Определение массы изделия
Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.
Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:
- Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
- Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
- Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.
https://youtube.com/watch?v=jW8agjKkd4I
При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.
О какой физической хаpaктеристике пойдет речь?
Плотность представляет собой величину, которая хаpaктеризует количество вещества, находящегося в известном объеме. Согласно этому определению, ее можно математически вычислить так:
Обозначают эту величину греческой буквой ρ (ро).
Плотность является универсальной хаpaктеристикой, поскольку по ней можно сравнивать разные материалы. Этот факт можно использовать для их идентификации, что и сделал греческий философ Архимед, согласно легенде (он смог установить подделку золотой короны, измерив величину ρ для нее).
Этот параметр для конкретного материала зависит от двух основных факторов:
- от массы составляющих вещество атомов и молекул;
- от средних межатомных и межмолекулярных расстояний.
Например, любой из переходных металлов (золото, железо, ванадий, вольфрам) имеет большую плотность, чем любой углеродный материал, поскольку масса атома последнего в десятки раз меньше. Другой пример. Графит и алмаз — это две углеродные структуры. Второй является более плотным, поскольку межатомные расстояния в его решетке меньше.
Место в таблице плотности
Место в таблице плотности — это показатель, указывающий на положение данного металла в отсортированной по возрастанию таблице плотности. Он определяется по значению плотности металла и позволяет сравнивать его с другими металлами по этому показателю.
Чем меньше место занимает металл в таблице плотности, тем он более плотный. Металлы с низким значением плотности занимают высокие позиции в таблице, что означает, что они имеют большую массу для данного объема. Например, металлы, такие как осмий и иридий, занимают первые места в таблице плотности, потому что они являются самыми плотными из известных металлов.
Металлы с большим местом в таблице плотности, например, алюминий или медь, имеют меньшую плотность и, соответственно, меньшую массу для данного объема. Они обладают более легким весом и широко используются в промышленности, строительстве и других областях деятельности человека.
Таблица плотности металлов в г/см³ по возрастанию представляет собой удобный инструмент для сравнения различных металлов и определения их плотности. Зная место металла в этой таблице, можно получить представление о его плотности и использовать эту информацию в различных технических, научных и промышленных задачах.
Основные виды сплавов
Человечество знакомо с различными металлическими сплавами. Самыми многочисленными из них являются соединения на основе железа. К ним относятся ферриты, стали и чугун. Ферриты имеют магнитные свойства, в чугуне содержится более 2,4% углерода, а сталь — это материал с высокой прочность и твердостью.
Отдельное внимания требуют металлические сплавы из цветных металлов.
Производство стали
Цинковые сплавы
Соединения металлов, которые плавятся при низких температурах. Смеси на основе цинка устойчивы к воздействию коррозийных процессов. Легко обрабатываются.
Алюминиевые сплавы
Популярность алюминий и сплавы на его основе получили во второй половине 20 века. Этот материал обладает такими преимуществами:
- Устойчивость к низким температурам.
- Электропроводность.
- Малый вес заготовок в сравнении с другими металлами.
- Износоустойчивость.
Однако нельзя забывать про то, что алюминий плавится при низких температурах. При температуре около 200 градусов характеристики ухудшаются.
Чтобы увеличить прочность детали, алюминий смешивают с медью. Чтобы заготовка выдерживала давление — с марганцем. Кремний добавляют, чтобы получить обычную отливку.
Медные сплавы
Сплавы на основе меди — марки латуни. Из этого материала изготавливаются детали высокой точности, так как латунь легко обрабатывать. В составе сплава может содержаться до 45% цинка.
Ценообразование
Лом стали 45 имеет стоимость в пределах 13 000 – 14 000 рублей за тонну. Данная цена ниже, чем у нержавейки и любых цветных металлов, но выше чем у чугунов. Точное значение стоимости лучше узнавать непосредственно в точках приема металлолома, так как на нее влияет много факторов:
- Значение котировок на Лондонской бирже черных металлов. Именно ее выбирают за основу стоимости большинство российских металлоприёмщиков.
- Соотношения потребительского спроса и предложения в Вашем регионе. Здесь также сказывается удаленность от крупных металлоперерабатывающих заводов.
- Процент содержания вредных примесей в составе, особенно серы.
- Наличие следов ржавчины на поверхности лома.
- Габариты кусков лома.
- Вид профиля: шестигранник, лист, квадрат, круг и прочее.
- Оплата по наличному или безналичному расчету. Как правило, пункты приема металлолома отдают предпочтение в покупке металла безналичным способом, за что делают соответствующую наценку.
- Вес поставки. Предпочтительные объемы составляют от 1000 килограмм.
Определение массы изделия
Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.
Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:
Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.
