Удельная плотность и удельный вес меди. Плотность алюминия Плотность алюминия и дерева

Расчет удельного веса меди

Как известно, за последние сотни лет прогресс шагнул достаточно далеко, что, в свою очередь, позволило развиваться многим отраслям промышленности по всему миру. Не осталось в стороне и металлургическое производство, так как наука подарила этой отрасли множество технологий, методик расчета и в том числе возможность измерения удельного веса металлов.

Поскольку различные медные сплавы различны по своему составу, а также по физическим и химически свойствам, это дает возможность для каждого изделия или детали подбирать необходимый сплав. Для расчета веса требуемого для производства проката, необходимо знать удельный вес соответствующей марки.

Формула для измерения удельного веса металла

Удельным весом называется отношение веса P однородного металла из определённого сплава к объёму этого сплава. Обозначается удельный вес символом γ и его ни в коем случае нельзя путать с плотностью. Хотя значения плотности и удельного веса как меди, так и других металлов очень часто одинаковы, стоит помнить, что это действительно не во всех условиях.

Таким образом, для расчета удельного веса меди используется формула γ=Р/V

А для расчета веса определенного размера медного проката, площадь его поперечного сечения умножается на удельный вес и на длину.

Единицы измерения удельного веса

Чтобы измерить удельный вес медных и других сплавов могут использоваться следующие еденицы измерения:

в системе СГС - 1 дин/см 3 ,

в системе СИ - 1 н/м 3 ,

в системе МКСС - 1 кГ/м 3 .

Данные единицы связаны между собой определённым соотношением, которое выглядит так:

0,1 дин/см 3 = 1 н/м3 = 0,102 кГ/м 3 .

Способы расчёт удельного веса меди

1. Использование специального на нашем сайте,

2. Расчёт при помощи формул, площади поперечного сечения проката, а затем умножение на удельный вес марки и на длинну.

Пример 1: расчитаем вес медных листов толщиной 4 мм, размером 1000х2000 мм в количестве 24 штуки из медного сплава М2

Посчитаем объем одного листа V = 4·1000·2000 = 8000000 мм 3 = 8000 см 3

Зная, что удельный вес 1 см 3 меди марки М3 = 8,94 гр/см 3

Посчитаем вес одного листа проката M = 8,94·8000 = 71520 гр = 71,52 кг

Итого масса всего проката М = 71,52·24 = 1716,48 кг

Пример 2: расчитаем вес медного прутка Д 32 мм общей длиной 100 метров из медно-никелевого сплава МНЖ5-1

Площадь сечения прутка диаметром 32 мм S=πR 2 значит S=3,1415·16 2 =803,84 мм 2 = 8,03 см 2

Определим вес всего проката, зная что удельный вес медно-никелевого сплава МНЖ5-1 = 8,7 гр/см 3

Итого М = 8,0384·8,7·10000=699340,80 грамм = 699,34 кг

Пример 3: расчитаем вес медного квадрата со стороной 20 мм длиной 7,4 метра из медного жаропрочного сплава БрНХК

Найдем объем проката V = 2·2·740 = 2960 см 3

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката . Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе - удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа - 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности - 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие - магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) - платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления
Наименование металла, обозначение	Атомный вес	Температура плавления, °C	Удельный вес, г/куб.см
Цинк Zn (Zinc)	65,37	419,5	7,13
Алюминий Al (Aluminium)	26,9815	659	2,69808
Свинец Pb (Lead)	207,19	327,4	11,337
Олово Sn (Tin)	118,69	231,9	7,29
Медь Cu (Сopper)	63,54	1083	8,96
Титан Ti (Titanium)	47,90	1668	4,505
Никель Ni (Nickel)	58,71	1455	8,91
Магний Mg (Magnesium)	24	650	1,74
Ванадий V (Vanadium)	6	1900	6,11
Вольфрам W (Wolframium)	184	3422	19,3
Хром Cr (Chromium)	51,996	1765	7,19
Молибден Mo (Molybdaenum)	92	2622	10,22
Серебро Ag (Argentum)	107,9	1000	10,5
Тантал Ta (Tantal)	180	3269	16,65
Железо Fe (Iron)	55,85	1535	7,85
Золото Au (Aurum)	197	1095	19,32
Платина Pt (Platina)	194,8	1760	21,45

