specifik vikt av aluminium. Kvicksilvrets densitet och dess egenskaper Bulkdensitet 30 2 kg m3

Alla metaller har vissa fysiska och mekaniska egenskaper, som i själva verket bestämmer deras specifika vikt. För att avgöra hur en eller annan legering av svart eller rostfritt stål är lämplig för tillverkning, beräknas den specifika vikten av valsad metall. Allt hårdvara, med samma volym, men tillverkad av olika metaller t.ex. gjorda av järn, mässing eller aluminium, har en annan massa, som är direkt beroende av dess volym. Med andra ord, förhållandet mellan volymen av legeringen och dess massa - specifik vikt (kg / m3), är ett konstant värde som kommer att vara karakteristiskt för given substans. Legeringens densitet beräknas från speciell formel och är direkt relaterad till beräkningen av metallens specifika vikt.

Den specifika vikten av en metall är förhållandet mellan vikten av en homogen kropp av detta ämne och volymen av metallen, dvs. detta är densiteten, i referensböcker mäts den i kg/m3 eller g/cm3. Härifrån kan du beräkna formeln för hur du tar reda på metallens vikt. För att hitta detta måste du multiplicera referensvärdet för densiteten med volymen.

Tabellen visar densiteten av icke-järnmetaller och svarta järnmetaller. Tabellen är indelad i grupper av metaller och legeringar, där under varje namn anges graden enligt GOST och motsvarande densitet i g / cm3, beroende på smälttemperaturen. För att bestämma det fysiska värdet av den specifika densiteten i kg / m3 måste du multiplicera tabellvärdet i g / cm3 med 1000. På detta sätt kan du till exempel ta reda på vad som är densiteten för järn - 7850 kg / m3.

Den mest typiska järnmetallen är järn. Densitetsvärdet - 7,85 g/cm3 kan betraktas som den specifika vikten för järnmetall baserad på järn. Järnhaltiga metaller i tabellen inkluderar järn, mangan, titan, nickel, krom, vanadin, volfram, molybden och järnlegeringar baserade på dem, till exempel rostfria stål (densitet 7,7-8,0 g / cm3), järnhaltiga stål (densitet 7,85 g) /cm3) gjutjärn (densitet 7,0-7,3 g/cm3) används främst. De återstående metallerna anses vara icke-järnhaltiga, såväl som legeringar baserade på dem. Icke-järnmetaller i tabellen inkluderar följande typer:

− lätt - magnesium, aluminium;

− Ädelmetaller (ädelmetaller) - platina, guld, silver och halvädel koppar;

− smältbara metaller- zink, tenn, bly.

Specifik vikt hos icke-järnmetaller

När man rullar ämnen från icke-järnmetaller är det fortfarande nödvändigt att känna till dem exakt kemisk sammansättning, eftersom deras fysiska egenskaper beror på det.
Till exempel, om aluminium innehåller föroreningar (åtminstone inom 1%) av kisel eller järn, kommer plastegenskaperna hos en sådan metall att vara mycket sämre.
Ett annat krav för varmvalsning av icke-järnmetaller är extremt noggrann temperaturkontroll av metallen. Till exempel kräver zink en temperatur på strikt 180 grader under rullning - om den är något högre eller något lägre kommer den nyckfulla metallen att kraftigt förlora sin plasticitet.
Koppar är mer "lojal" mot temperaturen (den kan valsas i 850 - 900 grader), men den kräver en oxiderande (med hög syrehalt) atmosfär i smältugnen - annars blir den skör.

Tabell över specifik vikt för metallegeringar

Den specifika vikten av metaller bestäms oftast i laboratoriet, men i sin rena form används de mycket sällan i konstruktionen. Användningen av icke-järnmetallegeringar och järnmetallegeringar är mycket vanligare, som delas in i lätta och tunga enligt deras specifika vikt.

Lätta legeringar används aktivt av modern industri på grund av deras höga hållfasthet och goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur. Huvudmetallerna i sådana legeringar är titan, aluminium, magnesium och beryllium. Men legeringar baserade på magnesium och aluminium kan inte användas i aggressiva miljöer och under höga temperaturförhållanden.

