: izračunavamo težinu bakrenih limova debljine 4 mm, veličine 1000x2000 mm u količini 24 komada od bakrene legure M2

Izračunajmo volumen jednog lista V \u003d 4 1000 2000 \u003d 8000000 mm 3 \u003d 8000 cm 3

Znajući da je specifična težina 1 cm 3 bakra razreda M3 \u003d 8,94 g / cm 3

Izračunajmo težinu jednog valjanog lima M \u003d 8,94 8000 \u003d 71520 gr \u003d 71,52 kg

Ukupno težina svih valjanih proizvoda M \u003d 71,52 24 \u003d 1716,48 kg

Primjer 2: Izračunavamo težinu bakrene šipke D 32 mm ukupne duljine 100 metara od legure bakar-nikal MNZh5-1

Površina presjeka šipke promjera 32 mm S \u003d πR 2 znači S \u003d 3,1415 16 2 \u003d 803,84 mm 2 \u003d 8,03 cm 2

Odredite težinu svih valjanih proizvoda, znajući da je specifična težina legure bakar-nikal MNZh5-1 \u003d 8,7 g / cm 3

Ukupno M \u003d 8,0384 8,7 10000 \u003d 699 340,80 grama \u003d 699,34 kg

Primjer 3: Izračunavamo težinu bakrenog kvadrata stranice 20 mm i duljine 7,4 metra od toplinski otporne legure bakra BrNHK

Pronađite volumen valjanih proizvoda V \u003d 2 2 740 \u003d 2960 cm 3

Tablica prikazuje termofizička svojstva bakra ovisno o temperaturi u rasponu od 50 do 1600 Kelvina.

Gustoća bakra je 8933 kg / m 3 (ili 8,93 g / cm 3) na sobnoj temperaturi... Bakar je gotovo četiri puta teži i. Ti će metali plutati na površini tekućeg bakra. Vrijednosti gustoće bakra u tablici su naznačene u jedinicama kg / m 3.

Ovisnost gustoće bakra o njegovoj temperaturi prikazana je u tablici. Treba imati na umu da se gustoća bakra kada se zagrijava smanjuje i u čvrstom metalu i u tekućem bakaru. Smanjenje gustoće ovog metala posljedica je njegovog širenja zagrijavanjem - povećava se volumen bakra. Treba napomenuti da tekući bakar ima gustoću oko 8000 kg / m 3 na temperaturama do 1300 ° C.

Toplinska vodljivost bakra je 401 W / (m · stupnjeva) na sobnoj temperaturi, što je prilično visoka vrijednost koja je usporediva s.

Na 1357K (1084 ° C) bakar prelazi u tekuće stanje, što se u tablici odražava naglim padom vrijednosti toplinske vodljivosti bakra. Jasno je da toplinska vodljivost tekućeg bakra gotovo je dva puta niža od one kod čvrstog metala.

Zagrijavanjem, toplinska vodljivost bakra nastoji se smanjivati, međutim, na temperaturama iznad 1400 K, vrijednost toplinske vodljivosti ponovno počinje rasti.

Tablica prikazuje sljedeća termofizička svojstva bakra pri različitim temperaturama:

  • gustoća bakra, kg / m 3;
  • specifični toplinski kapacitet, J / (kg · stupnjeva);
  • toplinska difuzivnost, m 2 / s;
  • toplinska vodljivost bakra, W / (m · K);
  • lorentzova funkcija;
  • omjer toplinskih kapaciteta.

Termofizička svojstva bakra: CTE i specifična toplina bakra

Bakar ima relativno visoke topline topljenja i vrenja: specifična toplina topljenja bakra iznosi 213 kJ / kg; specifična toplina vrenja bakra iznosi 4800 kJ / kg.

Tablica u nastavku prikazuje neka termofizička svojstva bakra, ovisno o temperaturi u rasponu od 83 do 1473K. Vrijednosti svojstava bakra navedene su pri atmosferskom tlaku. Treba napomenuti da specifični toplinski kapacitet bakra je 381 J / (kg stupnja) na sobnoj temperaturi, a toplinska vodljivost bakra je 395 W / (m · stupnjeva) na temperaturi od 20 ° C.

Iz vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja i toplinskog kapaciteta bakra u tablici vidi se da zagrijavanje ovog metala dovodi do povećanja tih vrijednosti. Primjerice, toplinski kapacitet bakra na temperaturi od 900 ° C postaje jednak 482 J / (kg · stupnjeva).

Tablica daje sljedeća termofizička svojstva bakra:

  • gustoća bakra, kg / m 3;
  • specifični toplinski kapacitet bakra, kJ / (kg · K);
  • koeficijent toplinske vodljivosti bakra, W / (m · stupnjeva);
  • specifični električni otpor, Ohm · m;
  • linearni koeficijent toplinskog širenja (CTE), 1 / deg.

Izvori:
1.
2. .