Hustota hliníkového a měděného stolu. Měrná hmotnost a měrná hmotnost mědi. Výpočet hmotnosti pomocí hodnoty specifické hmotnosti

DEFINICE

Ve volné formě hliník je stříbřitě bílý (obr. 1) lehký kov. Snadno se táhne do drátu a válcuje do tenkých plátů.

Při pokojové teplotě se hliník na vzduchu nemění, ale jen proto, že jeho povrch je pokryt tenkým filmem oxidu, který má velmi silný ochranný účinek.

Rýže. 1. Hliník. Vzhled.

Hliník se vyznačuje vysokou kujností a vysokou elektrickou vodivostí, která je přibližně 0,6 elektrické vodivosti mědi. S tím souvisí jeho použití při výrobě elektrických drátů (které jsou s průřezem, který zajišťuje stejnou elektrickou vodivost, dvakrát lehčí než měděné dráty). Nejdůležitější hliníkové konstanty jsou uvedeny v tabulce níže:

Tabulka 1. Fyzikální vlastnosti a hustota hliníku.

Rozšíření hliníku v přírodě

Stručný popis chemických vlastností a hustoty hliníku

Když se jemně rozmělněný hliník zahřeje, prudce hoří na vzduchu. Jeho interakce se sírou probíhá podobně. S chlorem a bromem dochází ke kombinaci již při běžné teplotě, s jódem - při zahřátí. Při velmi vysokých teplotách se hliník také přímo spojuje s dusíkem a uhlíkem. Naopak s vodíkem neinteraguje.

4Al + 3O2 \u003d 2Al203;

2Al + 3F2 = 2AlF3 (to = 600 °C);

2Al + 3Cl2 \u003d 2AlCl3;

2Al + 2S \u003d Al2S3 (t o \u003d 150 - 200 o C);

2Al + N2 \u003d 2AlN (t o \u003d 800 - 1200 o C);

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

4Al + 3C \u003d Al4C3 (t o \u003d 1500 - 1700 °C).

Ve vztahu k vodě je hliník téměř zcela stabilní. Vysoce zředěné, stejně jako velmi koncentrované roztoky kyseliny dusičné a sírové nemají na hliník téměř žádný vliv, při středních koncentracích těchto kyselin se postupně rozpouští.

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

8Al + 30HN03 \u003d 8Al (N03)3 + 3N20 + 15H20.

S ohledem na kyselinu octovou a fosforečnou je hliník stabilní. Čistý kov je také docela stabilní vůči kyselině chlorovodíkové, ale obvyklý technický se v ní rozpouští. Hliník je snadno rozpustný v silných alkáliích:

2Al + 2NaOH + 6H20 = 3H2 + 2Na.

Příklady řešení problémů

PŘÍKLAD 1

PŘÍKLAD 2

Dnes bylo vyvinuto mnoho složitých struktur a zařízení, které využívají kovy a jejich slitiny s různými vlastnostmi. Aby bylo možné aplikovat nejvhodnější slitinu v konkrétním provedení, konstruktéři ji vybírají v souladu s požadavky na pevnost, tekutost, elasticitu atd. a také na stabilitu těchto charakteristik v požadovaném teplotním rozsahu. Dále se vypočítá požadované množství kovu, které je potřeba pro výrobu výrobků z něj. Chcete-li to provést, musíte vypočítat na základě jeho specifické hmotnosti. Tato hodnota je konstantní - to je jedna z hlavních charakteristik kovů a slitin, která se prakticky shoduje s hustotou. Výpočet je jednoduchý: musíte vydělit hmotnost (P) kusu kovu v pevné formě jeho objemem (V). Výsledná hodnota je označena γ a je měřena v Newtonech na metr krychlový.