Tunga legeringar är baserade på koppar, tenn, zink och bly. Bland de tunga legeringarna i många industrier används brons (en legering av koppar med aluminium, en legering av koppar med tenn, mangan eller järn) och mässing (en legering av zink och koppar). Arkitektoniska detaljer och sanitetsarmaturer tillverkas av dessa legeringar.

Referenstabellen nedan visar de viktigaste kvalitetsegenskaper och specifik vikt för de vanligaste metallegeringarna. Listan innehåller data om densiteten för de viktigaste metallegeringarna vid en omgivningstemperatur på 20°C.

Densiteten av metaller och legeringar som presenteras i tabellen hjälper dig att beräkna vikten av produkten. Tekniken för att beräkna massan av en del är att beräkna dess volym, som sedan multipliceras med densiteten hos materialet som den är gjord av. Densitet är massan av en kubikcentimeter eller kubikmeter av en metall eller legering. Massvärdena som beräknas på kalkylatorn med formler kan skilja sig från de verkliga med flera procent. Detta beror inte på att formlerna inte är exakta, utan för att i livet är allt lite mer komplicerat än i matematik: räta vinklar är inte helt rätt, en cirkel och en sfär är inte idealiska, deformation av arbetsstycket under böjning, jakt och stansning leder till ojämn tjocklek , och du kan lista en massa andra avvikelser från idealet. Det sista slaget mot vårt engagemang för precision kommer från slipning och polering, vilket resulterar i oförutsägbar viktminskning. Därför bör de erhållna värdena behandlas som vägledande.

måttenhet

aluminiumdensitet och vilket annat material som helst - detta är en fysisk kvantitet som bestämmer förhållandet mellan materialets massa och den upptagna volymen.

• Enheten för densitetsmätning i SI-systemet är kg/m 3 .
• För densiteten hos aluminium används ofta en mer beskrivande dimension g/cm 3.

Densitet av aluminium i kg/m 3tusen gånger mer än i g/s m 3.

Specifik gravitation

För att bedöma mängden material per volymenhet används ofta en sådan icke-systemisk, men mer beskrivande måttenhet som "specifik vikt". Till skillnad från densitet är specifik vikt inte en absolut måttenhet. Faktum är att det beror på storleken på gravitationsaccelerationen g, som varierar beroende på platsen på jorden.

Densitet kontra temperatur

Materialets densitet beror på temperaturen. Den minskar vanligtvis med stigande temperatur. Å andra sidan ökar specifik volym - volymen per massenhet - med ökande temperatur. Detta fenomen kallas termisk expansion. Det uttrycks vanligtvis som en termisk expansionskoefficient, vilket ger en förändring i längd per temperaturgrad, till exempel mm / mm / ºС. En förändring i längd är lättare att mäta och applicera än en förändring i volym.

Specifik volym

Den specifika volymen av ett material är den ömsesidiga densiteten. Den visar värdet på volymen per massenhet och har dimensionen m 3 /kg. Beroende på materialets specifika volym är det bekvämt att observera förändringen i materialdensiteten under uppvärmning-kylning.

Figuren nedan visar förändringen i den specifika volymen för olika material (ren metall, legering och amorft material) med ökande temperatur. De platta delarna av graferna är den termiska expansionen för alla typer av material i fast och flytande tillstånd. Vid smältning av en ren metall sker ett hopp i ökningen av specifik volym (minskning i densitet), vid smältning av en legering ökar den snabbt när den smälter i temperaturområdet. Amorfa material när de smälts (vid glasets övergångstemperatur) ökar deras termiska expansionskoefficient.

aluminiumdensitet

Teoretisk densitet av aluminium

Densiteten av ett kemiskt element bestäms av dess atomnummer och andra faktorer som atomradie och hur atomerna är packade. T Den teoretiska densiteten för aluminium vid rumstemperatur (20 °C) baserat på dess atomgitterparametrar är:

• 2698,72 kg/m 3.

