Tabulka ukazuje termofyzikální vlastnosti mědi v závislosti na teplotě v rozmezí od 50 do 1600 stupňů Kelvina.

Hustota mědi je 8933 kg/m3 (nebo 8,93 g/cm3) při pokojové teplotě. Měď je téměř čtyřikrát těžší a . Tyto kovy budou plavat na povrchu tekuté mědi. Hodnoty hustoty mědi v tabulce jsou uvedeny v jednotkách kg/m 3 .

Závislost hustoty mědi na její teplotě je uvedena v tabulce. Je třeba poznamenat, že hustota mědi se při zahřívání snižuje, a to jak jako pevný kov, tak jako tekutá měď. Pokles hustoty tohoto kovu je způsoben jeho rozpínáním při zahřívání - objem mědi se zvětšuje. Je třeba poznamenat, že tekutá měď má hustotu asi 8000 kg/m3 při teplotách do 1300°C.

Tepelná vodivost mědi je 401 W/(m deg) při pokojové teplotě, což je poměrně vysoká hodnota, která je srovnatelná s .

Při 1357K (1084°C) přechází měď do kapalného stavu, což se v tabulce projevuje prudkým poklesem hodnoty součinitele tepelné vodivosti mědi. To je jasné Tepelná vodivost tekuté mědi je téměř dvakrát nižší než u pevného kovu.

Tepelná vodivost mědi má při zahřívání tendenci klesat, ale při teplotách nad 1400 K se hodnota tepelné vodivosti opět začíná zvyšovat.

Tabulka popisuje následující termofyzikální vlastnosti mědi při různých teplotách:

• hustota mědi, kg/m3;
• měrná tepelná kapacita, J/(kg deg);
• tepelná difuzivita, m 2 /s;
• tepelná vodivost mědi, W/(m K);
• Lorentzova funkce;
• poměr tepelné kapacity.

Termofyzikální vlastnosti mědi: CTE a měrná tepelná kapacita mědi

Měď má relativně vysoké teplo tání a varu: měrné teplo tání mědi je 213 kJ/kg; měrné teplo varu mědi je 4800 kJ/kg.

Níže uvedená tabulka ukazuje některé termofyzikální vlastnosti mědi v závislosti na teplotě v rozsahu od 83 do 1473 K. Hodnoty vlastností mědi jsou uvedeny při normálním atmosférickém tlaku. Je třeba poznamenat, že Měrná tepelná kapacita mědi je 381 J/(kg deg) při pokojové teplotě a tepelná vodivost mědi je 395 W/(m deg) při teplotě 20 °C.

Z hodnot koeficientu tepelné roztažnosti a tepelné kapacity mědi v tabulce je vidět, že zahřívání tohoto kovu vede ke zvýšení těchto hodnot. Například tepelná kapacita mědi se při teplotě 900 °C rovná 482 J/(kg deg).

Tabulka ukazuje následující termofyzikální vlastnosti mědi:

• hustota mědi, kg/m3;
• měrná tepelná kapacita mědi, kJ/(kg K);
• součinitel tepelné vodivosti mědi, W/(m deg);
• elektrický odpor, Ohm;
• lineární koeficient tepelné roztažnosti (CTE), 1/st.

Prameny:
1.
2. .

Dnes bylo vyvinuto mnoho složitých struktur a zařízení, které využívají kovy a jejich slitiny s různými vlastnostmi. Pro použití nejvhodnější slitiny v konkrétní struktuře ji konstruktéři 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 potřebné pro výrobu výrobků z něj. K tomu je třeba provést výpočet na základě jeho specifické hmotnosti. Tato hodnota je konstantní - to je jedna z hlavních charakteristik kovů a slitin, která se prakticky shoduje s hustotou. Je snadné to vypočítat: musíte vydělit hmotnost (P) kusu pevného kovu jeho objemem (V). Výsledná hodnota je označena γ a je měřena v Newtonech na metr krychlový.

