Oglaševanje na portalu

Specifična teža in specifična teža bakra. Enote za specifično težo gostote aluminija

Danes je bilo razvitih veliko kompleksnih struktur in naprav, ki uporabljajo kovine in njihove zlitine z različnimi lastnostmi. Da bi uporabili najprimernejšo zlitino v določeni konstrukciji, jo oblikovalci izberejo v skladu z zahtevami trdnosti, fluidnosti, elastičnosti itd., Pa tudi stabilnosti teh lastnosti v zahtevanem temperaturnem območju. Nato se izračuna potrebna količina kovine, ki je potrebna za proizvodnjo izdelkov iz nje. Če želite to narediti, morate izračunati na podlagi njegove specifične teže. Ta vrednost je konstantna - to je ena glavnih značilnosti kovin in zlitin, ki praktično sovpada z gostoto. Izračun je preprost: težo (P) kosa kovine v trdni obliki morate deliti z njegovo prostornino (V). Dobljena vrednost je označena z γ in se meri v Newtonih na kubični meter.

Formula specifične teže:

Na podlagi dejstva, da je teža masa, pomnožena s pospeškom prostega pada, dobimo naslednje:

Zdaj o merskih enotah specifične teže. Zgornji newtoni na kubični meter se nanašajo na sistem SI. Če se uporablja metrični sistem CGS, se ta vrednost meri v dinih na kubični centimeter. V sistemu MKSS se za označevanje specifične teže uporablja naslednja enota: kilogram-sila na kubični meter. Včasih je sprejemljivo uporabiti gram-silo na kubični centimeter - ta enota je zunaj vseh metričnih sistemov. Glavna razmerja se dobijo na naslednji način:

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

Večja kot je specifična teža, težja je kovina. Za lahki aluminij je ta vrednost precej majhna - v enotah SI je 2,69808 g / cm 3 (na primer za jeklo je 7,9 g / cm 3). Povpraševanje po aluminiju in njegovih zlitinah je danes veliko, proizvodnja pa nenehno raste. Navsezadnje je to ena redkih kovin, potrebnih za industrijo, katere dobava je v zemeljski skorji. Če poznate specifično težo aluminija, lahko iz njega izračunate kateri koli izdelek. Če želite to narediti, obstaja priročen kovinski kalkulator ali pa ročno izračunate tako, da vzamete vrednosti specifične teže želene aluminijeve zlitine iz spodnje tabele.

Vendar je pomembno upoštevati, da je to teoretična teža valjanih izdelkov, saj vsebnost dodatkov v zlitini ni strogo določena in se lahko spreminja v majhnih mejah, nato pa teža valjanih izdelkov enake dolžine, vendar različnih proizvajalcev ali serije se lahko razlikujejo, seveda je ta razlika majhna, vendar obstaja.

Tukaj je nekaj primerov izračuna:

Primer 1. Izračunajte težo aluminijaste žice A97 s premerom 4 mm in dolžino 2100 metrov.

Določimo površino prečnega prereza kroga S \u003d πR 2 pomeni S \u003d 3,1415 2 2 \u003d 12,56 cm 2

Določimo težo valjanih izdelkov, če vemo, da je specifična teža znamke A97 \u003d 2,71 g / cm 3

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

Skupaj teža žice 71,47 kg

Primer 2. Izračunamo težo kroga iz aluminija razreda AL8 s premerom 60 mm in dolžino 150 cm v količini 24 kosov.

Določimo površino preseka kroga S \u003d πR 2 pomeni S \u003d 3,1415 3 2 \u003d 28,26 cm 2

Težo valjanih izdelkov določimo ob zavedanju, da je specifična teža znamke AL8 \u003d 2,55 g / cm 3

OPREDELITEV

V prosti obliki aluminij je srebrno bela (slika 1) lahka kovina. Enostavno se vleče v žico in zvije v tanke plošče.