Densitet av aluminium: fast och flytande

En graf över aluminiumdensitet kontra temperatur visas i figuren nedan:

• När temperaturen stiger, minskar densiteten av aluminium.
• När aluminium övergår från ett fast till ett flytande tillstånd, minskar dess densitet abrupt från 2,55 till 2,34 g/cm 3 .

Densiteten av aluminium i flytande tillstånd - smält 99,996% - vid olika temperaturer presenteras i tabellen.

Aluminiumlegeringar

Effekt av dopning

Skillnader i densiteten hos olika aluminiumlegeringar beror på att de innehåller olika legeringselement och i olika mängd. Å andra sidan är vissa legeringselement lättare än aluminium, medan andra är tyngre.

Legeringselement lättare än aluminium:

• kisel (2,33 g/cm³),
• magnesium (1,74 g/cm³),
• litium (0,533 g/cm³).

Legeringselement tyngre än aluminium:

• järn (7,87 g/cm³),
• mangan (7,40 g/cm³),
• koppar (8,96 g/cm³),
• zink (7,13 g/cm³).

Effekten av legeringselement på densiteten av aluminiumlegeringar visar grafen i figuren nedan.

Densitet av industriella aluminiumlegeringar

Densiteten för aluminium och aluminiumlegeringar som används inom industrin presenteras i tabellen nedan för glödgat tillstånd (0). Till viss del beror det på legeringens tillstånd, speciellt för värmehärdbara aluminiumlegeringar.

Aluminium-litiumlegeringar

De berömda aluminium-litiumlegeringarna har den minsta densiteten.

• Litium är det lättaste metallelementet.
• Densiteten av litium vid rumstemperatur är 0,533 g/cm³ - denna metall kan flyta i vatten!
• Var 1 % litium i aluminium minskar dess densitet med 3 %
• Varje 1 % litium ökar elasticitetsmodulen för aluminium med 6 %. Detta är mycket viktigt för flygplanskonstruktion och rymdteknik.

Populära industriella aluminium-litiumlegeringar är legeringarna 2090, 2091 och 8090:

• Det nominella innehållet av litium i 2090-legeringen är 1,3 % och den nominella densiteten är 2,59 g/cm 3 .
• Legering 2091 har en nominell litiumhalt på 2,2 % och en nominell densitet på 2,58 g/cm3.
• Legering 8090 med en litiumhalt på 2,0 % har en densitet på 2,55 g/cm3.

Densitet av metaller

Densiteten hos aluminium jämfört med densiteten hos andra lättmetaller:

• aluminium: 2,70 g/cm 3
• titan: 4,51 g/cm3
• magnesium: 1,74 g/cm 3
• beryllium: 1,85 g/cm 3

Källor:
1. Aluminium och aluminiumlegeringar, ASM International, 1993.
2. GRUNDERNA FÖR MODERN TILLVERKNING – Material, processer och system /Mikell P. Groover – JOHN WILEY & SONS, INC., 2010

Tabellen visar densiteten (specifik vikt), värmeledningsförmåga, specifik värmekapacitet och andra termofysiska egenskaper hos Hg kvicksilver beroende på temperatur. Följande egenskaper för denna metall anges: densitet, massspecifik värmekapacitet, värmeledningskoefficient, termisk diffusivitet, kinematisk viskositet, värmeutvidgningskoefficient (CTE), elektrisk resistivitet. Kvicksilvrets egenskaper anges i temperaturintervallet från 100 till 1100 K.

Kvicksilvrets densitet är 13540 kg/m 3 vid rumstemperatur- det här är ett ganska högt värde, det är 13,5 gånger mer. Merkurius är den tyngsta av. Kvicksilvrets densitet minskar när det värms upp, kvicksilver blir mindre tätt. Till exempel, vid 1000K (727°C), minskar kvicksilvrets specifika vikt till 11830 kg/m 3 .

Specifika värmekapaciteten för kvicksilver är 139 J/(kg grader) vid 300 K och svagt beroende av temperaturen - när kvicksilver värms upp minskar dess värmekapacitet.

Värmeledningsförmåga hos kvicksilver vid låga negativa temperaturer har det ett högt värde, vid en temperatur på 250 K är kvicksilvrets värmeledningsförmåga minimal, med dess efterföljande ökning när denna metall värms upp.