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов - если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера - иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Список сплавов металлов	Плотность сплавов (кг/м 3)
Адмиралтейская латунь - Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)	8525
Алюминиевая бронза - Aluminum Bronze (3-10% алюминия)	7700 - 8700
Баббит - Antifriction metal	9130 -10600
Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) - Beryllium Copper	8100 - 8250
Дельта металл - Delta metal	8600
Желтая латунь - Yellow Brass	8470
Фосфористые бронзы - Bronze - phosphorous	8780 - 8920
Обычные бронзы - Bronze (8-14% Sn)	7400 - 8900
Инконель - Inconel	8497
Инкалой - Incoloy	8027
Ковкий чугун - Wrought Iron	7750
Красная латунь (мало цинка) - Red Brass	8746
Латунь, литье - Brass - casting	8400 - 8700
Латунь, прокат - Brass - rolled and drawn	8430 - 8730
Легкиесплавыалюминия - Light alloy based on Al	2560 - 2800
Легкиесплавымагния - Light alloy based on Mg	1760 - 1870
Марганцовистая бронза - Manganese Bronze	8359
Мельхиор - Cupronickel	8940
Монель - Monel	8360 - 8840
Нержавеющая сталь - Stainless Steel	7480 - 8000
Нейзильбер - Nickel silver	8400 - 8900
Припой 50% олово/ 50% свинец - Solder 50/50 Sn Pb	8885
Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников = штейн с содержанием 72-78% Cu - White metal	7100
Свинцовые бронзы, Bronze - lead	7700 - 8700
Углеродистая сталь - Steel	7850
Хастелой - Hastelloy	9245
Чугуны - Cast iron	6800 - 7800
Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) - Electrum	8400 - 8900

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность - это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Рассчитанные на калькуляторе по формулам значения массы могут отличаться от реальных на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы - не совсем прямые, круг и сфера - не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям следует относиться как к ориентировочным.

Приведена таблица плотности жидкостей при различных температурах и атмосферном давлении для наиболее распространенных жидкостей. Значения плотности в таблице соответствует указанным температурам, допускается интерполяция данных.

Множество веществ способны находится в жидком состоянии. Жидкости – вещества различного происхождения и состава, которые обладают текучестью, — они способны изменять свою форму под действием некоторых сил. Плотность жидкости – это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает.

Рассмотрим примеры плотности некоторых жидкостей. Первое вещество, которое приходит в голову при слове «жидкость» — это вода. И это вовсе не случайно, ведь вода является самой распространённой субстанцией на планете, и поэтому её можно принять за идеал.

Равна 1000 кг/м 3 для дистиллированной и 1030 кг/м 3 для морской воды. Поскольку данная величина тесно взаимосвязана с температурой, стоит отметить, что данное «идеальное» значение получено при +3,7°С. Плотность кипящей воды будет несколько меньше – она равна 958,4 кг/м 3 при 100°С. При нагревании жидкостей их плотность, как правило, уменьшается.

Плотность воды близка по значению различным продуктам питания. Это такие продукты, как: раствор уксуса, вино, 20%-ные сливки и 30%-ная сметана. Отдельные продукты оказываются плотнее, к примеру, яичный желток — его плотность равна 1042 кг/м 3 . Плотнее воды оказывается, например, : ананасовый сок – 1084 кг/м 3 , виноградный сок – до 1361 кг/м 3 , апельсиновый сок — 1043 кг/м 3 , кока-кола и пиво – 1030 кг/м 3 .

Многие вещества по плотности уступают воде. К примеру, спирты оказываются гораздо легче воды. Так плотность равняется 789 кг/м 3 , бутилового – 810 кг/м 3 , метилового — 793 кг/м 3 (при 20°С). Отдельные виды топлива и масла обладают ещё более низкими значениями плотности: нефть — 730-940 кг/м 3 , бензин — 680-800 кг/м 3 . Плотность керосина составляет около 800 кг/м 3 , — 879 кг/м 3 , мазута – до 990 кг/м 3 .

