Le tableau montre les propriétés thermophysiques du cuivre en fonction de la température comprise entre 50 et 1 600 degrés Kelvin.

La densité du cuivre est de 8933 kg/m3 (soit 8,93 g/cm3) à température ambiante. Le cuivre est presque quatre fois plus lourd et . Ces métaux flotteront à la surface du cuivre liquide. Les valeurs de densité du cuivre dans le tableau sont indiquées en unités kg/m3.

La dépendance de la densité du cuivre sur sa température est présentée dans le tableau. Il convient de noter que la densité du cuivre diminue lorsqu’il est chauffé, tant sous forme de métal solide que sous forme de cuivre liquide. La diminution de la densité de ce métal est due à sa dilatation lorsqu'il est chauffé - le volume de cuivre augmente. Il convient de noter que le cuivre liquide a une densité d'environ 8 000 kg/m3à des températures allant jusqu'à 1300°C.

La conductivité thermique du cuivre est de 401 W/(m deg)à température ambiante, ce qui est une valeur assez élevée et comparable à .

À 1357K (1084°C), le cuivre passe à l'état liquide, ce qui se traduit dans le tableau par une forte baisse de la valeur du coefficient de conductivité thermique du cuivre. Il est clair que La conductivité thermique du cuivre liquide est presque deux fois inférieure à celle du métal solide.

La conductivité thermique du cuivre a tendance à diminuer lorsqu'il est chauffé, mais à des températures supérieures à 1 400 K, la valeur de conductivité thermique recommence à augmenter.

Le tableau présente les propriétés thermophysiques suivantes du cuivre à différentes températures :

• densité du cuivre, kg/m3 ;
• capacité thermique spécifique, J/(kg deg);
• diffusivité thermique, m 2 /s ;
• conductivité thermique du cuivre, W/(m K) ;
• Fonction de Lorentz ;
• rapport de capacité thermique.

Propriétés thermophysiques du cuivre : CTE et capacité thermique spécifique du cuivre

Le cuivre a des chaleurs de fusion et d'ébullition relativement élevées : la chaleur spécifique de fusion du cuivre est de 213 kJ/kg ; La chaleur spécifique d’ébullition du cuivre est de 4 800 kJ/kg.

Le tableau ci-dessous montre quelques propriétés thermophysiques du cuivre en fonction de la température comprise entre 83 et 1473K. Les valeurs des propriétés du cuivre sont données à pression atmosphérique normale. Il convient de noter que La capacité thermique spécifique du cuivre est de 381 J/(kg deg)à température ambiante, et la conductivité thermique du cuivre est de 395 W/(m deg) à une température de 20°C.

D'après les valeurs du coefficient de dilatation thermique et de la capacité thermique du cuivre dans le tableau, on peut voir que le chauffage de ce métal entraîne une augmentation de ces valeurs. Par exemple, la capacité thermique du cuivre à une température de 900°C devient égale à 482 J/(kg deg).

Le tableau montre les propriétés thermophysiques suivantes du cuivre :

• densité du cuivre, kg/m3 ;
• capacité thermique spécifique du cuivre, kJ/(kg K) ;
• coefficient de conductivité thermique du cuivre, W/(m deg) ;
• résistivité électrique, Ohm m ;
• coefficient linéaire de dilatation thermique (CTE), 1/deg.

Sources:
1.
2. .

Aujourd'hui, de nombreuses structures et dispositifs complexes ont été développés qui utilisent des métaux et leurs alliages aux propriétés différentes. Pour utiliser l'alliage le plus adapté dans une structure particulière, les concepteurs le sélectionnent en fonction des exigences de résistance, de fluidité, d'élasticité, etc., ainsi que de stabilité de ces caractéristiques dans la plage de température requise. Ensuite, la quantité de métal requise pour la fabrication de produits à partir de celui-ci est calculée. Pour ce faire, vous devez effectuer un calcul basé sur sa densité. Cette valeur est constante - c'est l'une des principales caractéristiques des métaux et alliages, coïncidant pratiquement avec la densité. Le calcul est simple : il faut diviser le poids (P) d'un morceau de métal solide par son volume (V). La valeur résultante est notée γ et se mesure en Newtons par mètre cube.