Vzorec specifické hmotnosti:

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

Nyní o jednotkách měření specifické hmotnosti. Výše uvedené Newtony na metr krychlový jsou v soustavě SI. Pokud se použije metrický systém GHS, pak se tato hodnota měří v dynech na krychlový centimetr. K označení specifické hmotnosti v systému MKSS se používá následující jednotka: kilogram-síla na metr krychlový. Někdy je přijatelné použít gram-sílu na krychlový centimetr - tato jednotka leží mimo všechny metrické systémy. Základní vztahy jsou následující:

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

Čím vyšší je hodnota specifické hmotnosti, tím je kov těžší. U lehkého hliníku je tato hodnota poměrně malá - v jednotkách SI se rovná 2,69808 g/cm3 (např. u oceli je to 7,9 g/cm3). Hliník, stejně jako jeho slitiny, je dnes velmi žádaný a jeho produkce neustále roste. Koneckonců je to jeden z mála kovů potřebných pro průmysl, jehož zásoby jsou v zemské kůře. Znáte-li specifickou hmotnost hliníku, můžete vypočítat jakýkoli produkt z něj vyrobený. K tomu je k dispozici pohodlná kovová kalkulačka, nebo můžete výpočet provést ručně tím, že z níže uvedené tabulky převezmete specifickou hmotnost požadované hliníkové slitiny.

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

Zde je několik příkladů výpočtu:

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

Určíme plochu průřezu kruhu S=πR 2 znamená S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Stanovme hmotnost válcovaných výrobků s vědomím, že měrná hmotnost třídy A97 = 2,71 g/cm 3

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

Celkový váha drátu 71,47 kg

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

Určíme plochu průřezu kruhu S=πR 2 znamená S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Stanovme hmotnost válcovaného výrobku s vědomím, že měrná hmotnost třídy AL8 = 2,55 g/cm 3

V tabulce je uvedena hustota kovů a slitin a také koeficient NA poměr jejich hustoty k . Hustota kovů a slitin v tabulce je uvedena v g/cm 3 pro teplotní rozsah od 0 do 50°C.

Udává se hustota kovů, např. beryllium Be, vanad V, vizmut Bi, gallium Ga, hafnium Hf, germanium Ge, indium In, kadmium Cd, kobalt Co, palladium Pd, platina Pt, rhenium Re, rhodium Rh, rubidium Rb, ruthenium Ru, Ag, stroncium Sr antimon Sb, thalium Tl, tantal Ta, telur Te, chrom Cr, zirkonium Zr.

Hustota hliníkových slitin a kovových třísek:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Sypná hmotnost třísek: jemně drcené hliníkové třísky, jemné ocelové třísky, velké ocelové třísky, litinové třísky. Poznámka: Hustota třísek v tabulce je uvedena v t/m3.

Hustota hořčíku a slitin mědi: tvářené slitiny hořčíku: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; licí slitiny hořčíku: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; slitiny mědi a zinku () odlévání: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2; slitiny měď-zinek zpracované tlakem: L96, L90, L85, L80, L70, L68, L63, L60, LA77-2, LAZ60-1-1, LAN59-3-2, LZhMts59-1-1, LN65-5, LM-58-2, LM-A57-3-1.

Hustota bronzu různých jakostí: bez cínu, tlakově zpracované: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; beryliové bronzy: BrB2, BrBNT1,9, BrBNT1,7; cínový bronz deformovatelný: Br0F8,0-0,3, Br0F7-0,2, Br0F6,5-0,4, Br0F6,5-0,15, Br0F4-0,25, Br0Ts4-3, Br0TSS4-4-2, 5, Br0TSS4-4-4; slévárenské bronzy cínu: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; bezcínové odlévací bronzy: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Hustota slitin niklu a zinku:, zpracováno tlakem: NK0,2, NMTs2,5, NMTs5, NMTsAK2-2-1, NH9,5, MNMts43-0,5, NMTs-40-1,5, MNZhMts30-1-1, MNZh5-1, MN19, 16, MNTs15 -20, MNA 13-3, MNA6-1,5, MNMts3-12; antifrikční slitiny zinku: TsAM9-1,5L, TsAM9-1,5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Hustota oceli, litiny a babbittu:, ocelolitina, rychlořezná ocel s obsahem wolframu 5...18%; litina proti tření, tvárná a vysokopevnostní litina, šedá litina; cínové a olověné babbity: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Uveďme názorné příklady hustoty různých kovů a slitin. Podle tabulky je to jasné lithiový kov má nejnižší hustotu, je považován za nejlehčí kov, jehož hustota je ještě nižší - hustota tohoto kovu je 0,53 g/cm 3 nebo 530 kg/m 3 . Který kov má nejvyšší hustotu? Kov s nejvyšší hustotou je osmium. Hustota tohoto vzácného kovu je 22,59 g/cm3 neboli 22590 kg/m3.

Je třeba také poznamenat, že hustota drahých kovů je poměrně vysoká. Například hustota takových těžkých kovů jako je zlato je 21,5 a 19,3 g/cm3. Další informace o hustotě a bodu tání kovů jsou uvedeny v.

