Densidade do alumínio em física. Gravidade específica do alumínio


Hoje, muitas estruturas e dispositivos complexos foram desenvolvidos, onde metais e suas ligas com várias propriedades são usados. Para usar a liga mais adequada em um determinado projeto, os projetistas a selecionam de acordo com os requisitos de resistência, escoamento, elasticidade, etc., bem como a estabilidade dessas características na faixa de temperatura exigida. Em seguida, é calculada a quantidade necessária de metal, que é necessária para a produção de produtos a partir dele. Para fazer isso, você precisa fazer um cálculo com base em sua gravidade específica. Este valor é constante - esta é uma das principais características dos metais e ligas, que praticamente coincide com a densidade. O cálculo é simples: é necessário dividir o peso (P) de uma peça sólida de metal pelo seu volume (V). O valor resultante é denotado por γ e é medido em Newtons por metro cúbico.

Fórmula de gravidade específica:

Com base no fato de que o peso é a massa multiplicada pela aceleração da gravidade, obtemos o seguinte:

Agora, sobre as unidades de medida de gravidade específica. Os Newtons por metro cúbico acima referem-se ao sistema SI. Se o sistema métrico CGS for usado, esse valor será medido em dinas por centímetro cúbico. Para designar a gravidade específica no sistema MKSS, a seguinte unidade é usada: quilograma-força por metro cúbico. Às vezes é permitido usar grama-força por centímetro cúbico - esta unidade está fora de todos os sistemas métricos. As principais razões são obtidas da seguinte forma:

1 dine / cm3 \u003d 1,02 kg / m3 \u003d 10 n / m3.

Quanto maior a gravidade específica, mais pesado é o metal. Para alumínio leve, este valor é bastante pequeno - em unidades SI é igual a 2,69808 g / cm 3 (por exemplo, para aço é igual a 7,9 g / cm 3). O alumínio, assim como suas ligas, é hoje muito procurado e sua produção cresce constantemente. Afinal, esse é um dos poucos metais necessários à indústria, cujo suprimento está na crosta terrestre. Conhecendo a gravidade específica do alumínio, você pode calcular qualquer produto a partir dele. Para isso, existe uma calculadora de metal conveniente, ou você pode fazer um cálculo manual tomando a gravidade específica da liga de alumínio desejada da placa abaixo.

No entanto, é importante levar em consideração que este é o peso teórico dos produtos laminados, uma vez que o teor de aditivos na liga não é estritamente definido e pode flutuar dentro de pequenos limites, então o peso dos produtos laminados do mesmo comprimento, mas diferentes fabricantes ou lotes podem diferir, é claro que essa diferença é pequena, mas existe.

Aqui estão alguns exemplos de cálculo:

Exemplo 1. Vamos calcular o peso do fio de alumínio de grau A97 com um diâmetro de 4 mm e um comprimento de 2100 metros.

Determine a área da seção transversal de um círculo S \u003d πR 2 significa S \u003d 3,1415 2 2 \u003d 12,56 cm 2

Determine o peso dos produtos laminados sabendo que a gravidade específica do grau A97 \u003d 2,71 g / cm 3

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

Totalpeso do fio 71,47 kg

Exemplo 2. Vamos calcular o peso de um círculo feito de alumínio grau AL8 com um diâmetro de 60 mm e um comprimento de 150 cm no valor de 24 peças.

Determine a área da seção transversal de um círculo S \u003d πR 2 significa S \u003d 3,1415 3 2 \u003d 28,26 cm 2

Determinamos o peso dos produtos laminados sabendo que o peso específico da marca AL8 \u003d 2,55 g / cm 3

Uma tabela da densidade de líquidos em várias temperaturas e pressão atmosférica é fornecida para os líquidos mais comuns. Os valores de densidade na tabela correspondem às temperaturas indicadas, a interpolação de dados é permitida

Muitas substâncias podem estar no estado líquido. Líquidos são substâncias de várias origens e composições que possuem fluidez - podem mudar de forma sob a influência de certas forças. A densidade de um líquido é a relação entre a massa de um líquido e o volume que ocupa.

Vamos considerar exemplos de densidade de alguns líquidos. A primeira substância que vem à mente quando a palavra "líquido" é água. E isso não é acidental, porque a água é a substância mais difundida no planeta e, portanto, pode ser tomada como um ideal.

Igual a 1000 kg / m 3 para água destilada e 1030 kg / m 3 para água do mar. Uma vez que este valor está intimamente relacionado à temperatura, deve-se notar que este valor "ideal" foi obtido a + 3,7 ° C A densidade da água fervente será ligeiramente menor - é igual a 958,4 kg / m 3 a 100 ° C. Quando os líquidos são aquecidos, sua densidade geralmente diminui.