Formule de densité spécifique :

En partant du fait que le poids est la masse multipliée par l’accélération de la gravité, nous obtenons ce qui suit :

Parlons maintenant des unités de mesure de la gravité spécifique. Les Newtons par mètre cube ci-dessus sont dans le système SI. Si le système métrique GHS est utilisé, cette valeur est mesurée en dynes par centimètre cube. Pour indiquer la densité dans le système MKSS, l'unité suivante est utilisée : kilogramme-force par mètre cube. Parfois, il est acceptable d'utiliser le gramme-force par centimètre cube - cette unité se situe en dehors de tous les systèmes métriques. Les relations de base sont les suivantes :

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

Plus la valeur de la densité spécifique est élevée, plus le métal est lourd. Pour l'aluminium léger, cette valeur est assez faible : en unités SI, elle est égale à 2,69808 g/cm3 (par exemple, pour l'acier, elle est égale à 7,9 g/cm3). L'aluminium, ainsi que ses alliages, sont aujourd'hui très demandés et sa production ne cesse de croître. Après tout, c’est l’un des rares métaux nécessaires à l’industrie et dont l’approvisionnement se trouve dans la croûte terrestre. Connaissant la densité de l'aluminium, vous pouvez calculer n'importe quel produit fabriqué à partir de celui-ci. Pour cela, il existe un calculateur de métal pratique, ou vous pouvez effectuer le calcul manuellement en prenant la densité de l'alliage d'aluminium souhaité dans le tableau ci-dessous.

Cependant, il est important de prendre en compte qu'il s'agit du poids théorique des produits laminés, puisque la teneur en additifs dans l'alliage n'est pas strictement définie et peut fluctuer dans de petites limites, alors le poids des produits laminés de même longueur, mais Les produits des différents fabricants ou lots peuvent différer, bien sûr cette différence est petite, mais elle est là.

Voici quelques exemples de calculs :

Exemple 1. Calculez le poids d'un fil d'aluminium A97 d'un diamètre de 4 mm et d'une longueur de 2 100 mètres.

Déterminons l'aire de la section transversale du cercle S=πR 2 signifie S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Déterminons le poids des produits laminés sachant que la densité du grade A97 = 2,71 g/cm 3

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

Total poids du fil 71,47 kg

Exemple 2. Calculez le poids d'un cercle en aluminium AL8 d'un diamètre de 60 mm et d'une longueur de 150 cm à raison de 24 pièces.

Déterminons l'aire de la section transversale du cercle S=πR 2 signifie S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Déterminons le poids du produit laminé sachant que la densité du grade AL8 = 2,55 g/cm 3

Le tableau montre la densité des métaux et alliages, ainsi que le coefficient À le rapport de leur densité à . La densité des métaux et alliages dans le tableau est indiquée en g/cm 3 pour la plage de température de 0 à 50°C.

La densité des métaux est donnée, telle que : béryllium Be, vanadium V, bismuth Bi, gallium Ga, hafnium Hf, germanium Ge, indium In, cadmium Cd, cobalt Co, palladium Pd, platine Pt, rhénium Re, rhodium Rh, rubidium Rb, ruthénium Ru, Ag, strontium Sr, antimoine Sb, thallium Tl, tantale Ta, tellure Te, chrome Cr, zirconium Zr.

Densité des alliages d'aluminium et des copeaux métalliques :: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Densité apparente des copeaux : copeaux fins d'aluminium broyés, copeaux fins d'acier, gros copeaux d'acier, copeaux de fonte. Remarque : la densité des copeaux dans le tableau est indiquée en t/m3.

Densité des alliages de magnésium et de cuivre : alliages de magnésium corroyés : MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14 ; alliages de magnésium de coulée : ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12 ; alliages cuivre-zinc () coulée : LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2 ; alliages cuivre-zinc traités par pression : 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.