Slitiny mají také široký rozsah hustot. Mezi lehké slitiny patří slitiny hořčíku a slitiny hliníku. Hustota hliníkových slitin je vyšší. Mezi slitiny s vysokou hustotou patří slitiny mědi, jako je mosaz a bronz, stejně jako babbitt.

Hustota mědi (čisté), jejíž povrch má načervenalý odstín a na lomu narůžovělý odstín, je vysoká. V souladu s tím má tento kov také významnou specifickou hmotnost. Pro své jedinečné vlastnosti, především vynikající elektrické vlastnosti, se měď aktivně využívá k výrobě prvků elektronických a elektrických systémů, ale i výrobků pro jiné účely. Kromě čisté mědi mají pro mnohá odvětví velký význam i její minerály. 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 cm 3. Jak vidíte, pro měď se hodnota tohoto parametru shoduje s hodnotou hustoty, ale nemyslete si, že je to typické pro všechny kovy.

Hustota tohoto a jakéhokoli jiného kovu, měřená v kg/m3, 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

Pro měření a výpočet nejen hustoty, ale i měrné hmotnosti bylo dnes vyvinuto mnoho metod a algoritmů, které umožňují určit tento důležitý parametr i bez pomoci tabulek. Se znalostí specifické hmotnosti, která se liší mezi různými a čistými kovy, a také hodnoty hustoty, můžete efektivně vybírat materiály pro výrobu dílů s danými 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 vidět v tabulce, je poměr hmotnosti výrobku vyrobeného z kovu nebo jiného homogenního materiálu k jeho objemu. Tento vztah vyjadřuje vzorec γ = P/V, kde písmeno γ označuje měrnou hmotnost.

Měrná hmotnost a hustota, které jsou ze své podstaty rozdílnými vlastnostmi kovu, by se neměly zaměňovat, i když pro měď mají stejný význam.

Znáte-li specifickou hmotnost mědi a pomocí vzorce pro výpočet této hodnoty γ = P/V, můžete určit hmotnost měděného předvalku s jiným průřezem. K tomu je nutné vynásobit hodnotu měrné hmotnosti pro měď a objem příslušného obrobku, což není nijak zvlášť obtížné určit výpočtem.

Jednotky měrné hmotnosti

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

• V systému GHS se tento parametr měří v 1 dyne/cm3.
• Systém SI používá měrnou jednotku 1n/m3.
• Systém MKSS používá měrnou jednotku 1 kg/m3.

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 dyn/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Vypočítejte hmotnost 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 50 metrů.

Plochu průřezu vypočítáme pomocí vzorce S = πR 2, tedy: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Když známe měrnou hmotnost slitiny mědi a niklu MNZH5-1, která se rovná 8,7 g/cm 3, získáme: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gramů = 307,458 kg

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

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

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

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

Vypočítejme hmotnost čtvercové tyče ze slitiny mědi BrNHK o délce 8 metrů a velikosti strany 30 mm.

Určíme objem celého válcovaného výrobku: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

Měrná hmotnost uvedené žáruvzdorné slitiny je 8,85 g/cm 3, proto celková hmotnost válcovaného výrobku bude: M = 7200 · 8,85 = 63720 gramů = 63,72 kg

Všechny kovy mají určité fyzikální a mechanické vlastnosti, které ve skutečnosti určují jejich specifickou hmotnost. Pro určení, jak vhodná je konkrétní slitina železné nebo nerezové oceli pro výrobu, se vypočítá měrná hmotnost válcovaného kovu. Všechny kovové výrobky, které mají stejný objem, ale jsou vyrobeny z různých kovů, například železa, mosazi nebo hliníku, mají různou hmotnost, která je přímo závislá na jejich objemu. Jinými slovy, poměr objemu slitiny k její hmotnosti - měrné hustotě (kg/m3) je konstantní hodnota, která bude pro danou látku charakteristická. Hustota slitiny se vypočítá pomocí speciálního vzorce a přímo souvisí s výpočtem měrné hmotnosti kovu.

Měrná hmotnost kovu je poměr hmotnosti homogenního tělesa této látky k objemu kovu, tzn. toto je hustota, v referenčních knihách se měří v kg/m3 nebo g/cm3. Odtud můžete vypočítat vzorec pro zjištění hmotnosti kovu. Chcete-li to zjistit, musíte vynásobit referenční hodnotu hustoty objemem.