Vzorec specifické gravitace:

Na základě skutečnosti, že hmotnost je hmotnost vynásobená zrychlením volného pádu, dostaneme následující:

Nyní o jednotkách měření specifické hmotnosti. Výše uvedené Newtony na metr krychlový se vztahují k soustavě SI. Pokud je použit metrický systém CGS, pak se tato hodnota měří v dynech na krychlový centimetr. V systému MKSS se k označení specifické hmotnosti používá následující jednotka: kilogram-síla na metr krychlový. Někdy je přijatelné použít gram-sílu na krychlový centimetr - tato jednotka leží mimo všechny metrické systémy. Hlavní poměry se získají takto:

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

Čím vyšší je specifická hmotnost, tím je kov těžší. U lehkého hliníku je tato hodnota docela malá - v jednotkách SI je 2,69808 g / cm 3 (například u oceli je to 7,9 g / cm 3). Hliník, stejně jako jeho slitiny, je dnes velmi žádaný a jeho produkce neustále roste. Vždyť jde o jeden z mála kovů potřebných pro průmysl, jehož zásoba je v zemské kůře. Znáte-li specifickou hmotnost hliníku, můžete z něj vypočítat jakýkoli produkt. K tomu je k dispozici pohodlná kalkulačka kovu nebo můžete vypočítat ručně převzetím hodnot měrné hmotnosti požadované hliníkové slitiny z tabulky níže.

Je však důležité vzít v úvahu, že se jedná o teoretickou hmotnost válcovaných výrobků, protože obsah přísad ve slitině není přesně definován a může se lišit v malých mezích, pak hmotnost válcovaných výrobků stejné délky, ale různých výrobců nebo šarže se mohou lišit, tento rozdíl je samozřejmě malý, ale existuje.

Zde je několik příkladů výpočtu:

Příklad 1. Vypočítejte hmotnost hliníkového drátu A97 o průměru 4 mm a délce 2100 metrů.

Pojďme určit plochu průřezu kruhu S \u003d πR 2 znamená S \u003d 3,1415 2 2 \u003d 12,56 cm 2

Pojďme určit hmotnost válcovaných výrobků s vědomím, že měrná hmotnost značky A97 \u003d 2,71 g / cm 3

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

Celkový váha drátu 71,47 kg

Příklad 2. Vypočteme hmotnost kruhu z hliníku třídy AL8 o průměru 60 mm a délce 150 cm v počtu 24 kusů.

Pojďme určit plochu průřezu kruhu S \u003d πR 2 znamená S \u003d 3,1415 3 2 \u003d 28,26 cm 2

Hmotnost válcovaných výrobků určujeme s vědomím, že měrná hmotnost značky AL8 \u003d 2,55 g / cm 3

Hustota mědi (čisté), jejíž povrch má načervenalý a ve zlomu narůžovělý odstín, je vysoká. V souladu s tím má tento kov také významnou specifickou hmotnost. Pro své jedinečné vlastnosti, především vynikající elektrické a elektrické vlastnosti, se měď aktivně využívá k výrobě prvků elektronických a elektrických systémů, ale i výrobků pro jiné účely. Kromě čisté mědi mají její minerály velký význam pro mnoho průmyslových odvětví. Navzdory skutečnosti, že v přírodě existuje více než 170 druhů takových minerálů, pouze 17 z nich našlo aktivní využití.

Hodnota hustoty mědi

Hustota tohoto kovu, kterou lze zobrazit ve speciální tabulce, má hodnotu rovnou 8,93 * 10 3 kg / m3. Také v tabulce můžete vidět další, neméně důležitou, než hustotu, charakteristiku mědi: její specifickou hmotnost, která je také 8,93, ale měřena v gramech na cm3. Jak vidíte, pro měď se hodnota tohoto parametru shoduje s hodnotou hustoty, ale neměli byste si myslet, že je to typické pro všechny kovy.

Hustota tohoto a jakéhokoli jiného kovu, měřená v kg / m 3, přímo ovlivňuje hmotnost výrobků vyrobených z tohoto materiálu. Ale pro určení hmotnosti budoucího produktu vyrobeného z mědi nebo jejích slitin, například z mosazi, je vhodnější použít hodnotu jejich specifické hmotnosti než hustotu.

Výpočet specifické hmotnosti

K dnešnímu dni bylo vyvinuto mnoho metod a algoritmů pro měření a výpočet nejen hustoty, ale i měrné hmotnosti, které umožňují určit tento důležitý parametr i bez pomoci tabulek. Se znalostí měrné hmotnosti, která se pro různé a čisté kovy liší, a také hodnoty hustoty, je možné efektivně vybírat materiály pro výrobu dílů se zadanými parametry. Je velmi důležité provádět taková opatření ve fázi návrhu zařízení, ve kterých se plánuje použití dílů vyrobených z mědi a jejích slitin.