Общая характеристика
Каждый элемент занимает индивидуальную величину. Определение плотности может обозначаться греческой буквой ρ, D или d. Если объемы двух тел одинаковы, а массы различны, тогда плотности не идентичны.
Основные понятия
Определения и характеристики показателя известны с 7 класса школьной программы химии. Плотность представляет собой физическую величину о свойствах вещества. Это удельный вес любого элемента. Существует средняя и относительная плотность. Последняя классификация — это отношение плотности (П) вещества к П эталонного вещества. Часто за эталон принимают дистиллированную воду. Единица измерения П- кг/м3 в интернациональной системе.
Формула нахождения плотности:
P = m/V
Обозначения:
- m — масса.
- V — объем.
Кроме стандартной формулы плотности, применяемой для твердых состояний веществ, имеется формула для газообразных элементов в нормальных условиях.
ρ (газа) = M/Vm M
Расшифровка:
- М — молярная масса газа [г/моль].
- Vm — объем газа (в норме 22,4 л/моль).
Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность, вычисляемую без учета пустот, и удельную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему объему. Истинную П получают через коэффициент пористости — доли объема пустот в занимаемом объеме. Для сыпучих тел удельная П называется насыпной.
Способы измерения:
- Пикнометр. Измеряет истинную П.
- Ареометр, денсиметр, плотномер. Используется для жидкого состояния.
- Бурик. Измеряет П почвы.
Вещества состоят из молекулярных структур, масса тела формируется из скопления молекул. Аналогично вес пакета с карамелью складывается из масс всех конфет в мешке. Если все сладости одинаковые, то массу упаковки определяют умножением веса одной конфеты на количество штук.
Молекулярные частицы чистого вещества одинаковы, поэтому вес капли воды равен произведению массы 1 молекулы Н2О на число составляющих молекул в капле. Плотность вещества показывает, чему равна масса одного кубического метра.
Плотность воды – 1000 кг/м³, а масса 1 м³ Н2О равна 1000 килограмм. Это число можно вычислить, умножив массу 1 молекулы воды на количество молекулярных частиц, содержащихся в 1 м3 объема.
При равнозначности физических масс двух тел их объемы различаются. Например, объём льда в девять раз больше объема бруска из металлического сплава. Масса тела распределяется неодинаково, устанавливает П в каждой точке тела.
Влияние факторов
П зависит от давления и температуры. При высоком давлении молекулы плотно прилегают друг к другу, поэтому вещество обладает значительной плотностью.
Зависимость показателей учитывается при расчете П. При повышении температуры П снижается из-за термического расширения, при котором объем вырастает, а масса остается прежней. Если температура снижается, П увеличивается, хотя имеются вещества, П которых при некоторых условиях температурного режима ведет себя иначе. Это вода, бронза, чугун. При фазовом переходе, модифицировании агрегатного состояния П меняется скачками. Условия вычисления зависят от свойств веществ, молекулярных элементов. Для разных природных объектов П изменяется в широком диапазоне.
П воды ниже П льда из-за молекулярной структуры твердой формы жидкости. Вещество, переходя из жидкой в твердую форму, изменяет молекулярную структуру, расстояние между составными частицами сужается и плотность увеличивается. Зимой, если забыть слить воду из труб, их разрывает на части после замерзания. На П Н2О влияют примеси. У морской воды знак П выше, чем у пресной. При соединении в одном стакане двух типов жидкости пресная останется на поверхности. Чем выше концентрация соли, тем больше П воды.
Когда плотность вещества больше П воды, оно полностью погрузится в воду. Предметы, сделанные из материала по низкой П, будут плавать на поверхности воды. На практике эти свойства используются человеком. Сооружая суда, инженеры-проектировщики применяют материалы с высокой П. Корабли, теплоходы, яхты смогут затонуть во время плавания, в корпусах суден создают специальные полости, наполненные воздухом, ведь его П ниже плотности воды.
Жирные пятна масла, нефти, бензина остаются на поверхности воды из-за низкой П маслянистых веществ.
Расшифровка марки сплава и его характеристики
Расшифровка Л63 выглядит следующим образом: Л указывает на латунь, а цифры на присутствие в составе 62-65% меди. Однофазная структура способствует простоте обработки. Производство латуни Л63 регулируются ГОСТом 15527-2004, применяется она не только в практических, но и декоративных целях.
Среди ключевых характеристик латунных сплавов Л63 – повышенная коррозийная стойкость по сравнению с медью. Материал проявляет эти качества:
- в морской среде;
- в спиртовых растворах;
- в пресной воде;
- среди газов-галогенов.
Материал отличается хорошими литейными характеристиками. Поддается газовой и электросварке. Плавится при температуре 906 °С. В процессе плавления образовываются вредные для человеческого организма компоненты, поэтому процедуру проводят в вентилируемых помещениях. Присутствующий в составе цинк способен воспламеняться. Путем горячего обжига повышается стойкость к износу.
