A tabela mostra as propriedades termofísicas do cobre dependendo da temperatura na faixa de 50 a 1600 graus Kelvin.

A densidade do cobre é 8.933 kg/m3 (ou 8,93 g/cm3) à temperatura ambiente. O cobre é quase quatro vezes mais pesado e. Esses metais flutuarão na superfície do cobre líquido. Os valores de densidade do cobre na tabela são indicados em unidades kg/m 3.

A dependência da densidade do cobre com sua temperatura é apresentada na tabela. Deve-se notar que a densidade do cobre diminui quando ele é aquecido, tanto como metal sólido quanto como cobre líquido. A diminuição da densidade desse metal se deve à sua expansão quando aquecido - o volume do cobre aumenta. Deve-se notar que o cobre líquido tem uma densidade de cerca de 8.000 kg/m3 em temperaturas de até 1300°C.

A condutividade térmica do cobre é 401 W/(m graus)à temperatura ambiente, que é um valor bastante elevado comparável a.

A 1357K (1084°C) o cobre passa para o estado líquido, o que se reflete na tabela por uma queda acentuada no valor do coeficiente de condutividade térmica do cobre. Está claro que A condutividade térmica do cobre líquido é quase duas vezes menor que a do metal sólido.

A condutividade térmica do cobre tende a diminuir quando é aquecido, mas em temperaturas acima de 1400 K o valor da condutividade térmica começa a aumentar novamente.

A tabela discute as seguintes propriedades termofísicas do cobre em várias temperaturas:

• densidade do cobre, kg/m3;
• capacidade térmica específica, J/(kg graus);
• difusividade térmica, m 2 /s;
• condutividade térmica do cobre, W/(m K);
• Função de Lorentz;
• relação de capacidade térmica.

Propriedades termofísicas do cobre: ​​CTE e capacidade térmica específica do cobre

O cobre tem calores de fusão e ebulição relativamente altos: o calor específico de fusão do cobre é 213 kJ/kg; O calor específico de ebulição do cobre é 4800 kJ/kg.

A tabela abaixo mostra algumas das propriedades termofísicas do cobre dependendo da temperatura na faixa de 83 a 1473K. Os valores das propriedades do cobre são fornecidos à pressão atmosférica normal. Deve-se notar que A capacidade térmica específica do cobre é 381 J/(kg graus)à temperatura ambiente, e a condutividade térmica do cobre é 395 W/(m graus) a uma temperatura de 20°C.

Pelos valores do coeficiente de dilatação térmica e da capacidade calorífica do cobre da tabela verifica-se que o aquecimento deste metal leva a um aumento destes valores. Por exemplo, a capacidade térmica do cobre a uma temperatura de 900°C torna-se igual a 482 J/(kg graus).

A tabela mostra as seguintes propriedades termofísicas do cobre:

• densidade do cobre, kg/m3;
• capacidade calorífica específica do cobre, kJ/(kg K);
• coeficiente de condutividade térmica do cobre, W/(m graus);
• resistividade elétrica, Ohm·m;
• coeficiente linear de expansão térmica (CTE), 1/grau.

Fontes:
1.
2. .

Hoje, foram desenvolvidas muitas estruturas e dispositivos complexos que utilizam metais e suas ligas com propriedades diferentes. Para utilizar a liga mais adequada em uma determinada estrutura, os projetistas a selecionam de acordo com os requisitos de resistência, fluidez, elasticidade, etc., bem como a estabilidade dessas características na faixa de temperatura exigida. Em seguida, é calculada a quantidade necessária de metal necessária para a produção de produtos a partir dele. Para fazer isso, você precisa fazer um cálculo com base em sua gravidade específica. Este valor é constante - esta é uma das principais características dos metais e ligas, praticamente coincidindo com a densidade. É fácil de calcular: é preciso dividir o peso (P) de um pedaço de metal sólido pelo seu volume (V). O valor resultante é denotado γ e é medido em Newtons por metro cúbico.