Měrná hmotnost, jejíž hodnotu (stejně jako hustotu) lze také zobrazit v tabulce, je poměr hmotnosti výrobku vyrobeného jak z kovu, tak z jakéhokoli jiného homogenního materiálu k jeho objemu. Tento poměr je vyjádřen vzorcem γ=P/V, kde písmeno γ označuje měrnou hmotnost.

Měrná hmotnost a hustota by neměly být zaměňovány, což jsou ze své podstaty odlišné vlastnosti kovu, ačkoli mají stejnou hodnotu pro měď.

Při znalosti měrné hmotnosti mědi a pomocí vzorce pro výpočet této hodnoty γ=P/V je možné určit hmotnost měděného bloku s různým průřezem. K tomu je nutné vynásobit hodnotu měrné hmotnosti pro měď a objem příslušného obrobku, což není nijak zvlášť obtížné výpočtem určit.

Jednotky specifické hmotnosti

Pro vyjádření měrné hmotnosti mědi v různých měřicích systémech se používají různé jednotky.

• V systému CGS se tento parametr měří v 1 dynu / cm3.
• V soustavě SI je měrnou jednotkou 1n/m3.
• Systém MKSS používá měrnou jednotku 1 kg/m 3 .

Pokud se setkáváte s různými jednotkami měření pro tento parametr mědi nebo jejích slitin, není těžké je navzájem převést. K tomu můžete použít jednoduchý převodní vzorec, který vypadá takto: 0,1 dyne / cm 3 \u003d 1 n / m 3 \u003d 0,102 kg / m 3.

Výpočet hmotnosti pomocí hodnoty specifické hmotnosti

Chcete-li vypočítat hmotnost obrobku, musíte určit jeho plochu průřezu a poté ji vynásobit délkou součásti a specifickou hmotností.

Vypočítejme hmotnost tyče ze slitiny mědi a niklu MNZh5-1, jejíž průměr je 30 milimetrů a délka je 50 metrů.

Plocha průřezu se vypočítá podle vzorce S \u003d πR 2, tedy: S \u003d 3,1415 15 2 \u003d 706,84 mm 2 \u003d 7,068 cm 2

Když známe měrnou hmotnost slitiny mědi a niklu MNZh5-1, což je 8,7 g / cm 3, dostaneme: M \u003d 7,068 8,7 5000 \u003d 307458 gramů \u003d 307,458 kg

Vypočítejme hmotnost 28 plechů měděné slitiny M2, jejichž tloušťka je 6 mm a rozměry jsou 1500x2000 mm.

Objem jednoho listu bude: V \u003d 6 1500 2000 \u003d 18000000 mm 3 \u003d 18000 cm 3

Nyní, když víme, že měrná hmotnost 1 cm 3 mědi třídy M3 je 8,94 g / cm 3, můžeme zjistit hmotnost jednoho listu: M \u003d 8,94 18000 \u003d 160920 g \u003d 160,92 kg

Hmotnost všech 28 válcovaných plechů bude: M = 160,92 28 = 4505,76 kg

Vypočítejme hmotnost tyče čtvercového průřezu ze slitiny mědi BrNKhK o délce 8 metrů a velikosti strany 30 mm.

Pojďme určit objem všech válcovaných výrobků: V \u003d 3 3 800 \u003d 7200 cm 3

Specifická hmotnost specifikované žáruvzdorné slitiny je 8,85 g / cm 3, takže celková hmotnost válcovaných výrobků bude: M \u003d 7200 8,85 \u003d 63720 gramů \u003d 63,72 kg

Pomocí tabulky hustoty kovů a slitin můžete vypočítat hmotnost požadované délky vámi zvoleného válcovaného výrobku. To je nutné v případech, kdy se v odhadu počítá celý sortiment na délku a prodej se provádí na váhu. Také, když znáte specifickou hustotu kovů z tabulky, můžete vypočítat hmotnost struktury sečtením hmotnosti každého prvku obsaženého v jejím složení. Potřeba takového výpočtu vzniká při výběru dopravy pro přepravu tohoto provedení. Hustota kovů v tabulce umožňuje vypočítat hustotu slitiny, jejíž složení je známé jako procento. Při znalosti hmotnosti a materiálu jakékoli části je možné vypočítat její objem.