Densité du bronze de différentes qualités : sans étain, traité sous pression : BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5 ; bronzes au béryllium : BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7 ; bronze d'étain déformable : 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 ; bronzes de fonderie d'étain : Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5 ; bronzes de coulée sans étain : BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Densité des alliages de nickel et de zinc :, traité par pression : 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 ; alliages de zinc antifriction : TsAM9-1.5L, TsAM9-1.5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Densité de l'acier, de la fonte et du régule :, acier moulé, acier rapide avec une teneur en tungstène de 5 à 18 % ; fonte antifriction, fonte malléable et à haute résistance, fonte grise ; Babbits d'étain et de plomb : B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Donnons des exemples illustratifs de la densité de divers métaux et alliages. D'après le tableau, il est clair que le lithium métal a la densité la plus faible, il est considéré comme le métal le plus léger, dont la densité est encore plus faible - la densité de ce métal est de 0,53 g/cm 3 ou 530 kg/m 3 . Quel métal a la densité la plus élevée ? Le métal ayant la densité la plus élevée est l’osmium. La densité de ce métal rare est de 22,59 g/cm3 soit 22590 kg/m3.

Il convient également de noter que la densité des métaux précieux est assez élevée. Par exemple, la densité de métaux lourds comme l'or est respectivement de 21,5 et 19,3 g/cm 3 . Des informations supplémentaires sur la densité et le point de fusion des métaux sont présentées dans.

Les alliages ont également une large gamme de densités. Les alliages légers comprennent les alliages de magnésium et les alliages d'aluminium. La densité des alliages d'aluminium est plus élevée. Les alliages à haute densité comprennent les alliages de cuivre tels que le laiton et le bronze, ainsi que le régule.

La densité du cuivre (pur), dont la surface présente une teinte rougeâtre et une teinte rosâtre à la fracture, est élevée. En conséquence, ce métal a également une densité spécifique importante. En raison de ses propriétés uniques, principalement d'excellentes propriétés électriques, le cuivre est activement utilisé pour la production d'éléments de systèmes électroniques et électriques, ainsi que de produits à d'autres fins. Outre le cuivre pur, ses minéraux revêtent également une grande importance pour de nombreuses industries. Bien qu'il existe dans la nature plus de 170 types de ces minéraux, seuls 17 d'entre eux ont trouvé une utilisation active.

Valeur de densité du cuivre

La densité de ce métal, visible dans un tableau spécial, a une valeur égale à 8,93 * 10 3 kg/m 3. Dans le tableau également, vous pouvez voir une autre caractéristique du cuivre, non moins importante que la densité : sa densité, qui est également de 8,93, mais mesurée en grammes par cm 3. Comme vous pouvez le constater, pour le cuivre, la valeur de ce paramètre coïncide avec la valeur de la densité, mais ne pensez pas que cela soit typique de tous les métaux.

La densité de ce métal, et de tout autre métal, mesurée en kg/m3, affecte directement la masse des produits fabriqués à partir de ce matériau. Mais pour déterminer la masse d'un futur produit en cuivre ou en ses alliages, par exemple le laiton, il est plus pratique d'utiliser la valeur de leur densité plutôt que leur densité.

Calcul de la gravité spécifique

Aujourd'hui, de nombreuses méthodes et algorithmes ont été développés pour mesurer et calculer non seulement la densité, mais également la densité, qui permettent de déterminer ce paramètre important même sans l'aide de tableaux. Connaissant la densité, qui diffère entre les métaux différents et purs, ainsi que la valeur de la densité, vous pouvez sélectionner efficacement des matériaux pour la production de pièces avec des paramètres donnés. Il est très important de prendre de telles mesures dès la phase de conception des appareils dans lesquels il est prévu d'utiliser des pièces en cuivre et ses alliages.

La densité, dont la valeur (ainsi que la densité) est visible dans le tableau, est le rapport entre le poids d'un produit en métal ou en tout autre matériau homogène et son volume. Cette relation est exprimée par la formule γ = P/V, où la lettre γ désigne la densité.

La densité et la densité, qui sont des caractéristiques intrinsèquement différentes d’un métal, ne doivent pas être confondues, bien qu’elles aient la même signification pour le cuivre.

