Meni
Besplatno je
Registracija
Dom  /  Hranjenje/ Gustina metala i legura. Specifična težina aluminijuma Gusti bakar

Gustina metala i legura. Specifična težina aluminijuma Gusti bakar

U tabeli su prikazana termofizička svojstva bakra u zavisnosti od temperature u rasponu od 50 do 1600 stepeni Kelvina.

Gustoća bakra je 8933 kg / m 3 (ili 8,93 g / cm 3) na sobnoj temperaturi. Bakar je skoro četiri puta teži i. Ovi metali će plutati na površini tekućeg bakra. Vrijednosti gustine bakra u tabeli su prikazane u jedinici kg/m 3 .

Zavisnost gustine bakra od njegove temperature prikazana je u tabeli. Treba napomenuti da se gustina bakra tokom njegovog zagrijavanja smanjuje i u čvrstom metalu i u tekućem bakru. Smanjenje vrijednosti gustine ovog metala je zbog njegovog širenja pri zagrijavanju - povećava se volumen bakra. Treba napomenuti da tečni bakar ima gustinu od oko 8000 kg / m 3 na temperaturama do 1300°C.

Toplotna provodljivost bakra je 401 W / (m deg) na sobnoj temperaturi, što je prilično visoka vrijednost koja je uporediva sa .

Na 1357K (1084°C), bakar prelazi u tečno stanje, što se u tabeli odražava naglim padom vrijednosti toplotne provodljivosti bakra. To je jasno toplotna provodljivost tečnog bakra je skoro dva puta niža od toplotne provodljivosti čvrstog metala.

Toplotna provodljivost bakra ima tendenciju da se smanji kada se zagreje, međutim, na temperaturama iznad 1400 K, vrednost toplotne provodljivosti ponovo počinje da raste.

U tabeli se razmatraju sljedeća termofizička svojstva bakra na različitim temperaturama:

  • gustina bakra, kg/m 3 ;
  • specifični toplotni kapacitet, J/(kg deg);
  • toplotna difuzivnost, m 2 /s;
  • toplotna provodljivost bakra, W/(m K);
  • Lorentzova funkcija;
  • omjer toplotnog kapaciteta.

Toplotna svojstva bakra: CTE i specifični toplotni kapacitet bakra

Bakar ima relativno visoke toplote topljenja i ključanja: specifična toplota topljenja bakra je 213 kJ/kg; specifična toplota ključanja bakra je 4800 kJ/kg.

U tabeli ispod prikazana su neka termofizička svojstva bakra u zavisnosti od temperature u rasponu od 83 do 1473K. Vrijednosti svojstava bakra date su pri normalnom atmosferskom tlaku. Treba napomenuti da specifični toplotni kapacitet bakra je 381 J/(kg deg) na sobnoj temperaturi, a toplotna provodljivost bakra je 395 W/(m deg) na 20°C.

Iz vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja i toplinskog kapaciteta bakra u tabeli, može se vidjeti da zagrijavanje ovog metala dovodi do povećanja ovih vrijednosti. Na primjer, toplinski kapacitet bakra na temperaturi od 900°C postaje jednak 482 J/(kg deg).

Tabela daje sljedeća termofizička svojstva bakra:

  • gustina bakra, kg/m 3 ;
  • specifični toplotni kapacitet bakra, kJ/(kg K);
  • koeficijent toplotne provodljivosti bakra, W/(m deg);
  • električna otpornost, Ohm m;
  • linearni koeficijent termičkog širenja (KTE), 1/deg.

Izvori:
1.
2. .

DEFINICIJA

Gustina materije je odnos njegove mase i zapremine:

M / V, [g / cm 3, kg / m 3]

Gustina čvrste tvari je referentna vrijednost. Gustina bakra je 9,0 g/cm 3 . U svom elementarnom stanju, bakar je crveni metal (slika 1). Njegove najvažnije konstante prikazane su u tabeli ispod:

Tabela 1. Fizička svojstva bakra.