Pri sobni temperaturi se aluminij na zraku ne spremeni, a le zato, ker je njegova površina prekrita s tanko plastjo oksida, ki ima zelo močan zaščitni učinek.

riž. 1. Aluminij. Videz.

Za aluminij je značilna visoka kovnost in visoka električna prevodnost, ki je približno 0,6 električne prevodnosti bakra. To je povezano z njegovo uporabo pri izdelavi električnih žic (ki so s presekom, ki zagotavlja enako električno prevodnost, dvakrat lažje od bakrenih žic). Najpomembnejše aluminijeve konstante so predstavljene v spodnji tabeli:

Tabela 1. Fizikalne lastnosti in gostota aluminija.

Razširjenost aluminija v naravi

Kratek opis kemijskih lastnosti in gostote aluminija

Pri segrevanju fino zdrobljenega aluminija močno gori na zraku. Njegova interakcija z žveplom poteka podobno. S klorom in bromom se kombinacija pojavi že pri običajni temperaturi, z jodom - pri segrevanju. Pri zelo visokih temperaturah se aluminij tudi neposredno poveže z dušikom in ogljikom. Nasprotno, ne deluje z vodikom.

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3;

2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t o = 600 o C);

2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3;

2Al + 2S \u003d Al 2 S 3 (t o \u003d 150 - 200 o C);

2Al + N 2 \u003d 2AlN (t o \u003d 800 - 1200 o C);

4Al + P 4 \u003d 4AlPt o \u003d 500 - 800 o C, v atmosferi H 2);

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 (t o \u003d 1500 - 1700 o C).

V odnosu do vode je aluminij skoraj popolnoma stabilen. Zelo razredčene, pa tudi zelo koncentrirane raztopine dušikove in žveplove kisline skoraj ne vplivajo na aluminij, medtem ko se pri srednjih koncentracijah teh kislin postopoma raztaplja.

2Al + 6HCl \u003d 2AlCl3 + 3H2;

8Al + 30HNO 3 \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O.

Glede na ocetno in fosforno kislino je aluminij stabilen. Čista kovina je tudi precej stabilna glede na klorovodikovo kislino, vendar se običajna tehnična v njej raztopi. Aluminij je lahko topen v močnih alkalijah:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 3H 2 + 2Na.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

telovadba Izračunajte gostoto vodika mešanice 25 litrov dušika in 175 litrov kisika.
rešitev Poiščite prostorninske deleže snovi v mešanici:

j = V plin / V mešanica_plina ;

j (N 2) = V(N 2) / V mešanica_plina ;

j (N 2) \u003d 25 / (25 + 175) \u003d 25 / 200 \u003d 0,125.

j (O) = V(O 2) / V mešanica_plina ;

j (O 2) \u003d 175 / (25 + 175) \u003d 175 / 200 \u003d 0,875.

Volumski deleži plinov bodo sovpadali z molskimi deleži, tj. z ulomki količin snovi je to posledica Avogadrovega zakona. Poiščite pogojno molekulsko maso zmesi:

M r pogojno (mešanica) = j (N 2) × M r (N 2) + j (O 2) × M r (O 2);

M r pogojno (mešanica) = 0,125 × 28 + 0,875 × 32 = 3,5 + 28 = 31,5.

Poiščite relativno gostoto zmesi za vodik:

D H2 (mešanica) = M r pogojno (mešanica) / M r (H 2);

D H 2 (mešanica) \u003d 31,5 / 2 \u003d 15,75.
Odgovori Gostota vodika zmesi dušika in kisika je 15,75.

PRIMER 2

telovadba Izračunajte gostoti vodikovih plinov H 2 in metana CH 4 v zraku.
rešitev Razmerje med maso določenega plina in maso drugega plina, vzetega v isti prostornini, pri isti temperaturi in enakem tlaku, se imenuje relativna gostota prvega plina nad drugim. Ta vrednost kaže, kolikokrat je prvi plin težji ali lažji od drugega plina.

