La tabla muestra las propiedades termofísicas del cobre en función de la temperatura en el rango de 50 a 1600 grados Kelvin.

La densidad del cobre es 8933 kg/m3 (o 8,93 g/cm3) a temperatura ambiente.. El cobre es casi cuatro veces más pesado y. Estos metales flotarán en la superficie del cobre líquido. Los valores de densidad del cobre en la tabla se indican en unidades kg/m 3.

La dependencia de la densidad del cobre de su temperatura se presenta en la tabla. Cabe señalar que la densidad del cobre disminuye cuando se calienta, tanto como metal sólido como como cobre líquido. La disminución de la densidad de este metal se debe a su expansión cuando se calienta: el volumen de cobre aumenta. se debe notar que El cobre líquido tiene una densidad de aproximadamente 8000 kg/m3. a temperaturas de hasta 1300°C.

La conductividad térmica del cobre es 401 W/(m grados) a temperatura ambiente, que es un valor bastante alto comparable a .

A 1357K (1084°C) el cobre pasa a un estado líquido, lo que se refleja en la tabla por una fuerte caída en el valor del coeficiente de conductividad térmica del cobre. Está claro que La conductividad térmica del cobre líquido es casi dos veces menor que la del metal sólido.

La conductividad térmica del cobre tiende a disminuir cuando se calienta, pero a temperaturas superiores a 1400 K el valor de la conductividad térmica comienza a aumentar nuevamente.

La tabla analiza las siguientes propiedades termofísicas del cobre a varias temperaturas:

• densidad del cobre, kg/m3;
• capacidad calorífica específica, J/(kg grados);
• difusividad térmica, m 2 /s;
• conductividad térmica del cobre, W/(m·K);
• función de Lorentz;
• relación de capacidad calorífica.

Propiedades termofísicas del cobre: ​​CTE y capacidad calorífica específica del cobre.

El cobre tiene calores de fusión y de ebullición relativamente altos: el calor específico de fusión del cobre es 213 kJ/kg; El calor específico de ebullición del cobre es 4800 kJ/kg.

La siguiente tabla muestra algunas propiedades termofísicas del cobre dependiendo de la temperatura en el rango de 83 a 1473K. Los valores de las propiedades del cobre se dan a presión atmosférica normal. se debe notar que La capacidad calorífica específica del cobre es 381 J/(kg grados). a temperatura ambiente, y la conductividad térmica del cobre es 395 W/(m grados) a una temperatura de 20°C.

De los valores del coeficiente de expansión térmica y la capacidad calorífica del cobre en la tabla se desprende que calentar este metal conduce a un aumento de estos valores. Por ejemplo, la capacidad calorífica del cobre a una temperatura de 900°C llega a ser igual a 482 J/(kg grados).

La tabla muestra las siguientes propiedades termofísicas del cobre:

• densidad del cobre, kg/m3;
• capacidad calorífica específica del cobre, kJ/(kg·K);
• coeficiente de conductividad térmica del cobre, W/(m grados);
• resistividad eléctrica, Ohm m;
• coeficiente lineal de expansión térmica (CTE), 1/grado.

Fuentes:
1.
2. .

Hoy en día, se han desarrollado muchas estructuras y dispositivos complejos que utilizan metales y sus aleaciones con diferentes propiedades. Para utilizar la aleación más adecuada en una estructura particular, los diseñadores la seleccionan de acuerdo con los requisitos de resistencia, fluidez, elasticidad, etc., así como la estabilidad de estas características en el rango de temperatura requerido. A continuación, se calcula la cantidad requerida de metal que se requiere para la producción de productos a partir de él. Para hacer esto, es necesario realizar un cálculo basado en su gravedad específica. Este valor es constante: esta es una de las principales características de los metales y aleaciones, que prácticamente coincide con la densidad. Es fácil de calcular: es necesario dividir el peso (P) de una pieza de metal sólido por su volumen (V). El valor resultante se denota γ y se mide en Newtons por metro cúbico.

