Aliuminio ir vario stalo tankis. Vario savitasis tankis ir savitasis sunkis. Apskaičiuokite svorį naudodami specifinio svorio vertę

APIBRĖŽIMAS

Laisva forma aliuminio yra sidabriškai baltas (1 pav.) lengvasis metalas. Jis lengvai ištraukiamas į vielą ir susukamas į plonus lakštus.

Kambario temperatūroje aliuminis nesikeičia ore, o tik todėl, kad jo paviršius yra padengtas plona oksido plėvele, kuri turi labai stiprų apsauginį poveikį.

Ryžiai. 1. Aliuminis. Išvaizda.

Aliuminis pasižymi dideliu lankstumu ir dideliu elektros laidumu, maždaug 0,6 vario elektrinio laidumo. Taip yra dėl jo panaudojimo gaminant elektros laidus (kurie skerspjūviu, užtikrinančiu vienodą elektros laidumą, yra pusė vario svorio). Žemiau esančioje lentelėje pateiktos svarbiausios aliuminio konstantos:

1 lentelė. Aliuminio fizinės savybės ir tankis.

Aliuminio paplitimas gamtoje

Trumpas aliuminio cheminių savybių ir tankio aprašymas

Kaitinamas smulkiai susmulkintas aliuminis, jis stipriai dega ore. Jo sąveika su siera vyksta panašiai. Derinys su chloru ir bromu vyksta įprastoje temperatūroje, o su jodu - kaitinant. Esant labai aukštai temperatūrai, aliuminis taip pat tiesiogiai jungiasi su azotu ir anglimi. Priešingai, jis nesąveikauja su vandeniliu.

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3;

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

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3;

2Al + 2S = Al 2S 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, H 2 atmosferoje);

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

Aliuminis beveik visiškai atsparus vandeniui. Labai atskiesti ir labai koncentruoti azoto ir sieros rūgščių tirpalai aliuminio beveik neveikia, o esant vidutinei šių rūgščių koncentracijai, jis palaipsniui ištirpsta.

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;

8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O.

Aliuminis atsparus acto ir fosforo rūgštims. Grynas metalas taip pat gana atsparus druskos rūgščiai, tačiau jame ištirpsta paprastas techninis metalas. Aliuminis lengvai tirpsta stipriuose šarmuose:

2Al + 2NaOH + 6H 2O = 3H2 + 2Na.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Šiandien sukurta daug sudėtingų konstrukcijų ir prietaisų, kuriuose naudojami skirtingų savybių metalai ir jų lydiniai. Tam, kad konkrečioje konstrukcijoje būtų naudojamas tinkamiausias lydinys, projektuotojai jį parenka atsižvelgdami į stiprumo, takumo, elastingumo ir kt., taip pat šių charakteristikų stabilumo reikalavimus reikiamame temperatūrų diapazone. Toliau apskaičiuojamas reikiamas metalo kiekis, kurio reikia gaminiams iš jo pagaminti. Norėdami tai padaryti, turite atlikti skaičiavimus pagal jo savitąjį svorį. Ši vertė yra pastovi – tai viena iš pagrindinių metalų ir lydinių charakteristikų, praktiškai sutampančių su tankiu. Tai lengva apskaičiuoti: reikia padalyti kieto metalo gabalo svorį (P) iš jo tūrio (V). Gauta vertė žymima γ ir matuojama niutonais kubiniame metre.

Specifinio sunkio formulė:

Remdamiesi tuo, kad svoris yra masė, padauginta iš gravitacijos pagreičio, gauname:

Dabar apie savitojo svorio matavimo vienetus. Minėti niutonai kubiniame metre yra SI sistemoje. Jei naudojama GHS metrinė sistema, ši vertė matuojama dynais kubiniame centimetre. Norint nurodyti savitąjį svorį MKSS sistemoje, naudojamas šis vienetas: kilogramas-jėga kubiniam metrui. Kartais priimtina naudoti gramo jėgą kubiniam centimetrui - šis vienetas yra už visų metrinių sistemų ribų. Pagrindiniai santykiai yra tokie:

1 dinas/cm3 = 1,02 kg/m3 = 10 n/m3.