Bakar se odlikuje značajnom gustinom visoke temperature topljenja i niske tvrdoće. Njegova duktilnost i savitljivost su izuzetno visoki: bakar se može uvući u žicu prečnika 0,001 mm (oko 50 puta tanju od ljudske kose).

Rice. 1. Bakar. Izgled.

Pronalaženje bakra u prirodi

U pogledu rasprostranjenosti u prirodi, bakar je daleko iza odgovarajućih alkalnih metala. Njegov sadržaj u zemljinoj kori procjenjuje se na oko 0,003% (mase). Bakar se uglavnom javlja u obliku sumpornih jedinjenja i češće zajedno sa sumpornim rudama drugih metala. Od pojedinačnih minerala bakra najvažniji su halkopirit (CuFeS 2) i halkocit (Cu 2 S). Od mnogo manjeg industrijskog značaja su minerali koji sadrže kiseonik - kuprit (Cu 2 O) i malahit ((CuOH) 2 CO 3).

Kratak opis hemijskih svojstava i gustine bakra

Bakar stvara legure sa mnogim metalima. Posebno je legiran zlatom, srebrom i živom.

Hemijska aktivnost bakra je niska. Na zraku je stalno prekriven gustim zelenkasto-sivim filmom osnovnih ugljičnih soli. Kombinira se s kisikom pod normalnim tlakom i kada se zagrijava:

4Cu + O 2 \u003d 2CuO;

2Cu + O 2 \u003d 2CuO.

Ne reaguje sa vodonikom, azotom i ugljenikom čak i na visokim temperaturama.

Na normalnoj temperaturi, bakar se polako spaja sa halogenima hlorom, bromom i jodom:

Cu + Cl 2 \u003d CuCl 2;

Cu + Br 2 \u003d CuBr 2.

Bakar je slabo redukciono sredstvo; ne reaguje sa vodom i razblaženom hlorovodoničnom kiselinom. Stavlja se u rastvor sa neoksidirajućim kiselinama ili amonijak hidratom u prisustvu kiseonika ili kalijum cijanida. Oksidiraju ga koncentrirane sumporne i dušične kiseline, "kraljeva voda", halkogeni i oksidi nemetala. Reaguje pri zagrijavanju sa halogenovodonikom.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježba Kada je mješavina bakra i željeza težine 20 g bila izložena višku hlorovodonične kiseline, oslobođeno je 5,6 litara gasa (n.o.). Odrediti masene udjele metala u smjesi.
Rješenje Bakar ne reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom, jer je u nizu aktivnosti metala posle vodonika, tj. oslobađanje vodika nastaje samo kao rezultat interakcije kiseline sa željezom.

Napišimo jednačinu reakcije:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

Pronađite količinu vodonika:

n (H 2) = V (H 2) / V_m = 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

Prema jednadžbi reakcije:

n (H 2) = n (Fe) = 0,25 mol.

Pronađite masu gvožđa:

m(Fe)=n(Fe) ×M(Fe) = 0,25 × 56 = 14 g.

Izračunajte masene udjele metala u smjesi:

w (Fe) = m (Fe) / m smjesa = 14 / 20 = 0,7 = 70%.

w(Cu) = 100% - w(Fe) =100 - 70 = 30%.
Odgovori Maseni udio gvožđa u leguri je 70%, bakra - 30%.

Danas su razvijene mnoge složene strukture i uređaji koji koriste metale i njihove legure različitih svojstava. Da bi se u određenom dizajnu primenila najpogodnija legura, dizajneri je biraju u skladu sa zahtevima čvrstoće, fluidnosti, elastičnosti itd., kao i stabilnošću ovih karakteristika u traženom temperaturnom opsegu. Zatim se izračunava potrebna količina metala koja je potrebna za proizvodnju proizvoda od njega. Da biste to učinili, morate izračunati na osnovu njegove specifične težine. Ova vrijednost je konstantna - to je jedna od glavnih karakteristika metala i legura, koja se praktički poklapa s gustinom. Izračunavanje je jednostavno: trebate podijeliti težinu (P) komada metala u čvrstom obliku sa njegovom zapreminom (V). Rezultirajuća vrijednost se označava kao γ, a mjeri se u Njutnima po kubnom metru.