Расчет удельного веса
На сегодняшний день разработано множество методик и алгоритмов измерения и расчета не только плотности, но и удельного веса, позволяющих даже без помощи таблиц определять этот важный параметр. Зная удельный вес, который у разных и чистого металла отличается, как и значение плотности, можно эффективно подбирать материалы для производства деталей с заданными параметрами
Такие мероприятия очень важно выполнять на стадии проектирования устройств, в составе которых планируется использовать детали, изготовленные из меди и ее сплавов
Удельный вес, значение которого (как и плотности) можно посмотреть и в таблице — это отношение веса изделия, изготовленного как из металла, так и из любого другого однородного материала, к его объему. Выражается это отношение формулой γ=P/V, где буквой γ как раз и обозначается удельный вес.
Нельзя путать удельный вес и плотность, которые являются разными характеристиками металла по своей сути, хоть и обладают одинаковым значением для меди.
Зная удельный вес меди и используя формулу для расчета этой величины γ=P/V, можно определить массу медной заготовки, имеющей различной сечение. Для этого необходимо перемножить значение удельного веса для меди и объем рассматриваемой заготовки, определить который расчетным путем не представляет особой сложности.
Плотность металлов
Таблица плотности ρ материалов г/см3 (кг/дм3) и коэффициентов К = ρ/7.85*
* Согласно данным справочника П.М. Поливанов, Е.П. Поливанова. Таблицы для расчета массы деталей и материалов: Справочник. 13-е издание, 2006 г. (переработанное в соответсвие с ГОСТами).
| Наименование группы | Наименование материала, марка | ρ | К |
| ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ | |||
| Чистые металлы | Алюминий | 2,7 | 0,34 |
| Бериллий | 1,84 | 0,23 | |
| Ванадий | 6,5-7,1 | 0,83-0,90 | |
| Висмут | 9,8 | 1,24 | |
| Вольфрам | 19,3 | 2,45 | |
| Галлий | 5,91 | 0,75 | |
| Гафний | 13,09 | 1,66 | |
| Германий | 5,33 | 0,68 | |
| Золото | 19,32 | 2,45 | |
| Индий | 7,36 | 0,93 | |
| Иридий | 22,4 | 2,84 | |
| Кадмий | 8,64 | 1,10 | |
| Кобальт | 8,9 | 1,13 | |
| Кремний | 2,55 | 0,32 | |
| Литий | 0,53 | 0,07 | |
| Магний | 1,74 | 0,22 | |
| Медь | 8,94 | 1,14 | |
| Молибден | 10,3 | 1,31 | |
| Марганец | 7,2-7,4 | 0,91-0,94 | |
| Натрий | 0,97 | 0,12 | |
| Никель | 8,9 | 1,13 | |
| Олово | 7,3 | 0,93 | |
| Палладий | 12,0 | 1,52 | |
| Платина | 21,2-21,5 | 2,69-2,73 | |
| Рений | 21,0 | 2,67 | |
| Родий | 12,48 | 1,58 | |
| Ртуть | 13,6 | 1,73 | |
| Рубидий | 1,52 | 0,19 | |
| Рутений | 12,45 | 1,58 | |
| Свинец | 11,37 | 1,44 | |
| Серебро | 10,5 | 1,33 | |
| Талий | 11,85 | 1,50 | |
| Тантал | 16,6 | 2,11 | |
| Теллур | 6,25 | 0,79 | |
| Титан | 4,5 | 0,57 | |
| Хром | 7,14 | 0,91 | |