A densidade da água tem um valor próximo ao de diferentes produtos alimentícios. São produtos como: solução de vinagre, vinho, creme de leite 20% e creme de leite 30%. Os produtos individuais são mais densos, por exemplo, a gema do ovo - sua densidade é de 1042 kg / m 3. Por exemplo, acaba sendo mais denso que a água: suco de abacaxi - 1.084 kg / m 3, suco de uva - até 1361 kg / m 3, suco de laranja - 1.043 kg / m 3, coca-cola e cerveja - 1.030 kg / m 3.

Muitas substâncias são inferiores em densidade à água. Por exemplo, os álcoois são muito mais leves que a água. Portanto, a densidade é 789 kg / m 3, butil - 810 kg / m 3, metil - 793 kg / m 3 (a 20 ° C). Certos tipos de combustível e óleo têm valores de densidade ainda mais baixos: óleo - 730-940 kg / m 3, gasolina - 680-800 kg / m 3. A densidade do querosene é de cerca de 800 kg / m 3 - 879 kg / m 3, óleo combustível - até 990 kg / m 3.

Densidade de líquidos - mesa em diferentes temperaturas
Líquido Temperatura,
° C		 Densidade de líquido,
kg / m 3
Anilina 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
Acetona C 3 H 6 O 0…20 813…791
Clara de ovo de galinha 20 1042
20 680-800
7…20…40…60 910…879…858…836
Bromo 20 3120
Água 0…4…20…60…100…150…200…250…370 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Água do mar 20 1010-1050
A agua esta pesada 10…20…50…100…150…200…250 1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Vodka 0…20…40…60…80 949…935…920…903…888
Vinho fortificado 20 1025
Vinho seco 20 993
Gasóleo 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 (refrigerante) 27…127…227…327 980…880…800…750
Dowtherm 20…50…100…150…200 1060…1036…995…953…912
Gema de ovo de galinha 20 1029
Carboran 27 1000
20 802-840
Ácido nítrico HNO 3 (100%) -10…0…10…20…30…40…50 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Ácido palmítico C 16 H 32 O 2 (conc.) 62 853
Ácido sulfúrico H 2 SO 4 (conc.) 20 1830
Ácido clorídrico HCl (20%) 20 1100
Ácido acético CH 3 COOH (conc.) 20 1049
Conhaque 20 952
Creosote 15 1040-1100
37 1050-1062
Xileno C 8 H 10 20 880
Sulfato de cobre (10%) 20 1107
Sulfato de cobre (20%) 20 1230
Licor de cereja 20 1105
Óleo combustível 20 890-990
Manteiga de amendoim 15 911-926
Óleo de máquina 20 890-920
Óleo de motor T 20 917
Azeite 15 914-919
(refinado.) -20…20…60…100…150 947…926…898…871…836
Mel (desidratado) 20 1621
Acetato de metila CH 3 COOCH 3 25 927
20 1030
Leite condensado com açucar 20 1290-1310
Naftaleno 230…250…270…300…320 865…850…835…812…794
Óleo 20 730-940
Óleo de secagem 20 930-950
Pasta de tomate 20 1110
Melaço cozido 20 1460
Xarope de amido 20 1433
BAR 20…80…120…200…260…340…400 990…961…939…883…837…769…710
Cerveja 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
Purê de maçã 0 1056
(10%) 20 1071
Uma solução de cloreto de sódio em água (20%) 20 1148
Solução de açúcar em água (saturada) 0…20…40…60…80…100 1314…1333…1353…1378…1405…1436
Mercúrio 0…20…100…200…300…400 13596…13546…13350…13310…12880…12700
Dissulfeto de carbono 0 1293
Silicone (dietilpolissiloxano) 0…20…60…100…160…200…260…300 971…956…928…900…856…825…779…744
Xarope de maçã 20 1613
Terebintina 20 870
(teor de gordura 30-83%) 20 939-1000
Resina 80 1200
Alcatrão de carvão 20 1050-1250
suco de laranja 15 1043
Suco de uva 20 1056-1361
Suco de toranja 15 1062
Suco de tomate 20 1030-1141
suco de maçã 20 1030-1312
Álcool amílico 20 814
Álcool butilico 20 810
Álcool isobutílico 20 801
Álcool isopropílico 20 785
Álcool metílico 20 793
Álcool propílico 20 804
Álcool etílico C2H5OH 0…20…40…80…100…150…200 806…789…772…735…716…649…557
Liga de sódio-potássio (25% Na) 20…100…200…300…500…700 872…852…828…803…753…704
Liga de chumbo-bismuto (45% Pb) 130…200…300…400…500..600…700 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
líquido 20 1350-1530
Soro de leite 20 1027
Tetracresiloxissilano (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
Tetraclorodifenil C 12 H 6 Cl 4 (arocloro) 30…60…150…250…300 1440…1410…1320…1220…1170
0…20…50…80…100…140 886…867…839…810…790…744
Combustível diesel 20…40…60…80…100 879…865…852…838…825
Carburador de combustível 20 768
Combustível para motor 20 911
RT de combustível 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Combustível T-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Combustível T-2 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Combustível T-6 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Combustível T-8 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Combustível TS-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Tetracloreto de carbono (CTC) 20 1595
Urotoropina C 6 H 12 N 2 27 1330
Fluorobenzeno 20 1024
Clorobenzeno 20 1066
Acetato de etila 20 901
Brometo de etila 20 1430
Iodeto de etila 20 1933
Cloreto de etila 0 921
Éter 0…20 736…720
Éter de Garpius 27 1100