Formula specifične težine:

Na osnovu činjenice da je težina masa pomnožena sa ubrzanjem slobodnog pada, dobijamo sljedeće:

Sada o mjernim jedinicama specifične težine. Gore navedeni Njutni po kubnom metru odnose se na SI sistem. Ako se koristi CGS metrički sistem, tada se ova vrijednost mjeri u dinama po kubnom centimetru. U sistemu MKSS se za označavanje specifične težine koristi sljedeća jedinica: kilogram-sila po kubnom metru. Ponekad je prihvatljivo koristiti gram-silu po kubnom centimetru - ova jedinica leži izvan svih metričkih sistema. Glavni omjeri se dobijaju na sljedeći način:

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

Što je veća specifična težina, to je metal teži. Za lagani aluminij ova vrijednost je prilično mala - u SI jedinicama iznosi 2,69808 g / cm 3 (na primjer, za čelik je 7,9 g / cm 3). Aluminijum, kao i njegove legure, danas je veoma tražen, a njegova proizvodnja stalno raste. Uostalom, ovo je jedan od rijetkih metala potrebnih za industriju, čija je opskrba u zemljinoj kori. Poznavajući specifičnu težinu aluminija, iz njega možete izračunati bilo koji proizvod. Da biste to učinili, postoji zgodan metalni kalkulator, ili možete ručno izračunati uzimajući vrijednosti ​​specifične težine željene legure aluminija iz donje tablice.

Međutim, važno je uzeti u obzir da je to teoretska težina valjanih proizvoda, budući da sadržaj aditiva u leguri nije striktno definiran i može varirati u malim granicama, tada je težina valjanih proizvoda iste dužine, ali različitih proizvođača. ili se serije mogu razlikovati, naravno ova razlika je mala, ali postoji.

Evo nekoliko primjera proračuna:

Primjer 1. Izračunajte težinu aluminijumske žice marke A97 prečnika 4 mm i dužine 2100 metara.

Odredimo površinu poprečnog presjeka kruga S = πR 2 znači S = 3,1415 2 2 = 12,56 cm 2

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

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

Ukupno težina žice 71,47 kg

Primjer 2. Izračunavamo težinu kruga od aluminijuma razreda AL8 prečnika 60 mm i dužine 150 cm u količini od 24 komada.

Odredimo površinu poprečnog presjeka kruga S = πR 2 znači S = 3,1415 3 2 = 28,26 cm 2

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

U tabeli je prikazana gustina metala i legura, kao i koeficijent To odnos njihove gustine prema . Gustina metala i legura u tabeli je naznačena u jedinicama g/cm 3 za temperaturni opseg od 0 do 50°C.

S obzirom na gustinu metala, kao što su: berilij Be, vanadijum V, bizmut Bi, galijum Ga, hafnij Hf, germanijum Ge, indijum In, kadmijum Cd, kobalt Co, paladijum Pd, platina Pt, renijum Re, rodijum Rh, rubidijum Rb, rutenijum Ru, Ag, stroncij antimon Sb, talijum Tl, tantal Ta, telur Te, hrom Cr, cirkonijum Zr.

Gustina aluminijskih legura i metalnih strugotina:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Nasipna gustina strugotine: sitna drobljena aluminijska strugotina, fina čelična strugotina, gruba čelična strugotina, čips od lijevanog željeza. Napomena: gustina strugotine u tabeli je data u jedinicama t/m 3 .