| Цинк | 7,13 | 0,91 | |
| Цирконий | 6,53 | 0,82 | |
| СПЛАВЫ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ | |||
| Алюминиевые сплавы литейные | АЛ1 | 2,75 | 0,35 |
| АЛ2 | 2,65 | 0,34 | |
| АЛ3 | 2,70 | 0,34 | |
| АЛ4 | 2,65 | 0,34 | |
| АЛ5 | 2,68 | 0,34 | |
| АЛ7 | 2,80 | 0,36 | |
| АЛ8 | 2,55 | 0,32 | |
| АЛ9 (АК7ч) | 2,66 | 0,34 | |
| АЛ11 (АК7Ц9) | 2,94 | 0,37 | |
| АЛ13 (АМг5К) | 2,60 | 0,33 | |
| АЛ19 (АМ5) | 2,78 | 0,35 | |
| АЛ21 | 2,83 | 0,36 | |
| АЛ22 (АМг11) | 2,50 | 0,32 | |
| АЛ24 (АЦ4Мг) | 2,74 | 0,35 | |
| АЛ25 | 2,72 | 0,35 | |
| Баббиты оловянные и свинцовые | Б88 | 7,35 | 0,93 |
| Б83 | 7,38 | 0,94 | |
| Б83С | 7,40 | 0,94 | |
| БН | 9,50 | 1,21 | |
| Б16 | 9,29 | 1,18 | |
| БС6 | 10,05 | 1,29 | |
| Бронзы безоловянные, литейные | БрАмц9-2Л | 7,6 | 0,97 |
| БрАЖ9-4Л | 7,6 | 0,97 | |
| БрАМЖ10-4-4Л | 7,6 | 0,97 | |
| БрС30 | 9,4 | 1,19 | |
| Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением | БрА5 | 8,2 | 1,04 |
| БрА7 | 7,8 | 0,99 | |
| БрАмц9-2 | 7,6 | 0,97 | |
| БрАЖ9-4 | 7,6 | 0,97 | |
| БрАЖМц10-3-1,5 | 7,5 | 0,95 | |
| БрАЖН10-4-4 | 7,5 | 0,95 | |
| БрБ2 | 8,2 | 1,04 | |
| БрБНТ1,7 | 8,2 | 1,04 | |
| БрБНТ1,9 | 8,2 | 1,04 | |
| БрКМц3-1 | 8,4 | 1,07 | |
| БрКН1-3 | 8,6 | 1,09 | |
| БрМц5 | 8,6 | 1,09 | |
| Бронзы оловянные деформируемые | БрОФ8-0,3 | 8,6 | 1,09 |
| БрОФ7-0,2 | 8,6 | 1,09 | |
| БрОФ6,5-0,4 | 8,7 | 1,11 | |
| БрОФ6,5-0,15 | 8,8 | 1,12 | |
| БрОФ4-0,25 | 8,9 | 1,13 | |
| БрОЦ4-3 | 8,8 | 1,12 | |
| БрОЦС4-4-2,5 | 8,9 | 1,13 | |
| БрОЦС4-4-4 | 9,1 | 1,16 | |
| Бронзы оловянные литейные | БрО3Ц7С5Н1 | 8,84 | 1,12 |
| БрО3Ц12С5 | 8,69 | 1,10 | |
| БрО5Ц5С5 | 8,84 | 1,12 | |
| БрО4Ц4С17 | 9,0 | 1,14 | |
| БрО4Ц7С5 | 8,70 | 1,10 | |
| Бронзы бериллиевые | БрБ2 | 8,2 | 1,04 |
| БрБНТ1,9 | 8,2 | 1,04 | |
| БрБНТ1,7 | 8,2 | 1,04 | |
| Медно- цинковые сплавы (латуни) литейные | ЛЦ16К4 | 8,3 | 1,05 |
| ЛЦ14К3С3 | 8,6 | 1,09 | |
| ЛЦ23А6Ж3Мц2 | 8,5 | 1,08 | |
| ЛЦ30А3 | 8,5 | 1,08 | |
| ЛЦ38Мц2С2 | 8,5 | 1,08 | |
| ЛЦ40С | 8,5 | 1,08 | |
| ЛС40д | 8,5 | 1,08 | |
| ЛЦ37Мц2С2К | 8,5 | 1,08 | |
| ЛЦ40Мц3Ж | 8,5 | 1,08 | |
| Медно- цинковые сплавы (латуни), обрабатываемые давлением | Л96 | 8,85 | 1,12 |
| Л90 | 8,78 | 1,12 | |
| Л85 | 8,75 | 1,11 | |
| Л80 | 8,66 | 1,10 | |
| Л70 | 8,61 | 1,09 | |
| Л68 | 8,60 | 1,09 | |
| Л63 | 8,44 | 1,07 | |
| Л60 | 8,40 | 1,07 | |
| ЛА77-2 | 8,60 | 1,09 | |
| ЛАЖ60-1-1 | 8,20 | 1,04 | |
| ЛАН59-3-2 | 8,40 | 1,07 | |
| ЛЖМц59-1-1 | 8,50 | 1,08 | |
| ЛН65-5 | 8,60 | 1,09 | |
| ЛМц58-2 | 8,40 | 1,07 | |
| ЛМцА57-3-1 | 8,10 | 1,03 | |
| Латунные прутки прессованные и тянутые | Л60, Л63 | 8,40 | 1,07 |
| ЛС59-1 | 8,45 | 1,07 | |
| ЛЖС58-1-1 | 8,45 | 1,07 | |
| ЛС63-3, ЛМц58-2 | 8,50 | 1,08 | |