Connaissant la densité du cuivre et en utilisant la formule de calcul de cette valeur γ = P/V, vous pouvez déterminer la masse d'une billette de cuivre ayant une section transversale différente. Pour ce faire, il est nécessaire de multiplier la valeur de la densité du cuivre et le volume de la pièce en question, ce qui n'est pas particulièrement difficile à déterminer par calcul.

Unités de gravité spécifique

Différentes unités sont utilisées pour exprimer la densité du cuivre dans différents systèmes de mesure.

• Dans le système GHS, ce paramètre est mesuré en 1 dyne/cm3.
• Le système SI utilise une unité de mesure de 1n/m3.
• Le système MKSS utilise une unité de mesure de 1 kg/m 3.

Si vous êtes confronté à différentes unités de mesure pour ce paramètre du cuivre ou de ses alliages, il n'est alors pas difficile de les convertir les unes dans les autres. Pour ce faire, vous pouvez utiliser une formule de conversion simple, qui ressemble à ceci : 0,1 dyne/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Calculer le poids en utilisant la valeur de la densité spécifique

Pour calculer le poids de la pièce, vous devez déterminer sa section transversale, puis la multiplier par la longueur de la pièce et par la densité.

Calculons le poids d'une tige en alliage cuivre-nickel MNZH5-1, dont le diamètre est de 30 millimètres et la longueur est de 50 mètres.

Nous calculons l'aire de la section transversale à l'aide de la formule S = πR 2, donc : S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Connaissant la densité de l'alliage cuivre-nickel MNZH5-1, qui est égale à 8,7 g/cm 3, on obtient : M = 7,068 8,7 5000 = 307458 grammes = 307,458 kg

Calculons le poids de 28 feuilles d'alliage de cuivre M2 dont l'épaisseur est de 6 mm et les dimensions sont de 1500x2000 mm.

Le volume d'une feuille sera : V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

Maintenant, sachant que la densité de 1 cm 3 de cuivre M3 est de 8,94 g/cm 3, on peut connaître le poids d'une feuille : M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

La masse des 28 feuilles laminées sera : M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Calculons le poids d'une tige carrée en alliage de cuivre BrNHK d'une longueur de 8 mètres et d'un côté de 30 mm.

Déterminons le volume de l'ensemble du produit laminé : V = 3 3 800 = 7200 cm 3

La densité de l'alliage résistant à la chaleur spécifié est de 8,85 g/cm 3, donc le poids total du produit laminé sera : M = 7 200 · 8,85 = 63 720 grammes = 63,72 kg

Tous les métaux ont certaines propriétés physiques et mécaniques qui déterminent en fait leur densité. Pour déterminer dans quelle mesure un alliage particulier d'acier ferreux ou inoxydable est adapté à la production, la densité du métal laminé est calculée. Tous les produits métalliques qui ont le même volume, mais qui sont fabriqués à partir de métaux différents, par exemple le fer, le laiton ou l'aluminium, ont une masse différente, qui dépend directement de leur volume. En d’autres termes, le rapport entre le volume de l’alliage et sa masse volumique (kg/m3) est une valeur constante qui sera caractéristique d’une substance donnée. La densité de l'alliage est calculée à l'aide d'une formule spéciale et est directement liée au calcul de la densité du métal.

La densité d'un métal est le rapport entre le poids d'un corps homogène de cette substance et le volume du métal, c'est-à-dire c'est la densité, dans les ouvrages de référence elle est mesurée en kg/m3 ou g/cm3. De là, vous pouvez calculer la formule pour connaître le poids d’un métal. Pour le trouver, vous devez multiplier la valeur de densité de référence par le volume.

Le tableau montre les densités des métaux non ferreux et du fer ferreux. Le tableau est divisé en groupes de métaux et d'alliages, où sous chaque nom sont indiqués le grade selon GOST et la densité correspondante en g/cm3, en fonction du point de fusion. Pour déterminer la valeur physique de la densité spécifique en kg/m3, vous devez multiplier la valeur tabulée en g/cm3 par 1000. Par exemple, vous pouvez ainsi découvrir quelle est la densité du fer - 7850 kg/m3.