Gustina magnezijuma i legura bakra: kovane legure magnezijuma: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; livačke legure magnezijuma: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; legura bakra i cinka () livnica: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 Mts3Zh, LTs25S2; legure bakra i cinka tretirane pod pritiskom: L96, L90, L85, L80, L70, L68, L63, L60, LA77-2, LAZH60-1-1, LAN59-3-2, LZhMts59-1-1, LN65-5, LM-58-2, LM-A57-3-1.

Bronze Density razne marke: bez kalaja, tretirani pod pritiskom: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1,5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; berilijumske bronze: BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7; deformabilne limene bronce: Br0F8.0-0.3, Br0F7-0.2, Br0F6.5-0.4, Br0F6.5-0.15, Br0F4-0.25, Br0Ts4-3, Br0TsS4-4-2, 5, Br0CS4-4-4; limene bronze: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; livačke bronze bez kalaja: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Gustina legura nikla i cinka: obrađeno pritiskom: NK0.2, NMts2.5, NMts5, NMtsAK2-2-1, NX9.5, MNMts43-0.5, NMTs-40-1.5, MNZHMts30-1-1, MNZH5-1, MN19, 16, MNTs15- 20, MNA 13-3, MNA6-1.5, MNMts3-12; antifrikcione legure cinka: TsAM9-1.5L, TsAM9-1.5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Gustina čelika, livenog gvožđa i babbita:, lijevanje čelika, brzorezni čelik sa udjelom volframa od 5 ... 18%; liveno gvožđe protiv trenja, kovan i sivi liv visoke čvrstoće; limeni i olovni babiti: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Navedimo ilustrativne primjere gustoće različitih metala i legura. Prema tabeli, to je jasno Litijum ima najmanju gustinu, smatra se najlakšim metalom, čija je gustoća još manja - gustoća ovog metala je 0,53 g / cm 3 ili 530 kg / m 3. Koji metal ima najveću gustinu? Metal najveće gustine je osmijum. Gustoća ovog rijetkog metala je 22,59 g / cm 3 ili 22590 kg / m 3.

Također je vrijedna pažnje relativno visoka gustina plemenitih metala. Na primjer, gustoća takvih teških metala kao što je zlato je 21,5 i 19,3 g/cm 3 respektivno. Dodatne informacije o gustoći i tački topljenja metala date su u.

Legure također imaju širok raspon gustina. Lake legure uključuju legure magnezijuma i legure aluminijuma. Gustina aluminijskih legura je veća. Legure visoke gustine uključuju legure bakra kao što su mesing i bronza, kao i babite.

Ljudi koriste bakar od davnina. Svakodnevni život. Vrlo važan parametar za moderne ljude je njegova gustina i specifična težina.

Ovi podaci se koriste u proračunu sastava materijala u proizvodnji raznih komunikacija, dijelova, proizvoda i komponenti u tehničkoj industriji.

Osnovne informacije o bakru

Bakar je najčešći obojeni metal. Ime je dobio na latinskom - Cuprum - u čast ostrva Kipar. Tu su ga iskopali stari Grci prije nekoliko hiljada godina. Istoričari su čak došli do bakrenog doba, koji je trajao od 4. do 5. vijeka prije Krista. e. U to vrijeme ljudi su pravili od popularnog metala:

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

U tabeli D.I. Mendeljejeva, zauzima 29. mjesto. Ovaj element ima jedinstvena svojstva - fizička, hemijska i mehanička. U davna vremena, bakar se mogao naći u prirodnom okruženju u obliku grumenova, ponekad vrlo velike veličine. Ljudi su grijali stijenu na otvorenoj vatri, a zatim je naglo hladili. Kao rezultat toga, napukao je, što je omogućilo obnovu metala. Takva jednostavna tehnologija omogućila je početak razvoja popularnog elementa.