| ЛЖМц59-1-1 | 8,50 | 1,08 | |
| ЛАЖ60-1-1 | 8,20 | 1,04 | |
| Магниевые сплавы литейные | Мл3 | 1,78 | 0,23 |
| Мл4 | 1,83 | 0,23 | |
| Мл5 | 1,81 | 0,23 | |
| Мл6 | 1,76 | 0,22 | |
| Мл10 | 1,78 | 0,23 | |
| Мл11 | 1,80 | 0,23 | |
| Мл12 | 1,81 | 0,23 | |
| Магниевые сплавы деформируемые | МА1 | 1,76 | 0,22 |
| МА2 | 1,78 | 0,23 | |
| МА2-1 | 1,79 | 0,23 | |
| МА5 | 1,82 | 0,23 | |
| МА8 | 1,78 | 0,23 | |
| МА14 | 1,80 | 0,23 | |
| Медно-никелевые сплавы, обрабатываемые давлением | Копель МНМц43-0,5 | 8,9 | 1,13 |
| Константан МНМц40-1,5 | 8,9 | 1,13 | |
| Мельхиор МнЖМц30-1-1 | 8,9 | 1,13 | |
| Сплав МНЖ5-1 | 8,7 | 1,11 | |
| Мельхиор МН19 | 8,9 | 1,13 | |
| Сплав ТБ МН16 | 9,02 | 1,15 | |
| Нейзильбер МНЦ15-20 | 8,7 | 1,11 | |
| Куниаль А МНА13-3 | 8,5 | 1,08 | |
| Куниаль Б МНА6-1,5 | 8,7 | 1,11 | |
| Манганин МНМц3-12 | 8,4 | 1,07 | |
| Никелевые сплавы | НК 0,2 | 8,9 | 1,13 |
| НМц2,5 | 8,9 | 1,13 | |
| НМц5 | 8,8 | 1,12 | |
| Алюмель НМцАК2-2-1 | 8,5 | 1,08 | |
| Хромель Т НХ9,5 | 8,7 | 1,11 | |
| Монель НМЖМц28-2,5-1,5 | 8,8 | 1,12 | |
| Цинковые сплавы антифрикционные | ЦАМ 9-1,5Л | 6,2 | 0,79 |
| ЦАМ 9-1,5 | 6,2 | 0,79 | |
| ЦАМ 10-5Л | 6,3 | 0,80 | |
| ЦАМ 10-5 | 6,3 | 0,80 | |
| СТАЛЬ, СТРУЖКА, ЧУГУН | |||
| Нержавеющая сталь | 04Х18Н10 | 7,90 | 1,00 |
| 08Х13 | 7,70 | 0,98 | |
| 08Х17Т | 7,70 | 0,98 | |
| 08Х20Н14С2 | 7,70 | 0,98 | |
| 08Х18Н10 | 7,90 | 1,00 | |
| 08Х18Н10Т | 7,90 | 1,00 | |
| 08Х18Н12Т | 7,95 | 1,01 | |
| 08Х17Н15М3Т | 8,10 | 1,03 | |
| 08Х22Н6Т | 7,60 | 0,97 | |
| 08Х18Н12Б | 7,90 | 1,00 | |
| 10Х17Н13М2Т | 8,00 | 1,02 | |
| 10Х23Н18 | 7,95 | 1,01 | |
| 12Х13 | 7,70 | 0,98 | |
| 12Х17 | 7,70 | 0,98 | |
| 12Х18Н10Т | 7,90 | 1,01 | |
| 12Х18Н12Т | 7,90 | 1,00 | |
| 12Х18Н9 | 7,90 | 1,00 | |
| 15Х25Т | 7,60 | 0,97 | |
| Сталь конструкционная | Сталь конструкционная | 7,85 | 1,0 |
| Стальное литье | Стальное литьё | 7,80 | 0,99 |
| Сталь быстрорежущая с содержанием вольфрама, % | 5 | 8,10 | 1,03 |
| 10 | 8,35 | 1,06 | |
| 15 | 8,60 | 1,09 | |
| 18 | 8,90 | 1,13 | |
| Стружка (т/м3) | алюминиевая мелкая дроблёная | 0,70 | |
| стальная (мелкий вьюн) | 0,55 | ||
| стальная (крупный вьюн) | 0,25 | ||
| чугунная | 2,00 | ||
| Чугун | серый | 7,0-7,2 | 0,89-0,91 |
| ковкий и высокопрочный | 7,2-7,4 | 0,91-0,94 | |
| антифрикционный | 7,4-7,6 | 0,94-0,97 |
Таблица плотности металлов:
Плотность – скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.
Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ.
ρ = m / V , где m – масса тела, V – его объём.
В таблице плотность металлов приведена при нормальных условиях (согласно ИЮПАК), т.е. при 0 °C и давлении 10 5 (100 000) Па. Для ртути плотность приведена при 20 °C.
Для сведения: 101 325 Па = 1 атм = 760 мм рт. ст.