Fórmula de gravedad específica:

Partiendo del hecho de que el peso es la masa multiplicada por la aceleración de la gravedad, obtenemos lo siguiente:

Ahora sobre las unidades de medida de gravedad específica. Los Newtons por metro cúbico anteriores están en el sistema SI. Si se utiliza el sistema métrico GHS, este valor se mide en dinas por centímetro cúbico. Para indicar la gravedad específica en el sistema MKSS, se utiliza la siguiente unidad: kilogramo-fuerza por metro cúbico. A veces es aceptable utilizar gramo-fuerza por centímetro cúbico; esta unidad se encuentra fuera de todos los sistemas métricos. Las relaciones básicas son las siguientes:

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

Cuanto mayor sea el valor de gravedad específica, más pesado será el metal. Para el aluminio ligero, este valor es bastante pequeño: en unidades SI es igual a 2,69808 g/cm3 (por ejemplo, para el acero es igual a 7,9 g/cm3). El aluminio, así como sus aleaciones, tiene una gran demanda en la actualidad y su producción crece constantemente. Al fin y al cabo, se trata de uno de los pocos metales necesarios para la industria y cuya reserva se encuentra en la corteza terrestre. Conociendo el peso específico del aluminio, se puede calcular cualquier producto fabricado con él. Para ello, existe una cómoda calculadora de metales, o puede realizar el cálculo manualmente tomando el peso específico de la aleación de aluminio deseada de la siguiente tabla.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que este es el peso teórico de los productos laminados, ya que el contenido de aditivos en la aleación no está estrictamente definido y puede fluctuar dentro de pequeños límites, entonces el peso de los productos laminados de la misma longitud, pero De diferentes fabricantes o lotes pueden diferir, por supuesto, esta diferencia es pequeña, pero existe.

A continuación se muestran algunos ejemplos de cálculo:

Ejemplo 1. Calcule el peso de un alambre de aluminio A97 con un diámetro de 4 mm y una longitud de 2100 metros.

Determinemos el área de la sección transversal del círculo S=πR 2 significa S=3.1415 2 2 =12.56 cm 2

Determinemos el peso de los productos laminados sabiendo que el peso específico del grado A97 = 2,71 g/cm 3

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

Total peso del cable 71,47 kg

Ejemplo 2. Calcule el peso de un círculo de aluminio AL8 con un diámetro de 60 mm y una longitud de 150 cm en la cantidad de 24 piezas.

Determinemos el área de la sección transversal del círculo S=πR 2 significa S=3.1415 3 2 =28.26 cm 2

Determinemos el peso del producto laminado sabiendo que el peso específico del grado AL8 = 2,55 g/cm 3

La tabla muestra la densidad de metales y aleaciones, así como el coeficiente. A la relación entre su densidad y . La densidad de los metales y aleaciones en la tabla se indica en g/cm 3 para el rango de temperatura de 0 a 50°C.

Se da la densidad de los metales, como por ejemplo: berilio Be, vanadio V, bismuto Bi, galio Ga, hafnio Hf, germanio Ge, indio In, cadmio Cd, cobalto Co, paladio Pd, platino Pt, renio Re, rodio Rh, rubidio Rb, rutenio Ru, Ag, estroncio Sr, antimonio Sb, talio Tl, tantalio Ta, teluro Te, cromo Cr, circonio Zr.

Densidad de aleaciones de aluminio y virutas de metal:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Densidad aparente de las virutas: virutas finas de aluminio trituradas, virutas finas de acero, virutas grandes de acero, virutas de hierro fundido. Nota: la densidad de viruta en la tabla se da en t/m3.

Densidad de aleaciones de magnesio y cobre: aleaciones forjadas de magnesio: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; fundición de aleaciones de magnesio: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; aleaciones de cobre y zinc () fundición: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2; aleaciones de cobre y zinc procesadas por presión: 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.