Os indicadores de baixa densidade são distinguidos por líquidos como: terebintina 870 kg / m 3,

Há muito tempo que as pessoas usam cobre no dia a dia. Um parâmetro muito importante para as pessoas modernas é sua densidade e gravidade específica.

Esses dados são usados \u200b\u200bno cálculo da composição de materiais na produção de várias comunicações, peças, produtos e componentes na indústria técnica.

Informações básicas sobre cobre

O cobre é o metal não ferroso mais comum. Seu nome em latim - Cuprum - recebeu em homenagem à ilha de Chipre. Lá foi extraído pelos antigos gregos há milhares de anos. Os historiadores até inventaram a Idade do Cobre, que durou do século IV ao V aC. e. Naquela época, as pessoas feitas do popular metal:

  • ferramenta;
  • pratos;
  • decorações;
  • moedas.

D.I. Mendeleev, fica com o 29º lugar. Este elemento possui propriedades únicas - físicas, químicas e mecânicas. Nos tempos antigos, o cobre podia ser encontrado no ambiente natural na forma de pepitas, às vezes de tamanhos muito grandes. As pessoas aqueceram a rocha em uma fogueira e a resfriaram rapidamente. Como resultado, trincou, o que possibilitou a recuperação do metal. Essa tecnologia simples tornou possível começar a dominar o elemento popular.

Propriedades

O cobre é um metal não ferroso avermelhado com uma tonalidade rosa.dotado de alta densidade. Na natureza, existem mais de 170 tipos de minerais contendo Cuprum. Apenas de 17 este elemento é extraído industrialmente. A maior parte deste elemento químico está contido na composição dos metais de minério:

  • calcocita - até 80%;
  • bronita - até 65%;
  • covelina - até 64%.

O cobre é enriquecido e fundido a partir desses minerais. Alta condutividade térmica e elétrica são as propriedades distintas dos metais não ferrosos. Começa a derreter a 1063 ° C e ferve a 2600 ° C. A marca Cuprum vai depender do método de produção. Metal acontece:

  • desenho frio;
  • rolando;
  • fundida.

Cada tipo possui seus próprios cálculos paramétricos especiais que caracterizam o grau de resistência ao cisalhamento, deformação sob a influência de cargas e compressão, bem como a elasticidade de tração do material.

O metal não ferroso é oxidado ativamente durante o aquecimento. A uma temperatura de 385 ° C, é formado óxido de cobre. Seu conteúdo reduz a condutividade térmica e a condutividade elétrica de outros metais. Ao interagir com a umidade, o metal forma cuprita, com um ambiente ácido - o vitríolo.

Devido às suas propriedades, este elemento químico é usado ativamente na produção de sistemas elétricos e eletrônicos e muitos outros produtos para outras finalidades. A propriedade mais importante é sua densidade é de 1 kg por m 3, já que este indicador determina o peso do produto que está sendo produzido. A densidade mostra a relação entre a massa e o volume total.

O sistema mais comum para medir unidades de densidade é de 1 quilograma por m 3. Este indicador para cobre é 8,93 kg / m 3. Na forma líquida, a densidade será de 8,0 g / cm 3. O índice de densidade geral pode variar dependendo do grau do metal, que possui várias impurezas. Para isso, é utilizada a gravidade específica da substância. É uma característica muito importante na produção de materiais que contenham cobre. A gravidade específica caracteriza a relação entre a massa de cobre e o volume total da liga.