Необходимо иметь в виду, что плотность металлов может изменяться в зависимости от условий окружающей среды (температуры и давления). Точное значение плотности металлов в зависимости от условий окружающей среды (температуры и давления) необходимо смотреть в справочниках.
Краткое описание химических свойств и плотность алюминия
При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом — при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует.
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 ;
2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t o = 600 o C);
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 ;
2Al + 2S = Al 2 S 3 (t o = 150 — 200 o C);
2Al + N 2 = 2AlN (t o = 800 — 1200 o C);
4Al + P 4 = 4AlPt o = 500 — 800 o C, в атмосфере H 2);
4Al + 3C = Al 4 C 3 (t o = 1500 — 1700 o C).
По отношению к воде алюминий практически вполне устойчив. Сильно разбавленные, а также очень концентрированные растворы азотной и серной кислот на алюминий почти не действуют, тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется.
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 ;
8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O.
По отношению к уксусной и ортофосфорной кислотам алюминий устойчив. Чистый металл довольно устойчив также и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический в ней растворяется. Алюминий легко растворим в сильных щелочах:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 3H 2 + 2Na.
Классификация стали
В зависимости от доли неметаллических примесей, определяемой методом выплавки данной марки, стальные сплавы разделяют на:
- особо высококачественные;
- высококачественные;
- обыкновенного качества.
По химическому составу сплавы также разделяют на легированные и углеродистые.
Углеродистые стали
Используются преимущественно для производства сварных конструкций и содержит от 0,25 до 2,14 процента углерода. Внутри группы они далее разделяются на подгруппы, и также по процентной доле углерода:
- высокоуглеродистые (0,6-2,14);
- среднеуглеродистые (0,3-0,55);
- низкоуглеродистые (ниже 0,25).
В качестве присадок в них также входят кремний и марганец. Кроме полезных, вводимых целенаправленно присадок в сплаве могут содержаться и вредные примеси, отрицательно влияющие на ее физико- химические свойства:
- фосфор снижает пластичность при нагреве и повышает хрупкость при охлаждении;
- сера приводит к образованию микротрещин.
Низкоуглеродистая сталь
В состав сплава могут попадать и другие примеси.
Что такое переводной коэффициент
Усложним задачу. Предположим, вам надо купить лист из цветного металла. Воспользуемся переводным коэффициентом, который представляет собой отношение плотности конкретного металла или сплава к усреднённому значению плотности стали. Путём умножения веса стального изделия определённого сортамента и размера на коэффициент нужного металла или сплава получаем вес детали.
Пример – рассчитаем массу бронзового листа толщиной 2 мм и площадью 2 м2.
7,85х2х2х1,12 = 35,2 кг
Внимание! Этот же простой алгоритм можно применять и для неметаллических листовых материалов, для которых также существуют переводные коэффициенты. Например, для резины – 0,17-0,23, органического стекла – 0,15, капролона – 0,15, текстолита – 0,18, резины – 0,17-0,23
Что это — плотность металлов, как она определяется? Расчет плотности для осмия
Плотность является важной физической величиной для любого агрегатного состояния материи. В данной статье рассмотрим вопрос, что это — плотность металлов, приведем таблицу этого параметра для химических элементов и расскажем о самом плотном металле на Земле
О какой физической характеристике пойдет речь?
Плотность представляет собой величину, которая характеризует количество вещества, находящегося в известном объеме. Согласно этому определению, ее можно математически вычислить так:
ρ = m/V.
Обозначают эту величину греческой буквой ρ (ро).
Плотность является универсальной характеристикой, поскольку по ней можно сравнивать разные материалы. Этот факт можно использовать для их идентификации, что и сделал греческий философ Архимед, согласно легенде (он смог установить подделку золотой короны, измерив величину ρ для нее).
Этот параметр для конкретного материала зависит от двух основных факторов:
- от массы составляющих вещество атомов и молекул;
- от средних межатомных и межмолекулярных расстояний.
Например, любой из переходных металлов (золото, железо, ванадий, вольфрам) имеет большую плотность, чем любой углеродный материал, поскольку масса атома последнего в десятки раз меньше. Другой пример. Графит и алмаз — это две углеродные структуры. Второй является более плотным, поскольку межатомные расстояния в его решетке меньше.
Плотность металлов
Это самая многочисленная группа периодической таблицы Менделеева. Металлом является любое вещество, которое обладает высокой тепло- и электропроводностью, характерным блеском поверхности при ее полировке, способностью к пластической деформации.
Такой химический элемент обладает низкой электроотрицательностью в сравнении с такими веществами, как азот, кислород и углерод. Этот факт приводит к тому, что в объемных структурах атомы металла образуют друг с другом металлическую связь. Она представляет собой электрическое взаимодействие между положительно заряженными ионными основаниями и отрицательным электронным газом.