Relativna molekulska masa zraka je enaka 29 (ob upoštevanju vsebnosti dušika, kisika in drugih plinov v zraku). Treba je opozoriti, da se koncept "relativne molekulske mase zraka" uporablja pogojno, saj je zrak mešanica plinov.

D zrak (H 2) = M r (H 2) / M r (zrak);

D zrak (H 2) \u003d 2 / 29 \u003d 0,0689.

M r (H 2) = 2 × A r (H) = 2 × 1 = 2.

D zrak (CH 4) = M r (CH 4) / M r (zrak);

D zrak (CH 4) \u003d 16 / 29 \u003d 0,5517.

M r (CH 4) \u003d A r (C) + 4 × A r (H) = 12 + 4 × 1 = 12 + 4 \u003d 16.
Odgovori Gostota vodikovih plinov H 2 in metana CH 4 v zraku je 0,5517 oziroma 16.

Gostota bakra (čistega), katerega površina ima rdečkast, na prelomu pa rožnat odtenek, je visoka. V skladu s tem ima ta kovina tudi pomembno specifično težo. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti, predvsem odličnih električnih in električnih lastnosti, se baker aktivno uporablja za proizvodnjo elementov elektronskih in električnih sistemov ter izdelkov za druge namene. Poleg čistega bakra so njegovi minerali velikega pomena za številne industrije. Kljub dejstvu, da je v naravi več kot 170 vrst takšnih mineralov, je le 17 od njih našlo aktivno uporabo.

Vrednost gostote bakra

Gostota te kovine, ki si jo lahko ogledate v posebni tabeli, ima vrednost 8,93 * 10 3 kg / m 3. Tudi v tabeli lahko vidite še eno, nič manj pomembno kot gostota, značilnost bakra: njegovo specifično težo, ki je prav tako 8,93, vendar merjeno v gramih na cm 3. Kot lahko vidite, za baker vrednost tega parametra sovpada z vrednostjo gostote, vendar ne smete misliti, da je to značilno za vse kovine.

Gostota te in katere koli druge kovine, merjena v kg / m 3, neposredno vpliva na maso izdelkov iz tega materiala. Toda za določitev mase bodočega izdelka iz bakra ali njegovih zlitin, na primer medenine, je bolj priročno uporabiti vrednost njihove specifične teže in ne gostote.

Izračun specifične teže

Do danes je bilo razvitih veliko metod in algoritmov za merjenje in izračun ne le gostote, temveč tudi specifične teže, ki omogočajo določitev tega pomembnega parametra tudi brez pomoči tabel. Če poznamo specifično težo, ki se razlikuje za različne in čiste kovine, ter vrednost gostote, je mogoče učinkovito izbrati materiale za izdelavo delov z določenimi parametri. Zelo pomembno je, da se takšni ukrepi izvajajo v fazi načrtovanja naprav, v katerih je načrtovana uporaba delov iz bakra in njegovih zlitin.

Specifična teža, katere vrednost (kot tudi gostoto) si lahko ogledate tudi v tabeli, je razmerje med težo izdelka, izdelanega iz kovine in katerega koli drugega homogenega materiala, na njegovo prostornino. To razmerje je izraženo s formulo γ=P/V, kjer črka γ označuje specifično težo.

Ne smemo zamenjevati specifične teže in gostote, ki sta sami po sebi različni lastnosti kovine, čeprav imata enako vrednost za baker.

Če poznamo specifično težo bakra in uporabimo formulo za izračun te vrednosti γ=P/V, je mogoče določiti maso bakrene gredice z drugačnim presekom. Da bi to naredili, je treba pomnožiti vrednost specifične teže za baker in prostornino zadevnega obdelovanca, kar ni posebej težko določiti z izračunom.

Enote specifične teže

Za izražanje specifične teže bakra v različnih merskih sistemih se uporabljajo različne enote.