Densidad del bronce de varios grados: sin estaño, procesado a presión: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; bronces de berilio: BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7; bronce al estaño deformable: 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; bronces de fundición de estaño: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; bronces de fundición sin estaño: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Densidad de las aleaciones de níquel y zinc:, procesado por presión: 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; Aleaciones de zinc antifricción: TsAM9-1.5L, TsAM9-1.5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Densidad del acero, hierro fundido y babbitt:, acero fundido, acero rápido con un contenido de tungsteno del 5...18%; fundición antifricción, fundición maleable y de alta resistencia, fundición gris; Babbits de estaño y plomo: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Demos ejemplos ilustrativos de la densidad de varios metales y aleaciones. Según la tabla está claro que El metal de litio tiene la densidad más baja., se considera el metal más ligero, cuya densidad es aún menor: la densidad de este metal es 0,53 g/cm 3 o 530 kg/m 3 . ¿Qué metal tiene la mayor densidad? El metal con mayor densidad es el osmio. La densidad de este metal raro es de 22,59 g/cm3 o 22590 kg/m3.

También cabe señalar que la densidad de los metales preciosos es bastante alta. Por ejemplo, la densidad de metales pesados ​​como el oro es respectivamente de 21,5 y 19,3 g/cm 3 . Se presenta información adicional sobre la densidad y el punto de fusión de los metales.

Las aleaciones también tienen una amplia gama de densidades. Las aleaciones ligeras incluyen aleaciones de magnesio y aleaciones de aluminio. La densidad de las aleaciones de aluminio es mayor. Las aleaciones de alta densidad incluyen aleaciones de cobre como latón y bronce, así como babbitt.

La densidad del cobre (puro), cuya superficie tiene un tinte rojizo y un tinte rosado en la fractura, es alta. Por consiguiente, este metal también tiene un peso específico importante. Debido a sus propiedades únicas, principalmente excelentes propiedades eléctricas, el cobre se utiliza activamente para la producción de elementos de sistemas electrónicos y eléctricos, así como productos para otros fines. Además del cobre puro, sus minerales también son de gran importancia para muchas industrias. A pesar de que existen más de 170 tipos de estos minerales en la naturaleza, solo 17 de ellos han encontrado un uso activo.

Valor de densidad del cobre

La densidad de este metal, que se puede consultar en una tabla especial, tiene un valor igual a 8,93 * 10 3 kg/m 3. También en la tabla se puede ver otra característica del cobre, no menos importante que la densidad: su peso específico, que también es de 8,93, pero medido en gramos por cm 3. Como puede ver, para el cobre el valor de este parámetro coincide con el valor de densidad, pero no crea que esto es típico de todos los metales.

La densidad de este y de cualquier otro metal, medida en kg/m3, incide directamente en la masa de los productos fabricados con este material. Pero para determinar la masa de un producto futuro hecho de cobre o sus aleaciones, por ejemplo, latón, es más conveniente utilizar el valor de su peso específico en lugar de su densidad.

Cálculo de gravedad específica

Hoy en día, se han desarrollado muchos métodos y algoritmos para medir y calcular no solo la densidad, sino también la gravedad específica, que permiten determinar este importante parámetro incluso sin la ayuda de tablas. Conociendo el peso específico, que difiere entre metales diferentes y puros, así como el valor de densidad, se pueden seleccionar eficazmente materiales para la producción de piezas con parámetros determinados. Es muy importante llevar a cabo este tipo de actividades en la etapa de diseño de dispositivos en los que se prevé utilizar piezas de cobre y sus aleaciones.

La gravedad específica, cuyo valor (así como la densidad) se puede ver en la tabla, es la relación entre el peso de un producto hecho de metal o de cualquier otro material homogéneo y su volumen. Esta relación se expresa mediante la fórmula γ = P/V, donde la letra γ denota gravedad específica.

La gravedad específica y la densidad, que son características inherentemente diferentes de un metal, no deben confundirse, aunque tienen el mismo significado para el cobre.