Beroendet av kvicksilverets viskositet, Prandtl-tal och elektriska resistivitet är sådant att med ökande temperatur minskar värdena för dessa egenskaper hos kvicksilver. Termisk diffusivitet av kvicksilverökar när den värms upp.

Det bör noteras att kvicksilver är mycket stor betydelse av KTR, jämfört med , med andra ord, vid upphettning expanderar kvicksilver väldigt mycket. Denna egenskap hos kvicksilver används vid tillverkning av kvicksilvertermometrar.

Kvicksilverdensitet

Kvicksilvrets densitet är så hög att metaller som rodium och andra flyter i det. tungmetaller. När temperaturen stiger minskar kvicksilvrets densitet. Under är tabell över kvicksilverdensitetsvärden beroende på temperatur vid atmosfärstryck till femte decimalen. Densiteten anges i temperaturområdet från 0 till 800°C. Densiteten i tabellen uttrycks i termer av t/m 3 . Till exempel, vid en temperatur på 0 ° C är kvicksilvrets densitet 13,59503 t / m 3 eller 13595,03 kg / m 3.

Tabell över kvicksilverångtryck

Tabellen visar tryckvärdena för mättad kvicksilverånga i temperaturområdet från -30 till 800°C. Kvicksilver har ett relativt högt ångtryck, vars temperaturberoende är ganska starkt. Till exempel, vid 100°C är mättnadsångtrycket för kvicksilver, enligt tabellen, 37,45 Pa, och vid 200°C stiger det till 2315 Pa.

Idag har många komplexa strukturer och anordningar utvecklats som använder metaller och deras legeringar med olika egenskaper. För att applicera den mest lämpliga legeringen i en viss design väljer designers den i enlighet med kraven på styrka, fluiditet, elasticitet, etc., såväl som stabiliteten hos dessa egenskaper i det erforderliga temperaturintervallet. Därefter beräknas den erforderliga mängden metall, som krävs för produktion av produkter från den. För att göra detta måste du beräkna baserat på dess specifika vikt. Detta värde är konstant - detta är en av de viktigaste egenskaperna hos metaller och legeringar, som praktiskt taget sammanfaller med densitet. Att beräkna det är enkelt: du måste dela vikten (P) av en metallbit i fast form med dess volym (V). Det resulterande värdet betecknas γ, och det mäts i Newton per kubikmeter.

Specifik gravitationsformel:

Baserat på det faktum att vikt är massa gånger acceleration fritt fall, får vi följande:

Nu om måttenheterna för specifik vikt. Ovanstående Newton per kubikmeter avser SI-systemet. Om det metriska CGS-systemet används, mäts detta värde i dyn per kubikcentimeter. I MKSS-systemet används följande enhet för att beteckna specifik vikt: kilogram-kraft per kubikmeter. Ibland är det acceptabelt att använda gram-kraft per kubikcentimeter - denna enhet ligger utanför alla metriska system. Huvudförhållandena erhålls enligt följande:

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

På vilket sätt större värde specifik vikt, desto tyngre metall. För lätt aluminium detta värde är ganska litet - i SI-enheter är det lika med 2,69808 g / cm 3 (till exempel för stål är det 7,9 g / cm3). Aluminium, liksom dess legeringar, är i hög efterfrågan idag, och dess produktion växer ständigt. Detta är trots allt en av de få metaller som behövs för industrin, vars tillgång finns i jordskorpan. Genom att känna till den specifika vikten av aluminium kan du beräkna vilken produkt som helst från den. För att göra detta finns det en bekväm metallräknare, eller så kan du manuellt beräkna genom att ta värdena för den specifika vikten av den önskade aluminiumlegering från tabellen nedan.

Det är dock viktigt att tänka på att detta är den teoretiska vikten av valsade produkter, eftersom innehållet av tillsatser i legeringen inte är strikt definierat och kan variera inom små gränser, då vikten av valsade produkter av samma längd, men olika tillverkare eller partier kan skilja sig, naturligtvis är denna skillnad liten, men den finns.