  • V sistemu CGS se ta parameter meri v 1 dyne / cm 3.
  • V sistemu SI je merska enota 1n / m 3.
  • Sistem MKSS uporablja mersko enoto 1 kg/m 3 .

Če se soočate z različnimi merskimi enotami za ta parameter bakra ali njegovih zlitin, potem jih ni težko pretvoriti drug v drugega. Če želite to narediti, lahko uporabite preprosto formulo za pretvorbo, ki je videti takole: 0,1 dyne / cm 3 \u003d 1 n / m 3 \u003d 0,102 kg / m 3.

Izračun teže z uporabo vrednosti specifične teže

Če želite izračunati težo obdelovanca, morate določiti njegovo površino prečnega prereza in jo nato pomnožiti z dolžino dela in s specifično težo.

Primer 1:

Izračunajmo težo palice iz zlitine bakra in niklja MNZh5-1, katere premer je 30 milimetrov in dolžina 50 metrov.

Površina preseka se izračuna po formuli S \u003d πR 2, torej: S \u003d 3,1415 15 2 \u003d 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Če poznamo specifično težo zlitine bakra in niklja MNZh5-1, ki je 8,7 g / cm 3, dobimo: M \u003d 7,068 8,7 5000 \u003d 307458 gramov \u003d 307,458 kg

Primer 2

Izračunajmo težo 28 listov bakrove zlitine M2, katerih debelina je 6 mm, dimenzije pa 1500x2000 mm.

Prostornina enega lista bo: V \u003d 6 1500 2000 \u003d 18000000 mm 3 \u003d 18000 cm 3

Zdaj, ko vemo, da je specifična teža 1 cm 3 bakra razreda M3 8,94 g / cm 3, lahko ugotovimo težo ene pločevine: M \u003d 8,94 18000 \u003d 160920 g \u003d 160,92 kg

Masa vseh 28 zvitih listov bo: M = 160,92 28 = 4505,76 kg

Primer 3:

Izračunajmo težo palice kvadratnega prereza iz bakrove zlitine BrNKhK z dolžino 8 metrov in velikostjo stranice 30 mm.

Določimo prostornino vseh valjanih izdelkov: V \u003d 3 3 800 \u003d 7200 cm 3

Specifična teža določene toplotno odporne zlitine je 8,85 g / cm 3, zato bo skupna teža valjanih izdelkov: M \u003d 7200 8,85 \u003d 63720 gramov \u003d 63,72 kg

Ljudje že od pradavnine uporabljajo baker v vsakdanjem življenju. Zelo pomemben parameter za sodobne ljudi je njegova gostota in specifična teža.

Ti podatki se uporabljajo pri izračunu sestave materialov v proizvodnji različnih komunikacij, delov, izdelkov in komponent v tehnični industriji.

Osnovne informacije o bakru

Baker je najpogostejša neželezna kovina. Ime je dobil v latinščini - Cuprum - v čast otoka Ciper. Tam so ga že pred tisočletji kopali stari Grki. Zgodovinarji so celo prišli do bakrene dobe, ki je trajal od 4. do 5. stoletja pr. e. Takrat so ljudje iz priljubljene kovine izdelovali:

  • orodje;
  • jedi;
  • okraski;
  • kovanci.

V tabeli D.I. Mendelejeva, zaseda 29. mesto. Ta element ima edinstvene lastnosti - fizikalne, kemične in mehanske. V starih časih je bilo mogoče najti baker v naravnem okolju v obliki zrnc, včasih zelo velike velikosti. Ljudje so skalo segrevali na odprtem ognju in jo nato močno ohladili. Posledično je počil, kar je omogočilo obnovo kovine. Tako preprosta tehnologija je omogočila začetek razvoja priljubljenega elementa.