Conociendo el peso específico del cobre y utilizando la fórmula para calcular este valor γ = P/V, se puede determinar la masa de un tocho de cobre que tiene una sección transversal diferente. Para hacer esto, es necesario multiplicar el valor de gravedad específica del cobre y el volumen de la pieza de trabajo en cuestión, que no es particularmente difícil de determinar mediante cálculo.

Unidades de gravedad específica

Se utilizan diferentes unidades para expresar la gravedad específica del cobre en diferentes sistemas de medición.

• En el sistema GHS, este parámetro se mide en 1 dina/cm3.
• El sistema SI utiliza una unidad de medida de 1n/m3.
• El sistema MKSS utiliza una unidad de medida de 1 kg/m 3.

Si se enfrenta a diferentes unidades de medida para este parámetro del cobre o sus aleaciones, no será difícil convertirlas entre sí. Para hacer esto, puede usar una fórmula de conversión simple, que se ve así: 0,1 dina/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Calcular el peso utilizando el valor de gravedad específica

Para calcular el peso de una pieza de trabajo, es necesario determinar su área de sección transversal y luego multiplicarla por la longitud de la pieza y por el peso específico.

Calculemos el peso de una varilla hecha de aleación de cobre y níquel MNZH5-1, cuyo diámetro es de 30 milímetros y su longitud es de 50 metros.

Calculamos el área de la sección transversal usando la fórmula S = πR 2, por lo tanto: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Conociendo el peso específico de la aleación de cobre-níquel MNZH5-1, que es igual a 8,7 g/cm 3, obtenemos: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gramos = 307,458 kg

Calculemos el peso de 28 láminas de aleación de cobre M2, cuyo espesor es de 6 mm y las dimensiones son 1500x2000 mm.

El volumen de una hoja será: V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

Ahora, sabiendo que el peso específico de 1 cm 3 de cobre M3 es 8,94 g/cm 3, podemos averiguar el peso de una lámina: M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

La masa de las 28 hojas enrolladas será: M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Calculemos el peso de una varilla cuadrada de aleación de cobre BrNHK con una longitud de 8 metros y un tamaño de lado de 30 mm.

Determinemos el volumen de todo el producto laminado: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

El peso específico de la aleación resistente al calor especificada es 8,85 g/cm 3, por lo tanto el peso total del producto laminado será: M = 7200 · 8,85 = 63720 gramos = 63,72 kg

Todos los metales tienen ciertas propiedades físicas y mecánicas que, de hecho, determinan su peso específico. Para determinar qué tan adecuada es para la producción una aleación particular de acero ferroso o inoxidable, se calcula la gravedad específica del metal laminado. Todos los productos metálicos que tienen el mismo volumen, pero que están hechos de metales diferentes, por ejemplo hierro, latón o aluminio, tienen una masa diferente, que depende directamente de su volumen. En otras palabras, la relación entre el volumen de la aleación y su masa - densidad específica (kg/m3) es un valor constante que será característico de una sustancia determinada. La densidad de la aleación se calcula mediante una fórmula especial y está directamente relacionada con el cálculo de la gravedad específica del metal.

La gravedad específica de un metal es la relación entre el peso de un cuerpo homogéneo de esta sustancia y el volumen del metal, es decir, Esta es la densidad, en los libros de referencia se mide en kg/m3 o g/cm3. Desde aquí podrás calcular la fórmula para saber el peso de un metal. Para encontrar esto necesitas multiplicar el valor de densidad de referencia por el volumen.

La tabla muestra las densidades de los metales no ferrosos y del hierro ferroso. La tabla se divide en grupos de metales y aleaciones, donde bajo cada nombre se indica el grado según GOST y la densidad correspondiente en g/cm3, dependiendo del punto de fusión. Para determinar el valor físico de la densidad específica en kg/m3, es necesario multiplicar el valor tabulado en g/cm3 por 1000. Por ejemplo, de esta manera puede averiguar cuál es la densidad del hierro: 7850 kg/m3.