Kuo didesnis savitasis sunkis, tuo metalas sunkesnis. Lengvam aliuminiui ši reikšmė gana maža – SI vienetais ji lygi 2,69808 g/cm3 (pavyzdžiui, plienui lygi 7,9 g/cm3). Aliuminis, kaip ir jo lydiniai, šiandien yra labai paklausūs, o jo gamyba nuolat auga. Juk tai vienas iš nedaugelio pramonei reikalingų metalų, kurių pasiūla yra žemės plutoje. Žinodami aliuminio savitąjį svorį, galite apskaičiuoti bet kurį iš jo pagamintą gaminį. Tam yra patogus metalinis skaičiuotuvas arba galite atlikti skaičiavimą rankiniu būdu, paimdami norimo aliuminio lydinio savitąjį svorį iš toliau pateiktos lentelės.

Tačiau svarbu atsižvelgti į tai, kad tai yra teorinis valcuotų gaminių svoris, nes priedų kiekis lydinyje nėra griežtai apibrėžtas ir gali svyruoti nedideles ribose, tada tokio paties ilgio valcuotų gaminių svoris, bet skirtingų gamintojų ar partijos gali skirtis, žinoma šis skirtumas nedidelis, bet jis yra.

Štai keletas skaičiavimo pavyzdžių:

1 pavyzdys. Apskaičiuokite 4 mm skersmens ir 2100 metrų ilgio A97 aliuminio vielos svorį.

Nustatykime apskritimo skerspjūvio plotą S=πR 2 reiškia S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Nustatykime valcuotų gaminių svorį žinodami, kad A97 markės savitasis svoris = 2,71 g/cm 3

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

Iš viso vielos svoris 71,47 kg

Pavyzdys 2. Apskaičiuokite 60 mm skersmens ir 150 cm ilgio apskritimo, pagaminto iš AL8 aliuminio, svorį 24 vnt.

Nustatykime apskritimo skerspjūvio plotą S=πR 2 reiškia S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Nustatykime valcuoto gaminio svorį žinodami, kad AL8 markės savitasis svoris = 2,55 g/cm 3

Vario (gryno), kurio paviršius turi rausvą atspalvį, o lūžio vietoje rausvą atspalvį, tankis yra didelis. Atitinkamai, šis metalas taip pat turi didelį savitąjį svorį. Dėl savo unikalių savybių, pirmiausia puikių elektrinių savybių, varis aktyviai naudojamas elektroninių ir elektros sistemų elementų bei kitos paskirties gaminių gamybai. Be gryno vario, jo mineralai taip pat turi didelę reikšmę daugeliui pramonės šakų. Nepaisant to, kad gamtoje yra daugiau nei 170 rūšių tokių mineralų, tik 17 iš jų buvo aktyviai panaudoti.

Vario tankio vertė

Šio metalo tankis, kurį galima peržiūrėti specialioje lentelėje, yra lygus 8,93 * 10 3 kg/m 3. Taip pat lentelėje galite pamatyti kitą, ne mažiau svarbią už tankį, būdingą variui: jo savitąjį svorį, kuris taip pat yra 8,93, bet matuojamas gramais cm 3. Kaip matote, variui šio parametro reikšmė sutampa su tankio verte, tačiau nemanykite, kad tai būdinga visiems metalams.

Šio ir bet kurio kito metalo tankis, matuojamas kg/m3, tiesiogiai veikia iš šios medžiagos pagamintų gaminių masę. Tačiau norint nustatyti būsimo gaminio, pagaminto iš vario ar jo lydinių, pavyzdžiui, žalvario, masę, patogiau naudoti jų savitojo svorio vertę, o ne tankį.

Specifinio svorio skaičiavimas

Šiandien sukurta daugybė ne tik tankio, bet ir savitojo svorio matavimo bei skaičiavimo metodų ir algoritmų, kurie leidžia nustatyti šį svarbų parametrą net ir be lentelių pagalbos. Žinodami savitąjį svorį, kuris skiriasi tarp skirtingų ir grynų metalų, taip pat tankio vertę, galite efektyviai parinkti medžiagas dalių gamybai su nurodytais parametrais. Labai svarbu tokias priemones atlikti projektuojant prietaisus, kuriuose planuojama naudoti vario ir jo lydinių dalis.