Lastnosti

Baker je neželezna kovina rdečkaste barve z rožnatim odtenkom. obdarjen z visoko gostoto. V naravi je več kot 170 vrst mineralov, ki imajo v svoji sestavi kuprum. Le od 17 se ta element komercialno izkopava. Večino tega kemičnega elementa vsebuje sestava rudnih kovin:

  • halkozin - do 80%;
  • bronita - do 65%;
  • covelin - do 64%.

Od teh mineralov se baker obogati in tali. Visoka toplotna prevodnost in električna prevodnost sta odlični lastnosti neželeznih kovin. Začne se taliti pri 1063 ° C in vre pri 2600 ° C. Blagovna znamka Cupruma bo odvisna od proizvodne metode. Metal se zgodi:

  • hladno vlečeno;
  • valjanje;
  • zasedba.

Vsaka vrsta ima svoje posebne parametrične izračune, ki označujejo stopnjo strižne odpornosti, deformacijo pod vplivom obremenitev in stiskanja ter natezno trdnost materiala.

Barvne kovine se med segrevanjem aktivno oksidirajo. Pri temperaturi 385 ° C nastane bakrov oksid. Njegova vsebnost zmanjšuje toplotno prevodnost in električno prevodnost drugih kovin. Pri interakciji z vlago kovina tvori kuprit, s kislim okoljem - vitriol.

Zaradi svojih lastnosti se ta kemični element aktivno uporablja pri proizvodnji električnih in elektronskih sistemov ter številnih drugih izdelkov za druge namene. Najpomembnejša lastnost je njegova gostota v 1 kg na m 3, saj se s pomočjo tega indikatorja določi teža proizvedenega izdelka. Gostota prikazuje razmerje med maso in celotno prostornino.

Najpogostejši sistem za merjenje gostote je 1 kilogram na m3. Ta indikator za baker je 8,93 kg / m 3. V tekoči obliki bo gostota na ravni 8,0 g/cm 3 . Celotni indeks gostote se lahko razlikuje glede na znamko kovine, ki ima različne nečistoče. Za to se uporablja specifična teža snovi. Je zelo pomembna lastnost, ko gre za proizvodnjo materialov, ki vsebujejo baker. Specifična teža označuje razmerje med maso bakra in celotne prostornine zlitine.

Specifična teža bakra bo 8,94 g / cm3. Parametri specifične gostote in teže bakra so enaki, vendar takšno naključje ni značilno za druge kovine. Specifična teža je zelo pomembna ne samo pri proizvodnji izdelkov s svojo vsebino, temveč tudi pri predelavi odpadkov. Obstaja veliko metod, s katerimi lahko racionalno izberete materiale za oblikovanje izdelkov. V mednarodnih sistemih SI je parameter specifične teže izražen v newtonih na 1 prostorninsko enoto.

Zelo pomembno je, da vse izračune opravite v fazi načrtovanja naprav in mehanizmov. Specifična teža in teža sta različni vrednosti, vendar se nujno uporabljata za določanje mase surovcev za različne dele, ki vsebujejo Cuprum.

Če primerjamo gostoto bakra in aluminija videli bomo veliko razliko. Za aluminij je ta številka 2698,72 kg / m 3 v stanju pri sobni temperaturi. Ko pa se temperatura dvigne, se parametri spremenijo. Ko aluminij pri segrevanju preide v tekoče stanje, bo njegova gostota v območju 2,55–2,34 g / cm3. Indikator je vedno odvisen od vsebnosti legirnih elementov v aluminijevih zlitinah.

Tehnični kazalniki kovinskih zlitin

Najpogostejše zlitine na osnovi bakra velja za medenino in bron. Njihova sestava je sestavljena tudi iz drugih elementov:

  • cink;
  • nikelj;
  • kositer;
  • bizmut.

Vse zlitine se razlikujejo po strukturi. Prisotnost kositra v sestavi vam omogoča izdelavo bronastih zlitin odlične kakovosti. Cenejše zlitine vključujejo nikelj ali cink. Proizvedeni materiali na osnovi bakra imajo naslednje lastnosti:

  • visoka plastičnost in odpornost proti obrabi;
  • električna prevodnost;
  • odpornost na agresivno okolje;
  • nizek koeficient trenja.