V tabulce jsou uvedeny hustoty neželezných kovů a železného železa. Tabulka je rozdělena do skupin kovů a slitin, kde pod každým názvem je uvedena jakost podle GOST a odpovídající hustota v g/cm3 v závislosti na bodu tání. Pro určení fyzikální hodnoty měrné hustoty v kg/m3 je potřeba vynásobit tabulkovou hodnotu v g/cm3 číslem 1000. Takto například zjistíte, jaká je hustota železa – 7850 kg/m3.

Nejtypičtějším železným kovem je železo. Hodnotu hustoty 7,85 g/cm3 lze považovat za specifickou hmotnost železného kovu na bázi železa. Mezi železné kovy v tabulce patří železo, mangan, titan, nikl, chrom, vanad, wolfram, molybden a slitiny železa na jejich bázi, například nerezová ocel (hustota 7,7-8,0 g/cm3), černá ocel (hustota 7,85 g /cm3) se používá především litina (hustota 7,0-7,3 g/cm3). Zbývající kovy jsou považovány za neželezné, stejně jako slitiny na jejich bázi. Neželezné kovy v tabulce zahrnují následující typy:

− lehké - hořčík, hliník;

− ušlechtilé kovy (drahé) - platina, zlato, stříbro a polodrahokamová měď;

− nízkotavitelné kovy – zinek, cín, olovo.

Měrná hmotnost neželezných kovů

Při válcování polotovarů z barevných kovů je stále musíte přesně znát chemické složení, protože na tom závisí jejich fyzikální vlastnosti.
Pokud například hliník obsahuje nečistoty (i v rozmezí 1 %) křemíku nebo železa, pak budou plastické vlastnosti takového kovu mnohem horší.
Dalším požadavkem na válcování neželezných kovů za tepla je extrémně přesné řízení teploty kovu. Například zinek vyžaduje při válcování teplotu přísně 180 stupňů - pokud je o něco vyšší nebo o něco nižší, rozmarný kov prudce ztratí svou tažnost.
Měď je vůči teplotě „věrnější“ (lze ji válcovat na 850 – 900 stupňů), ale vyžaduje, aby tavicí pec měla oxidační (vysoký obsah kyslíku) atmosféru – jinak křehne.

Tabulka měrné hmotnosti kovových slitin

Měrná hmotnost kovů se nejčastěji zjišťuje v laboratorních podmínkách, ale v čisté formě se ve stavebnictví používají velmi zřídka. Mnohem častěji se používají slitiny neželezných kovů a slitiny železných kovů, které se podle měrné hmotnosti dělí na lehké a těžké.

Lehké slitiny jsou aktivně využívány moderním průmyslem díky jejich vysoké pevnosti a dobrým mechanickým vlastnostem při vysokých teplotách. Hlavními kovy těchto slitin jsou titan, hliník, hořčík a berylium. Ale slitiny na bázi hořčíku a hliníku nelze použít v agresivním prostředí a při vysokých teplotách.

Těžké slitiny jsou založeny na mědi, cínu, zinku a olovu. Z těžkých slitin se v mnoha průmyslových odvětvích používá bronz (slitina mědi s hliníkem, slitina mědi s cínem, manganem nebo železem) a mosaz (slitina zinku a mědi). Z těchto druhů slitin jsou vyráběny architektonické díly a sanitární armatury.

Níže uvedená referenční tabulka ukazuje hlavní kvalitativní charakteristiky a měrnou hmotnost nejběžnějších kovových slitin. Seznam poskytuje údaje o hustotě hlavních kovových slitin při okolní teplotě 20 °C.

Hustota kovů a slitin uvedená v tabulce vám pomůže vypočítat hmotnost produktu. Metodou pro výpočet hmotnosti součásti je výpočet jejího objemu, který se pak vynásobí hustotou materiálu, ze kterého je vyroben. Hustota je hmotnost jednoho centimetru krychlového nebo metru krychlového kovu nebo slitiny. Hodnoty hmotnosti vypočítané na kalkulačce pomocí vzorců se mohou lišit od skutečných o několik procent. Není to proto, že by vzorce nebyly přesné, ale proto, že v životě je všechno trochu složitější než v matematice: pravé úhly nejsou úplně v pořádku, kruhy a koule nejsou ideální, deformace obrobku při ohýbání, embosování a zatloukání vede k nerovnosti jeho tloušťky a můžete uvést spoustu dalších odchylek od ideálu. Poslední ránu naší touze po přesnosti přináší broušení a leštění, které vedou k nepředvídatelné ztrátě hmotnosti produktu. Získané hodnoty by proto měly být považovány za orientační.