El metal ferroso más típico es el hierro. El valor de densidad, 7,85 g/cm3, puede considerarse el peso específico de un metal ferroso a base de hierro. Los metales ferrosos de la tabla incluyen hierro, manganeso, titanio, níquel, cromo, vanadio, tungsteno, molibdeno y aleaciones ferrosas basadas en ellos, por ejemplo, acero inoxidable (densidad 7,7-8,0 g/cm3), acero negro (densidad 7,85 g /cm3) se utiliza principalmente hierro fundido (densidad 7,0-7,3 g/cm3). El resto de metales se consideran no ferrosos, así como las aleaciones a base de ellos. Los metales no ferrosos de la tabla incluyen los siguientes tipos:

− ligero: magnesio, aluminio;

− metales nobles (preciosos): platino, oro, plata y cobre semiprecioso;

− metales de bajo punto de fusión: zinc, estaño, plomo.

Gravedad específica de los metales no ferrosos.

Al laminar piezas en bruto de metales no ferrosos, aún es necesario conocerlas exactamente composición química, ya que de ello dependen sus propiedades físicas.
Por ejemplo, si el aluminio contiene impurezas (incluso dentro del 1%) de silicio o hierro, las características plásticas de dicho metal serán mucho peores.
Otro requisito para el laminado en caliente de metales no ferrosos es un control extremadamente preciso de la temperatura del metal. Por ejemplo, el zinc requiere una temperatura de estrictamente 180 grados cuando se lamina; si es un poco más alta o un poco más baja, el metal caprichoso perderá bruscamente su ductilidad.
El cobre es más "fiel" a la temperatura (se puede laminar a 850 - 900 grados), pero requiere que el horno de fusión tenga una atmósfera oxidante (alto contenido de oxígeno), de lo contrario se vuelve quebradizo.

Tabla de gravedad específica de aleaciones metálicas.

El peso específico de los metales se determina con mayor frecuencia en condiciones de laboratorio, pero en su forma pura rara vez se utilizan en la construcción. Con mucha más frecuencia se utilizan aleaciones de metales no ferrosos y aleaciones de metales ferrosos, que según su peso específico se dividen en ligeros y pesados.

Las aleaciones ligeras son utilizadas activamente en la industria moderna debido a su alta resistencia y buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. Los principales metales de estas aleaciones son el titanio, el aluminio, el magnesio y el berilio. Pero las aleaciones a base de magnesio y aluminio no se pueden utilizar en entornos agresivos ni a altas temperaturas.

Las aleaciones pesadas se basan en cobre, estaño, zinc y plomo. Entre las aleaciones pesadas, el bronce (una aleación de cobre con aluminio, una aleación de cobre con estaño, manganeso o hierro) y el latón (una aleación de zinc y cobre) se utilizan en muchas industrias. A partir de estos grados de aleaciones se producen piezas arquitectónicas y accesorios sanitarios.

La siguiente tabla de referencia muestra las principales características de calidad y gravedad específica de las aleaciones metálicas más comunes. La lista proporciona datos sobre la densidad de las principales aleaciones metálicas a una temperatura ambiente de 20°C.

La densidad de metales y aleaciones presentada en la tabla le ayudará a calcular el peso del producto. El método para calcular la masa de una pieza consiste en calcular su volumen, que luego se multiplica por la densidad del material del que está hecha. La densidad es la masa de un centímetro cúbico o metro cúbico de un metal o aleación. Los valores de masa calculados en la calculadora mediante fórmulas pueden diferir de los reales en varios por ciento. Esto no se debe a que las fórmulas no sean precisas, sino a que en la vida todo es un poco más complicado que en las matemáticas: los ángulos rectos no son del todo correctos, los círculos y las esferas no son ideales, la deformación de la pieza de trabajo al doblarla, estamparla y martillarla conduce a desigualdad de su espesor , y puedes enumerar muchas más desviaciones del ideal. El golpe final a nuestro deseo de precisión viene con el esmerilado y el pulido, que provocan una pérdida de peso impredecible en el producto. Por tanto, los valores obtenidos deben tratarse como indicativos.