Zlitine na osnovi bakra se pogosto uporabljajo v industrijski proizvodnji. Uporabljajo se za izdelavo posode, nakita, električnih žic in ogrevalnih sistemov. Materiali s Cuprumom se pogosto uporabljajo za dekoracijo fasade hiš, izdelavo kompozicij. Visoka stabilnost in plastičnost sta glavni lastnosti za uporabo materiala.

Tabela prikazuje termofizikalne lastnosti bakra v odvisnosti od temperature v območju od 50 do 1600 stopinj Kelvina.

Gostota bakra je 8933 kg / m 3 (ali 8,93 g / cm 3) pri sobni temperaturi. Baker je skoraj štirikrat težji in. Te kovine bodo plavale na površini tekočega bakra. Vrednosti gostote bakra v tabeli so navedene v enoti kg/m 3 .

Odvisnost gostote bakra od njegove temperature je predstavljena v tabeli. Treba je opozoriti, da se gostota bakra med segrevanjem zmanjša tako v trdni kovini kot v tekočem bakru. Zmanjšanje vrednosti gostote te kovine je posledica njene ekspanzije pri segrevanju - prostornina bakra se poveča. Opozoriti je treba, da tekoči baker ima gostoto približno 8000 kg / m 3 pri temperaturah do 1300°C.

Toplotna prevodnost bakra je 401 W / (m deg) pri sobni temperaturi, kar je precej visoka vrednost, ki je primerljiva z .

Pri 1357K (1084°C) baker preide v tekoče stanje, kar se v tabeli odraža z močnim padcem vrednosti toplotne prevodnosti bakra. Jasno je, da toplotna prevodnost tekočega bakra je skoraj dvakrat nižja kot pri trdni kovini.

Toplotna prevodnost bakra se pri segrevanju ponavadi zmanjša, pri temperaturah nad 1400 K pa začne vrednost toplotne prevodnosti ponovno naraščati.

Tabela obravnava naslednje termofizikalne lastnosti bakra pri različnih temperaturah:

  • gostota bakra, kg / m 3;
  • specifična toplotna kapaciteta, J/(kg deg);
  • toplotna difuzivnost, m 2 / s;
  • toplotna prevodnost bakra, W/(m K);
  • Lorentzova funkcija;
  • razmerje toplotne kapacitete.

Toplotne lastnosti bakra: KTŠ in specifična toplotna kapaciteta bakra

Baker ima relativno visoke talilne in vreliščne toplote: specifična talilna toplota bakra je 213 kJ/kg; specifična vrelišče bakra je 4800 kJ/kg.

Spodnja tabela prikazuje nekatere termofizikalne lastnosti bakra v odvisnosti od temperature v območju od 83 do 1473 K. Vrednosti lastnosti bakra so podane pri normalnem atmosferskem tlaku. Opozoriti je treba, da specifična toplotna kapaciteta bakra je 381 J/(kg deg) pri sobni temperaturi, toplotna prevodnost bakra pa je 395 W/(m deg) pri 20°C.

Iz vrednosti koeficienta toplotnega raztezanja in toplotne kapacitete bakra v tabeli je razvidno, da segrevanje te kovine vodi do povečanja teh vrednosti. Na primer, toplotna kapaciteta bakra pri temperaturi 900 °C postane enaka 482 J/(kg deg).

Tabela podaja naslednje termofizikalne lastnosti bakra:

  • gostota bakra, kg / m 3;
  • specifična toplotna kapaciteta bakra, kJ/(kg K);
  • koeficient toplotne prevodnosti bakra, W/(m deg);
  • električna upornost, Ohm m;
  • linearni koeficient toplotne razteznosti (KTE), 1/deg.

Viri:
1.
2. .