Här är några räkneexempel:

Exempel 1. Beräkna vikten av A97 aluminiumtråd med en diameter på 4 mm och en längd på 2100 meter.

Låt oss bestämma tvärsnittsarean för cirkeln S \u003d πR 2 betyder S \u003d 3,1415 2 2 \u003d 12,56 cm 2

Låt oss bestämma vikten på rullade produkter med vetskap om att den specifika vikten för varumärket A97 \u003d 2,71 g / cm 3

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

Total trådvikt 71,47 kg

Exempel 2. Vi beräknar vikten av en cirkel gjord av aluminiumkvalitet AL8 med en diameter på 60 mm och en längd av 150 cm i mängden 24 stycken.

Låt oss bestämma tvärsnittsarean för cirkeln S \u003d πR 2 betyder S \u003d 3,1415 3 2 \u003d 28,26 cm 2

Vi bestämmer vikten på valsade produkter med vetskap om att den specifika vikten för varumärket AL8 \u003d 2,55 g / cm 3

Det finns ingen sådan person som inte har sett den gula metallen i hela sitt liv. Det finns flera mineraler som finns i naturen utseende liknar gul metall. Men som man säger, "Allt som glittrar är inte guld." För att inte förväxla ädelmetallen med andra material är det nödvändigt att känna till guldets densitet.

Ädelmetalldensitet

Molekylär struktur av guld.

En av de viktiga egenskaperna hos en ädelmetall är dess densitet. Densiteten av guld mäts i kg m3.

Specifik vikt är en mycket viktig egenskap för guld. Detta tas vanligtvis inte med i beräkningen, eftersom smycken: ringar, örhängen, hängen är mycket lätta. Men om du håller ett kilo göt av äkta gul metall i händerna kan du se att det är väldigt tungt. Den betydande densiteten av guld underlättar dess utvinning. Således säkerställer spolning vid slussar en hög nivå av guldåtervinning från tvättade stenar.

Densiteten av guld är 19,3 gram per kubikcentimeter.

Det betyder att om du tar en viss volym ädelmetall kommer den att väga nästan 20 gånger mer än samma volym vanligt vatten. En tvåliters plastflaska med gyllene sand väger cirka 32 kg. Från 500 gram ädelmetall kan du lägga ut en kub med en sida på 18,85 mm.

Densitetstabell av guld av olika prover och färger.

Densiteten för det ursprungliga guldet är flera enheter lägre än den för den redan renade metallen och kan variera från 18 till 18,5 gram per kubikcentimeter.

583 guld är mindre tät, eftersom denna legering består av olika metaller.

Hemma kan du själv bestämma guldets densitet. För att göra detta är det nödvändigt att väga ädelmetallprodukten på vanliga vågar, där divisionsvärdet bör vara minst 1 gram. Därefter måste behållaren med volymens markering fyllas med en vätska, i detta fall vatten, i vilken smyckena ska sänkas. Försiktighet måste iakttas så att vätskan inte börjar rinna över.

Därefter mäter vi hur mycket volymen vätska har förändrats efter att guldprodukten sänkts ner i behållaren. Enligt en speciell formel känd från skolbänken beräknar vi densiteten: massa dividerat med volym.

Man måste komma ihåg att en ädelmetallprodukt inte består av rent guld, så det är nödvändigt att göra en justering för legeringsprovets densitet.

Hur man skiljer äkta gul metall från en falsk

På det här ögonblicket både på den ryska och utländska marknaden finns det en mycket stor andel förfalskat guld. Det finns en enorm risk att skaffa guldsmycken som innehåller upp till 5% av den ädla metallen eller utan den alls. De grundläggande reglerna när du köper guld hjälper dig att inte känna dig lurad.

Till att börja med bör du inspektera produkten väl. Den måste ha ett prov på sig. Dessutom bör den inte bestå av sneda siffror eller ett utsmetat märke. Annars är detta det första tecknet på en förfalskning.

Ett exempel på ett enhetligt kännetecken för guldföremål.