Плотность жидкостей — таблица при различных температурах

Жидкость	Температура, °С	Плотность жидкости, кг/м 3
Анилин	0…20…40…60…80…100…140…180	1037…1023…1007…990…972…952…914…878
(ГОСТ 159-52)	-60…-40…0…20…40…80…120	1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Ацетон C 3 H 6 O	0…20	813…791
Белок куриного яйца	20	1042
	20	680-800
	7…20…40…60	910…879…858…836
Бром	20	3120
Вода	0…4…20…60…100…150…200…250…370	999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Вода морская	20	1010-1050
Вода тяжелая	10…20…50…100…150…200…250	1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Водка	0…20…40…60…80	949…935…920…903…888
Вино крепленое	20	1025
Вино сухое	20	993
Газойль	20…60…100…160…200…260…300	848…826…801…761…733…688…656
	20…60…100…160…200…240	1260…1239…1207…1143…1090…1025
ГТФ (теплоноситель)	27…127…227…327	980…880…800…750
Даутерм	20…50…100…150…200	1060…1036…995…953…912
Желток яйца куры	20	1029
Карборан	27	1000
	20	802-840
Кислота азотная HNO 3 (100%-ная)	-10…0…10…20…30…40…50	1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Кислота пальмитиновая C 16 H 32 O 2 (конц.)	62	853
Кислота серная H 2 SO 4 (конц.)	20	1830
Кислота соляная HCl (20%-ная)	20	1100
Кислота уксусная CH 3 COOH (конц.)	20	1049
Коньяк	20	952
Креозот	15	1040-1100
	37	1050-1062
Ксилол C 8 H 10	20	880
Купорос медный (10%)	20	1107
Купорос медный (20%)	20	1230
Ликер вишневый	20	1105
Мазут	20	890-990
Масло арахисовое	15	911-926
Масло машинное	20	890-920
Масло моторное Т	20	917
Масло оливковое	15	914-919
(рафинир.)	-20…20…60…100…150	947…926…898…871…836
Мед (обезвоженный)	20	1621
Метилацетат CH 3 COOCH 3	25	927
	20	1030
Молоко сгущенное с сахаром	20	1290-1310
Нафталин	230…250…270…300…320	865…850…835…812…794
Нефть	20	730-940
Олифа	20	930-950
Паста томатная	20	1110
Патока вареная	20	1460
Патока крахмальная	20	1433
ПАБ	20…80…120…200…260…340…400	990…961…939…883…837…769…710
Пиво	20	1008-1030
ПМС-100	20…60…80…100…120…160…180…200	967…934…917…901…884…850…834…817
ПЭС-5	20…60…80…100…120…160…180…200	998…971…957…943…929…902…888…874
Пюре яблочное	0	1056
(10%-ный)	20	1071
Раствор поваренной соли в воде (20%-ный)	20	1148
Раствор сахара в воде (насыщенный)	0…20…40…60…80…100	1314…1333…1353…1378…1405…1436
Ртуть	0…20…100…200…300…400	13596…13546…13350…13310…12880…12700
Сероуглерод	0	1293
Силикон (диэтилполисилоксан)	0…20…60…100…160…200…260…300	971…956…928…900…856…825…779…744
Сироп яблочный	20	1613
Скипидар	20	870
(жирность 30-83%)	20	939-1000
Смола	80	1200
Смола каменноугольная	20	1050-1250
Сок апельсиновый	15	1043
Сок виноградный	20	1056-1361
Сок грейпфрутовый	15	1062
Сок томатный	20	1030-1141
Сок яблочный	20	1030-1312
Спирт амиловый	20	814
Спирт бутиловый	20	810
Спирт изобутиловый	20	801
Спирт изопропиловый	20	785
Спирт метиловый	20	793
Спирт пропиловый	20	804
Спирт этиловый C 2 H 5 OH	0…20…40…80…100…150…200	806…789…772…735…716…649…557
Сплав натрий-калий (25%Na)	20…100…200…300…500…700	872…852…828…803…753…704
Сплав свинец-висмут (45%Pb)	130…200…300…400…500..600…700	10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
жидкое	20	1350-1530
Сыворотка молочная	20	1027
Тетракрезилоксисилан (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si	10…20…60…100…160…200…260…300…350	1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Тетрахлордифенил C 12 H 6 Cl 4 (арохлор)	30…60…150…250…300	1440…1410…1320…1220…1170
	0…20…50…80…100…140	886…867…839…810…790…744
Топливо дизельное	20…40…60…80…100	879…865…852…838…825
Топливо карбюраторное	20	768
Топливо моторное	20	911
Топливо РТ		836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Топливо Т-1	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Топливо Т-2	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Топливо Т-6	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Топливо Т-8	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Топливо ТС-1	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Углерод четыреххлористый (ЧХУ)	20	1595
Уроторопин C 6 H 12 N 2	27	1330
Фторбензол	20	1024
Хлорбензол	20	1066
Этилацетат	20	901
Этилбромид	20	1430
Этилиодид	20	1933
Этилхлорид	0	921
Эфир	0…20	736…720
Эфир Гарпиуса	27	1100