Svojstva

Bakar je obojeni metal crvenkaste boje sa ružičastom nijansom. obdarena velikom gustinom. U prirodi postoji više od 170 vrsta minerala koji u svom sastavu imaju Cuprum. Samo od 17, ovaj element se komercijalno iskopava. Najveći dio ovog kemijskog elementa sadržan je u sastavu rudnih metala:

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

Od ovih minerala, bakar se obogaćuje i topi. Visoka toplotna provodljivost i električna provodljivost su prepoznatljiva svojstva obojenih metala. Počinje da se topi na 1063°C i ključa na 2600°C Marka Cuprum-a će zavisiti od načina proizvodnje. Metal se dešava:

  • hladno vučeno;
  • valjanje;
  • cast.

Svaki tip ima svoje posebne parametarske proračune koji karakteriziraju stupanj otpornosti na smicanje, deformacije pod utjecajem opterećenja i kompresije, kao i indeks vlačne elastičnosti materijala.

Obojeni metali se aktivno oksidiraju tokom zagrijavanja. Na temperaturi od 385 ° C nastaje bakreni oksid. Njegov sadržaj smanjuje toplinsku provodljivost i električnu provodljivost drugih metala. U interakciji s vlagom, metal formira kuprit, s kiselim okruženjem - vitriol.

Zbog svojih svojstava, ovaj hemijski element se aktivno koristi u proizvodnji električnih i elektronskih sistema i mnogih drugih proizvoda za druge namene. Najvažnija imovina je njegova gustina u 1 kg po m 3, budući da se uz pomoć ovog indikatora utvrđuje težina proizvedenog proizvoda. Gustina pokazuje odnos mase i ukupne zapremine.

Najčešći sistem za mjerne jedinice gustine je 1 kilogram po m3. Ovaj pokazatelj za bakar je 8,93 kg / m 3. U tečnom obliku, gustina će biti na nivou od 8,0 g/cm 3 . Ukupni indeks gustine može varirati ovisno o marki metala koji ima različite nečistoće. Za to se koristi specifična težina tvari. To je vrlo važna karakteristika kada je u pitanju proizvodnja materijala koji sadrže bakar. Specifična težina karakterizira omjer mase bakra u ukupnoj zapremini legure.

Specifična težina bakra bit će 8,94 g / cm 3. Parametri specifične gustoće i težine bakra su isti, ali takva podudarnost nije tipična za druge metale. Specifična težina je veoma važna ne samo u proizvodnji proizvoda sa svojim sadržajem, već iu preradi otpada. Postoji mnogo metoda pomoću kojih možete racionalno odabrati materijale za formiranje proizvoda. U međunarodnim SI sistemima, parametar specifične težine izražen je u njutnima po 1 jedinici zapremine.

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

Ako uporedimo gustinu bakra i aluminijuma videćemo veliku razliku. Za aluminij, ova brojka iznosi 2698,72 kg / m 3 u stanju na sobnoj temperaturi. Međutim, kako temperatura raste, parametri postaju drugačiji. Kada aluminij prijeđe u tekuće stanje kada se zagrije, njegova gustoća će biti u rasponu od 2,55-2,34 g / cm 3. Indikator uvijek ovisi o sadržaju legirajućih elemenata u aluminijskim legurama.

Tehnički pokazatelji metalnih legura

Najčešće legure na bazi bakra smatra mesingom i bronzom. Njihov sastav je formiran i od drugih elemenata:

  • cink;
  • nikal;
  • lim;
  • bizmuta.

Sve legure se razlikuju po strukturi. Prisutnost kalaja u sastavu omogućava vam izradu bronzanih legura izvrsnog kvaliteta. Jeftinije legure uključuju nikal ili cink. Proizvedeni materijali na bazi Cupruma imaju sljedeće karakteristike:

  • visoka plastičnost i otpornost na habanje;
  • električna provodljivost;
  • otpornost na agresivno okruženje;
  • nizak koeficijent trenja.

Legure na bazi bakra se široko koriste u industrijskoj proizvodnji. Prave pribor Nakit, električne žice i sistemi grijanja. Materijali sa Cuprumom se često koriste za ukrašavanje fasada kuća, pravljenje kompozicija. Visoka stabilnost i plastičnost su glavne osobine za primenu materijala.