Savitasis svoris, kurio vertę (taip pat ir tankį) galima pamatyti lentelėje, yra gaminio, pagaminto iš metalo arba iš bet kurios kitos vienalytės medžiagos, svorio ir tūrio santykis. Šis ryšys išreiškiamas formule γ = P/V, kur raidė γ reiškia savitąjį svorį.

Savitasis sunkis ir tankis, kurie iš esmės yra skirtingos metalo charakteristikos, neturėtų būti painiojami, nors jie turi tą pačią reikšmę variui.

Žinodami vario savitąjį svorį ir naudodami formulę šiai vertei γ = P/V apskaičiuoti, galite nustatyti skirtingo skerspjūvio vario ruošinio masę. Norėdami tai padaryti, reikia padauginti vario savitąjį sunkio vertę ir atitinkamo ruošinio tūrį, o tai nėra ypač sunku apskaičiuoti.

Savitojo svorio vienetai

Skirtingose ​​matavimo sistemose vario savitajam sunkiui išreikšti naudojami skirtingi vienetai.

• GHS sistemoje šis parametras matuojamas 1 dyne/cm3.
• SI sistemoje naudojamas 1n/m3 matavimo vienetas.
• MKSS sistemoje naudojamas 1 kg/m 3 matavimo vienetas.

Jei susiduriate su skirtingais šio vario ar jo lydinių parametro matavimo vienetais, juos nesunku konvertuoti į vieną kitą. Norėdami tai padaryti, galite naudoti paprastą perskaičiavimo formulę, kuri atrodo taip: 0,1 dyne/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Apskaičiuokite svorį naudodami specifinio svorio vertę

Norėdami apskaičiuoti ruošinio svorį, turite nustatyti jo skerspjūvio plotą, tada padauginti jį iš detalės ilgio ir savitojo svorio.

Apskaičiuokime strypo, pagaminto iš vario-nikelio lydinio MNZH5-1, kurio skersmuo 30 milimetrų, o ilgis 50 metrų, svorį.

Skerspjūvio plotą apskaičiuojame pagal formulę S = πR 2, todėl: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Žinodami vario-nikelio lydinio MNZH5-1 savitąjį svorį, kuris lygus 8,7 g/cm 3, gauname: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gramai = 307,458 kg

Apskaičiuokime 28 vario lydinio M2 lakštų, kurių storis 6 mm, o matmenys 1500x2000 mm, svorį.

Vieno lapo tūris bus: V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

Dabar, žinant, kad 1 cm 3 vario M3 savitasis svoris yra 8,94 g/cm 3, galime sužinoti vieno lakšto svorį: M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

Visų 28 valcuotų lakštų masė bus: M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Apskaičiuokime kvadratinio strypo, pagaminto iš BrNHK vario lydinio, kurio ilgis 8 metrai ir kraštinės dydis 30 mm, svorį.

Nustatykime viso valcuoto gaminio tūrį: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

Nurodyto karščiui atsparaus lydinio savitasis svoris yra 8,85 g/cm 3, todėl bendras valcuoto gaminio svoris bus: M = 7200 · 8,85 = 63720 gramų = 63,72 kg

Naudodamiesi metalų ir lydinių tankių lentele galite apskaičiuoti jūsų pasirinkto gaminio reikiamo ilgio svorį. Tai būtina tais atvejais, kai sąmatoje skaičiuojamas visas asortimentas, o pardavimas vykdomas pagal svorį. Be to, žinodami specifinį metalų tankį iš lentelės, galite apskaičiuoti konstrukcijos svorį susumavę kiekvieno elemento, įtraukto į jo sudėtį, masę. Tokio skaičiavimo poreikis atsiranda renkantis transportą tam tikros konstrukcijos transportavimui. Lentelėje esantis metalų tankis leidžia apskaičiuoti lydinio, kurio sudėtis žinoma procentais, tankį. Žinant bet kurios dalies masę ir medžiagą, galima apskaičiuoti jos tūrį.