Атомы металлов в пространстве располагаются в виде упорядоченной структуры, которая называется кристаллической решеткой. Существует всего три их типа:
- кубическая;
- ОЦК (объемно-центрированная кубическая);
- ГПУ (гексагональная плотноупакованная);
- ГЦК (гранецентрированная кубическая).
Плотность металлов — это физическая величина, которая зависит от типа кристаллической решетки. Ниже приводится таблица этого параметра для всех химических элементов в г/см3, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии.
Из таблицы следует, что плотность металлов — это изменяющаяся в широких пределах величина. Так, самым слабым является литий, который при одинаковых объемах в два раза легче воды. Плотность редкого металла осмия является самой большой в природе. Она составляет 22,59 г/см3.
Плотность металлов — это характеристика, которую можно определить двумя принципиально разными способами:
- экспериментальным;
- теоретическим.
Экспериментальные методы бывают следующего вида:
- Непосредственные измерения веса тела и его объема. Последний легко вычислить, если известны геометрические параметры тела, а его форма является идеальной, например, призмой, пирамидой или шаром.
- Гидростатические измерения. В этом случае используются специальные весы, изобретенные еще Галилеем в XVI веке. Принцип их действия достаточно прост: сначала взвешивают тело неизвестной плотности в воздухе, а затем — в жидкости (воде). После этого по простой формуле вычисляют искомую величину.
Что касается теоретического способа определения плотности металлов — это достаточно простой метод, который требует знания типа кристаллической решетки, межатомного расстояния в ней и массы атома. Далее покажем на примере осмия, как этот метод применяют.
Плотность редкого металла осмия
Он содержится в незначительных количествах на нашей планете. Чаще всего его встречают в виде сплавов с иридием и платиной, а также в форме оксидов. Осмий обладает ГПУ решеткой с параметрами a = 2,7343 и c = 4,32 ангстрема. Масса одного атома составляет в среднем m = 190,23 а.е.м.
Приведенных выше цифр достаточно, чтобы определить величину ρ. Для этого следует воспользоваться исходной формулой для плотности и учесть, что одна гексагональная призма содержит шесть атомов. В результате мы приходим к рабочей формуле:
ρ = 4*m/(√3*a2*c).
Подставляя записанные выше цифры и учитывая их размерности, приходим к результату: ρ = 22 579 кг/м3.
Таким образом, плотность редкого металла равна 22,58 г/см3, что равняется измеренному экспериментально табличному значению.
Теплофизические свойства меди: КТР и удельная теплоемкость меди
Медь имеет сравнительно высокие теплоты плавления и кипения: удельная теплота плавления меди 213 кДж/кг; удельная теплота кипения меди 4800 кДж/кг.
В таблице ниже представлены некоторые теплофизические свойства меди в зависимости от температуры в интервале от 83 до 1473К. Значения свойств меди указаны при нормальном атмосферном давлении. Следует отметить, что удельная теплоемкость меди равна 381 Дж/(кг·град)
при комнатной температуре, а теплопроводность меди равна 395 Вт/(м·град) при температуре 20°С.
Из значений коэффициента температурного расширения и теплоемкости меди в таблице видно, что нагрев этого металла приводит к росту этих величин. Например, теплоемкость меди при температуре 900°С становится равной 482 Дж/(кг·град).
В таблице даны следующие теплофизические свойства меди:
- плотность меди, кг/м 3 ;
- удельная теплоемкость меди, кДж/(кг·К);
- коэффициент теплопроводности меди, Вт/(м·град);
- удельное электрическое сопротивление, Ом·м;
- линейный коэффициент теплового расширения (КТР), 1/град.
Как удалить слой окиси с поверхности томпакового изделия
Хотя латунь любой марки, как уже говорилось выше, и отличается высокой устойчивостью к коррозии, на латунных изделиях со временем формируется окисная пленка (их поверхность темнеет). Особенно активным такой процесс является в том случае, если изделие часто контактирует с водой. Существует несколько простых и эффективных способов, позволяющих вернуть изделию из томпака первоначальный вид, сияние и блеск.
Результат чистки изделий из томпака во многом будет зависеть от их состояния
Первый способ предполагает использование раствора, в состав которого входят вода и мыло. Вам также потребуется ацетон. В нем необходимо смочить ватный диск, которым протирают очищаемую поверхность. После такой обработки изделие надо промыть в мыльном растворе до полного восстановления блеска его поверхности.
Для второго способа очистки необходимо подготовить раствор, состоящий из 3 литров воды, 25 граммов соли и 250 мл обычного уксуса. Потемневшее изделие из томпака следует прокипятить в таком растворе, пока его поверхность полностью не очистится.