A gravidade específica do cobre será de 8,94 g / cm 3... Os parâmetros de gravidade específica e peso para cobre são os mesmos, mas essa coincidência não é típica para outros metais. A gravidade específica é muito importante não só na produção de produtos com seu conteúdo, mas também no processamento de sucata. Existem muitas técnicas com as quais você pode selecionar racionalmente os materiais para a formação dos produtos. Nos sistemas SI internacionais, o parâmetro de gravidade específica é expresso em newtons por 1 unidade de volume.

É muito importante fazer todos os cálculos na fase de projeto dos dispositivos e mecanismos. A gravidade específica e o peso são valores diferentes, mas são necessariamente usados \u200b\u200bpara determinar a massa dos espaços em branco para várias peças que contêm Cuprum.

Se compararmos a densidade do cobre e do alumínioveremos uma grande diferença. Para o alumínio, esse valor é de 2698,72 kg / m 3 em um estado à temperatura ambiente. No entanto, conforme a temperatura aumenta, os parâmetros se tornam diferentes. Quando o alumínio se transforma em um estado líquido quando aquecido, sua densidade estará na faixa de 2,55-2,34 g / cm 3. O indicador sempre depende do conteúdo de elementos de liga em ligas de alumínio.

Indicadores técnicos de ligas metálicas

Ligas à base de cobre mais comuns latão e bronze são considerados... Sua composição também é formada por outros elementos:

  • zinco;
  • níquel;
  • lata;
  • bismuto.

Todas as ligas diferem na estrutura. A presença de estanho na composição permite fazer ligas de bronze de excelente qualidade. Ligas mais baratas incluem níquel ou zinco. Materiais produzidos com base em Cuprum têm as seguintes características:

  • alta ductilidade e resistência ao desgaste;
  • condutividade elétrica;
  • resistência ao ambiente agressivo;
  • baixo coeficiente de atrito.

Ligas à base de cobre são amplamente utilizadas na produção industrial. Eles são usados \u200b\u200bpara produzir pratos, joias, fios elétricos e sistemas de aquecimento. Os materiais com Cuprum são frequentemente usados \u200b\u200bpara decorar a fachada das casas e fazer composições. Alta estabilidade e ductilidade são as principais qualidades para a aplicação do material.

Cálculo da gravidade específica do cobre

Como você sabe, nas últimas centenas de anos, o progresso foi muito longe, o que, por sua vez, permitiu o desenvolvimento de muitas indústrias ao redor do mundo. A produção metalúrgica também não ficou de lado, pois a ciência presenteou essa indústria com muitas tecnologias, métodos de cálculo, inclusive a capacidade de medir a gravidade específica dos metais.

Como várias ligas de cobre são diferentes em sua composição, bem como em propriedades físicas e químicas, é possível selecionar a liga necessária para cada produto ou peça. Para calcular o peso necessário para a produção de produtos laminados, é necessário saber o peso específico da marca correspondente.

Fórmula para medir a gravidade específica do metal

A gravidade específica é a relação entre o peso P de um metal homogêneo de uma determinada liga e o volume dessa liga. A gravidade específica é denotada pelo símbolo γ e em nenhum caso deve ser confundida com densidade. Embora a densidade e a gravidade específica do cobre e de outros metais sejam frequentemente as mesmas, é importante lembrar que isso não é realmente o caso em todas as condições.

Assim, para calcular a gravidade específica do cobre, a fórmula γ \u003d P / V

E para calcular o peso de um determinado tamanho de cobre laminado, sua área de seção transversal é multiplicada pela gravidade específica e pelo comprimento.

Unidades de gravidade específica

As seguintes unidades podem ser usadas para medir a gravidade específica do cobre e outras ligas:

no sistema SGS - 1 dyn / cm 3,

no sistema SI - 1 n / m 3,

no sistema MKSS - 1 kg / m 3.

Essas unidades estão relacionadas entre si por uma determinada proporção, que se parece com esta:

0,1 dine / cm3 \u003d 1 n / m3 \u003d 0,102 kg / m3.

Métodos para calcular a gravidade específica do cobre

1. O uso de especial em nosso site,

2. Cálculo por meio de fórmulas, área da seção transversal do produto laminado, e a seguir multiplicando pelo peso específico da marca e pelo comprimento.