Le métal ferreux le plus typique est le fer. La valeur de densité – 7,85 g/cm3 peut être considérée comme la densité spécifique du métal ferreux à base de fer. Les métaux ferreux du tableau comprennent le fer, le manganèse, le titane, le nickel, le chrome, le vanadium, le tungstène, le molybdène et les alliages ferreux à base de ceux-ci, par exemple l'acier inoxydable (densité 7,7-8,0 g/cm3), l'acier noir (densité 7,85 g /cm3) la fonte (densité 7,0-7,3 g/cm3) est principalement utilisée. Les métaux restants sont considérés comme non ferreux, ainsi que les alliages qui en sont issus. Les métaux non ferreux dans le tableau comprennent les types suivants :

− léger - magnésium, aluminium ;

− métaux nobles (précieux) - platine, or, argent et cuivre semi-précieux ;

− métaux à bas point de fusion – zinc, étain, plomb.

Densité spécifique des métaux non ferreux

Lorsque vous laminez des flans de métaux non ferreux, vous devez toujours les connaître exactement composition chimique, puisque leurs propriétés physiques en dépendent.
Par exemple, si l'aluminium contient des impuretés (même à moins de 1 %) du silicium ou du fer, les caractéristiques plastiques d'un tel métal seront bien pires.
Une autre exigence du laminage à chaud des métaux non ferreux est un contrôle extrêmement précis de la température du métal. Par exemple, le zinc nécessite une température strictement de 180 degrés lors du laminage - si elle est légèrement supérieure ou légèrement inférieure, le métal capricieux perdra fortement sa ductilité.
Le cuivre est plus « fidèle » à la température (il peut être laminé entre 850 et 900 degrés), mais il nécessite que le four de fusion ait une atmosphère oxydante (à haute teneur en oxygène), sinon il devient cassant.

Tableau de densité des alliages métalliques

La densité des métaux est le plus souvent déterminée en laboratoire, mais sous leur forme pure, ils sont très rarement utilisés dans la construction. Les alliages de métaux non ferreux et les alliages de métaux ferreux, qui selon leur densité sont divisés en légers et lourds, sont beaucoup plus souvent utilisés.

Les alliages légers sont activement utilisés par l'industrie moderne en raison de leur haute résistance et de leurs bonnes propriétés mécaniques à haute température. Les principaux métaux de ces alliages sont le titane, l'aluminium, le magnésium et le béryllium. Mais les alliages à base de magnésium et d'aluminium ne peuvent pas être utilisés dans des environnements agressifs et à haute température.

Les alliages lourds sont à base de cuivre, d'étain, de zinc et de plomb. Parmi les alliages lourds, le bronze (un alliage de cuivre avec de l'aluminium, un alliage de cuivre avec de l'étain, du manganèse ou du fer) et le laiton (un alliage de zinc et de cuivre) sont utilisés dans de nombreuses industries. Les pièces architecturales et les équipements sanitaires sont fabriqués à partir de ces qualités d'alliages.

Le tableau de référence ci-dessous présente les principales caractéristiques de qualité et la densité des alliages métalliques les plus courants. La liste fournit des données sur la densité des alliages métalliques de base à une température ambiante de 20°C.

La densité des métaux et alliages présentée dans le tableau vous aidera à calculer le poids du produit. La méthode pour calculer la masse d’une pièce consiste à calculer son volume, qui est ensuite multiplié par la densité du matériau qui la constitue. La densité est la masse d'un centimètre cube ou d'un mètre cube d'un métal ou d'un alliage. Les valeurs de masse calculées sur une calculatrice à l'aide de formules peuvent différer de plusieurs pour cent des valeurs réelles. Ce n'est pas parce que les formules ne sont pas exactes, mais parce que dans la vie tout est un peu plus compliqué qu'en mathématiques : les angles droits ne sont pas tout à fait droits, les cercles et les sphères ne sont pas idéaux, la déformation de la pièce lors du pliage, du gaufrage et du martelage entraîne inégalité de son épaisseur , et vous pouvez énumérer un tas d'autres écarts par rapport à l'idéal. Le coup final porté à notre désir de précision vient du meulage et du polissage, qui entraînent une perte de poids imprévisible du produit. Par conséquent, les valeurs obtenues doivent être considérées comme indicatives.