Низкими показателями плотности отличаются такие жидкости, как: скипидар 870 кг/м 3 ,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Плотность вещества - это отношение его массы к объему:

M / V, [г/см 3 , кг/м 3 ]

Плотность твердого вещества - это справочная величина. Плотность меди равна 9,0 г/см 3 . В элементарном состоянии медь представляет собой металл красного цвета (рис.1). Её важнейшие константы представлены в таблице ниже:

Таблица 1. Физические свойства меди.

Медь характеризуется значительной плотностью, довольно высокой температурой плавления и малой твердостью. Её тягучесть и ковкость исключительно велика: медь можно вытянуть в проволоку диаметром в 0,001 мм (примерно в 50 раз тоньше человеческого волоса).

Рис. 1. Медь. Внешний вид.

Нахождение меди в природе

По распространенности в природе медь стоит далеко позади соответствующих щелочных металлов. Её содержание в земной коре оценивается величиной порядка 0,003% (масс.). Медь встречается главным образом в виде сернистых соединений и чаще совместно с сернистыми рудами других металлов. Из отдельных минералов меди наиболее важны халькопирит (CuFeS 2) и халькозин (Cu 2 S). Гораздо меньшее промышленное значение имеют кислородсодержащие минералы - куприт (Cu 2 O) и малахит ((CuOH) 2 CO 3).

Краткое описание химических свойств и плотность меди

Медь образует сплавы со многими металлами. В частности, она сплавляется с золотом, серебром и ртутью.

Химическая активность меди невелика. На воздухе она постоянно покрывается плотной зеленовато-серой пленкой основных углекислых солей. Соединяется с кислородом под обычным давлением и при нагревании:

4Cu + O 2 = 2CuO;

2Cu + O 2 = 2CuO.

Не реагирует с водородом, азотом и углеродом даже при высоких температурах.

При обычной температуре медь медленно соединяется с галогенами хлором, бромом и йодом:

Cu + Cl 2 = CuCl 2 ;

Cu + Br 2 = CuBr 2 .

Медь - слабый восстановитель; не реагирует с водой и разбавленной хлороводородной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода или цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», халькогенами и оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.

Решение

Медь не реагирует с соляной кислотой, поскольку стоит в ряду активности металлов после водорода, т.е. выделение водорода происходит только в результате взаимодействия кислоты с железом.

Запишем уравнение реакции:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 .

Найдем количество вещества водорода:

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

Согласно уравнению реакции:

n(H 2) = n(Fe) = 0,25 моль.

Найдем массу железа:

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

Рассчитаем массовые доли металлов в смеси:

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

w(Cu) = 100% - w(Fe) =100 - 70 = 30%.

Ответ