Exemplo 1: calcular o peso das folhas de cobre com espessura de 4 mm, tamanho 1000x2000 mm na quantidade de 24 peças de liga de cobre M2

Vamos calcular o volume de uma folha V \u003d 4 1000 2000 \u003d 8000000 mm 3 \u003d 8000 cm 3

Sabendo que a gravidade específica de 1 cm 3 de cobre grau M3 \u003d 8,94 g / cm 3

Vamos calcular o peso de uma folha laminada M \u003d 8,94 8000 \u003d 71520 gr \u003d 71,52 kg

Total peso de todos os produtos laminados M \u003d 71,52 24 \u003d 1716,48 kg

Exemplo 2: Calculamos o peso de uma barra de cobre D 32 mm com um comprimento total de 100 metros de uma liga de cobre-níquel MNZh5-1

Área seccional de uma haste com um diâmetro de 32 mm S \u003d πR 2 significa S \u003d 3,1415 16 2 \u003d 803,84 mm 2 \u003d 8,03 cm 2

Vamos determinar o peso de todos os produtos laminados, sabendo que o peso específico da liga de cobre-níquel MNZh5-1 \u003d 8,7 g / cm 3

Total M \u003d 8,0384 8,7 10000 \u003d 699 340,80 gramas \u003d 699,34 kg

Exemplo 3: calcular o peso de um quadrado de cobre com um lado de 20 mm e um comprimento de 7,4 metros de uma liga de cobre resistente ao calor BrNHK

Encontre o volume de produtos laminados V \u003d 2 2 740 \u003d 2960 cm 3

A tabela mostra as propriedades termofísicas do cobre dependendo da temperatura na faixa de 50 a 1600 Kelvin.

A densidade do cobre é 8933 kg / m 3 (ou 8,93 g / cm 3) à temperatura ambiente... O cobre é quase quatro vezes mais pesado e. Esses metais vão flutuar na superfície do cobre líquido. Os valores de densidade do cobre na tabela são indicados em unidades de kg / m 3.

A dependência da densidade do cobre em sua temperatura é apresentada na tabela. Deve-se notar que a densidade do cobre quando é aquecido diminui tanto no metal sólido quanto no cobre líquido. Uma diminuição na densidade desse metal se deve à sua expansão com o aquecimento - o volume de cobre aumenta. Deve-se notar que cobre líquido tem uma densidade de cerca de 8000 kg / m 3 em temperaturas de até 1300 ° C.

A condutividade térmica do cobre é 401 W / (m deg) à temperatura ambiente, que é um valor bastante alto comparável a.

A 1357K (1084 ° C), o cobre passa para o estado líquido, o que é refletido na tabela por uma queda brusca no valor da condutividade térmica do cobre. Está claro que a condutividade térmica do cobre líquido é quase duas vezes menor que a do metal sólido.

Quando aquecido, a condutividade térmica do cobre tende a diminuir, porém, em temperaturas acima de 1400 K, o valor da condutividade térmica começa a aumentar novamente.

A tabela mostra as seguintes propriedades termofísicas do cobre em diferentes temperaturas:

  • densidade do cobre, kg / m 3;
  • capacidade de calor específico, J / (kg · deg);
  • difusividade térmica, m2 / s;
  • condutividade térmica do cobre, W / (m · K);
  • função de Lorentz;
  • relação das capacidades térmicas.

Propriedades termofísicas do cobre: \u200b\u200bCTE e calor específico do cobre

O cobre tem calores de fusão e ebulição relativamente altos: o calor específico de fusão do cobre é 213 kJ / kg; calor específico de ebulição do cobre 4800 kJ / kg.

A tabela abaixo mostra algumas das propriedades termofísicas do cobre, dependendo da temperatura na faixa de 83 a 1473K. Os valores das propriedades do cobre são indicados na pressão atmosférica. Deve-se notar que capacidade de calor específico do cobre é 381 J / (kg deg) à temperatura ambiente, e a condutividade térmica do cobre é 395 W / (m · deg) a uma temperatura de 20 ° C.

Pelos valores do coeficiente de dilatação térmica e capacidade calorífica do cobre na tabela pode-se verificar que o aquecimento deste metal leva a um aumento desses valores. Por exemplo, a capacidade calorífica do cobre a uma temperatura de 900 ° C torna-se igual a 482 J / (kg · deg).

A tabela fornece as seguintes propriedades termofísicas do cobre:

  • densidade do cobre, kg / m 3;
  • capacidade térmica específica do cobre, kJ / (kg · K);
  • coeficiente de condutividade térmica do cobre, W / (m · deg);
  • resistência elétrica específica, Ohm · m;
  • coeficiente linear de expansão térmica (CTE), 1 / deg.

Fontes:
1.
2. .