Nästa tecken på en falsk är fel sida av ädelmetallsmyckena. Den måste vara lika välgjord som framsidan, annars är det en lågkvalitativ produkt. Det är också möjligt att bestämma kvaliteten på en produkt med en sådan egenskap som densiteten av guld, men det är omöjligt att utföra ett sådant experiment i en butik.

Det finns också en sådan metod för bestämning som ett hållfasthetstest. Det är sant att det inte alltid är möjligt att skrapa ett guldföremål framför säljaren, så denna metod kan inte implementeras.

Jodkontroll.

Följande kemiska metoder kan fungera som bra sätt att fastställa kvaliteten på en produkt. Du kan droppa lite jod på de gula metallsmyckena. Om fläcken är mörk i färgen kan vi med säkerhet tala om kvaliteten på den erbjudna produkten. Bordsvinäger kan också hjälpa. Om ädelmetallen har mörknat efter tre minuter i den, kan du säkert ta produkten till en deponi.

Klorguld kan vara till stor hjälp för att bestämma kvaliteten. Från kemins gång blev det känt inte bara guldets densitet, utan också det faktum att det inte kan ingå i några kemiska reaktioner. Därför, om det, efter att ha applicerat klorguld på ädelmetallen, började försämras, är detta en riktig bluff och placera den i papperskorgen.

En av de mest bra sätt skydd mot förvärv av förfalskade varor är köp av ädelmetallprodukter i välkända specialbutiker.

I det här fallet är det stor sannolikhet att köpa en verkligt högkvalitativ produkt. Låt priset i dem är lite högre än i olika butiker och marknader, men kvaliteten är värt det. Annars kan du köpa en falsk produkt och ångra mycket pengarna som sparats.

tvillingar av guld

I naturen finns det flera metaller som har samma densitet som guld. Dessa är uran, som är radioaktivt, och volfram. Det är billigare än den gula metallen, men densiteten av volfram och guld är nästan densamma, skillnaden är tre tiondelar. Det som skiljer volfram från guld är att det har en annan färg och är mycket hårdare än den gula metallen. Rent guld är väldigt mjukt och kan lätt skrapas med en nagel.

En falsk guldtacka fylld med volfram från insidan.

Det faktum att densiteten av element som volfram och guld är densamma är mycket attraktivt för förfalskare. De ersätter guldtackor med volfram av liknande densitet och vikt och täcker med ett tunt lager av ädelmetall ovanpå. Samtidigt gör den höga kostnaden för den gula metallen volfram mer populärt bland ungdomar. Volframprodukter är mycket billigare och mer reptåliga.

Blydensitet

Ju renare guld, desto mindre hårt är det, så innan den gula metallen bites för att kontrollera. Den här metoden opålitliga. Dekorationen kan vara gjord av bly täckt med ett mycket tunt lager guld. Och bly har också en mjuk struktur. Du kan försöka repa smyckena inte från framsidan, och basmetall kan hittas under ett mycket tunt lager av ädelmetall.

Tätheten hos elementet i det periodiska systemet - bly och dess motsvarighet - guld är annorlunda. Blydensiteten är mycket mindre än guld och är 11,34 gram per kubikcentimeter. Således, om vi tar den gula metallen och blyet av samma volym, kommer massan av guld att vara mycket större än blyets.

Vitt guld är en legering av en gul ädelmetall med platina eller andra metaller som ger den en vit, eller snarare matt, silverfärg. Det finns en åsikt i vardagen att "vitt guld" är ett av namnen på platina, men det är inte så. Den här typen av guld kostar lite mer än vanligt. Till utseendet liknar vit metall silver, vilket är mycket billigare. Tätheten av sådana element i det periodiska systemet som guld och silver är annorlunda. Hur skiljer man vitt guld från silver? Dessa ädelmetaller har olika densitet.

Silver är det minst täta materialet av alla som beaktas i artikeln.

Densiteten av guld är större än densiteten för silver. Dess densitet är 10,49 gram per kubikcentimeter. Silver är mycket mjukare än vit metall. Därför, om du håller en silverprodukt på ett vitt ark, kommer ett spår att finnas kvar. Om du gör samma sak med vit ädelmetall, kommer det inte att finnas några spår.