Следующий способ, требующий применения респиратора и резиновых перчаток в качестве мер безопасности, предполагает использование раствора, состоящего из 10 литров воды и 200 мл щавелевой кислоты. Латунный предмет, поверхность которого необходимо очистить, помещается в такой раствор на несколько часов.
Металлы с высокой плотностью
В таблице плотности металлов можно найти такие элементы, которые обладают высокой плотностью. Плотность — это физическая характеристика вещества, которая определяет массу единицы объема. Существует несколько металлов, у которых плотность значительно выше, чем у других элементов.
Один из таких металлов — это осмий, плотность которого составляет около 22,59 г/см³. Осмий является самым плотным из всех природных элементов, и его плотность превышает плотность урана. Осмий обладает высокой твердостью, практически не реагирует с другими веществами и широко используется в производстве малогабаритных высокоточных приборов.
Другим металлом с высокой плотностью является иридий, плотность которого составляет около 22,56 г/см³. Иридий также относится к самым плотным элементам природы и обладает высокой стойкостью к агрессивным химическим воздействиям. Иридий применяется в ювелирной промышленности для создания драгоценных украшений и в производстве каталитических систем.
Платина также относится к металлам с высокой плотностью. Ее плотность составляет около 21,45 г/см³. Платина обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошей электропроводностью и температурной устойчивостью. Этот металл широко используется в ювелирной промышленности, электронике, производстве автокатализаторов и в других отраслях.
В таблице плотности металлов также можно найти несколько других элементов, обладающих высокой плотностью, таких как рений, иносмий, золото и тунгстен. Все эти металлы имеют различные свойства и применяются в различных отраслях науки и промышленности.
Металлы средней плотности
Металлы средней плотности представляют собой группу материалов, обладающих определенными характеристиками плотности. В данной таблице приведены значения плотности металлов в г/см³, представленные по возрастанию.
Металлы средней плотности имеют значения плотности от 4,5 до 7,5 г/см³. Они отличаются от легких металлов более высокой плотностью, однако не достигают такой же плотности, как у тяжелых металлов. Это делает их идеальными для использования в различных отраслях промышленности.
К металлам средней плотности относятся различные материалы, такие как:
- Алюминий (плотность около 2,7 г/см³) — используется в авиационной и автомобильной промышленности, а также для изготовления различных конструкций;
- Медь (плотность около 8,9 г/см³) — широко применяется в электротехнике и электронике, а также для изготовления проводов и кабелей;
- Сталь (плотность около 7,8 г/см³) — основной конструкционный материал, используется в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности;
- Никель (плотность около 8,9 г/см³) — применяется в химической промышленности, при производстве сплавов и других материалов;
- Цинк (плотность около 7,1 г/см³) — используется в строительстве, при производстве аккумуляторов и других изделий.
Металлы средней плотности обладают необходимой прочностью и устойчивостью к воздействию различных внешних факторов. Они являются важными материалами для многих отраслей промышленности и находят широкое применение в производстве различных изделий.
Отрасли применения сплавов
Платина имеет широкую сферу применения, но главная – это ювелирная отрасль
Платиновый материал незаменим в химической, приборостроительной отраслях. Его применяют в авиационной промышленности. Но главным потребителем платины и высокопробного сплава на ее основе является ювелирная отрасль.
С первой четверти XIX в. химический элемент применялся как лигатурный компонент для производства стали высокого качества. До изобретения дисплеев на основе жидких кристаллов покрытия экранов делали соединением платины.
Устройство представляет собой цилиндр с эллиптическим или круглым сечением в разрезе, внутри которого расположены своеобразные соты из металла или керамики, покрытые раствором платиноидов.
В электротехнике, рассчитанной на слабые токи, применяют сплавы химического элемента с золотом и серебром. Физическое свойство платины способность к намагничиванию используется при изготовлении сплавов магнитных материалов в производстве малогабаритных электроприборов.
Из материала изготавливают электрические детали, устройства, рассчитанные на работу в особенных условиях и агрессивной среде:
- реакторы;
- высокотемпературные печи (тигли);
- термопары;
- для покрытия поверхностей реакторов;
- электронагреватели;
- зеркала для лазерной техники;
- аппаратура для производства оптического стекла.
Покрытые платиной аппараты позволяют получить химически чистые препараты или продукты в пищевой промышленности.
Из металлов платиновой группы делают различные лабораторные инструменты и оборудование. Их используют для производства посуды для переплавки щелочей, чаш для работы с кислотами, котлов, автоклавов.
Из сплава золота, платины и палладия изготавливают специальные иглы, из него делают напайки на перьях авторучек. Платина применяется в медицине как элемент, замедляющий развитие заболевания.