Fórmula de gravidade específica:

Com base no fato de que o peso é a massa multiplicada pela aceleração da gravidade, obtemos o seguinte:

Agora sobre as unidades de medida de gravidade específica. Os Newtons por metro cúbico acima estão no sistema SI. Se o sistema métrico GHS for usado, esse valor será medido em dinas por centímetro cúbico. Para indicar a gravidade específica no sistema MKSS, é utilizada a seguinte unidade: quilograma-força por metro cúbico. Às vezes é aceitável usar grama-força por centímetro cúbico - esta unidade está fora de todos os sistemas métricos. As relações básicas são as seguintes:

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

Quanto maior o valor da gravidade específica, mais pesado é o metal. Para o alumínio leve este valor é bastante pequeno - em unidades SI é igual a 2,69808 g/cm3 (por exemplo, para o aço é igual a 7,9 g/cm3). O alumínio, assim como suas ligas, é hoje muito procurado e sua produção está em constante crescimento. Afinal, este é um dos poucos metais necessários à indústria, cujo abastecimento está na crosta terrestre. Conhecendo a gravidade específica do alumínio, você pode calcular qualquer produto feito a partir dele. Para isso, existe uma prática calculadora de metal, ou você pode fazer o cálculo manualmente obtendo a gravidade específica da liga de alumínio desejada na tabela abaixo.

Porém, é importante levar em consideração que este é o peso teórico dos produtos laminados, uma vez que o teor de aditivos na liga não é estritamente definido e pode oscilar dentro de pequenos limites, então o peso dos produtos laminados do mesmo comprimento, mas de diferentes fabricantes ou lotes podem ser diferentes, claro que essa diferença é pequena, mas existe.

Aqui estão alguns exemplos de cálculo:

Exemplo 1. Calcule o peso de um fio de alumínio A97 com diâmetro de 4 mm e comprimento de 2.100 metros.

Vamos determinar a área da seção transversal do círculo S=πR 2 significa S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Vamos determinar o peso dos produtos laminados sabendo que a gravidade específica do grau A97 = 2,71 g/cm 3

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

Total peso do fio 71,47 kg

Exemplo 2. Calcule o peso de um círculo de alumínio AL8 com diâmetro de 60 mm e comprimento de 150 cm no valor de 24 peças.

Vamos determinar a área da seção transversal do círculo S=πR 2 significa S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Vamos determinar o peso do produto laminado sabendo que a gravidade específica do grau AL8 = 2,55 g/cm 3

A tabela mostra a densidade de metais e ligas, bem como o coeficiente PARA a razão entre sua densidade e . A densidade dos metais e ligas na tabela é indicada em g/cm 3 para a faixa de temperatura de 0 a 50°C.

A densidade dos metais é dada, como: berílio Be, vanádio V, bismuto Bi, gálio Ga, háfnio Hf, germânio Ge, índio In, cádmio Cd, cobalto Co, paládio Pd, platina Pt, rênio Re, ródio Rh, rubídio Rb, rutênio Ru, Ag, estrôncio Sr, antimônio Sb, tálio Tl, tântalo Ta, telúrio Te, cromo Cr, zircônio Zr.

Densidade de ligas de alumínio e aparas metálicas:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Densidade aparente dos cavacos: cavacos finos de alumínio triturados, cavacos finos de aço, cavacos grandes de aço, cavacos de ferro fundido. Nota: a densidade dos cavacos na tabela é dada em t/m3.

Densidade de ligas de magnésio e cobre: ligas de magnésio forjadas: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; fundição de ligas de magnésio: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; ligas de cobre-zinco () fundição: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2; ligas de cobre-zinco processadas por pressão: 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.

Densidade de bronze de vários graus: sem estanho, processado sob pressão: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; bronzes de berílio: BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7; bronze estanho deformável: 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 fundição de estanho: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; bronzes fundidos sem estanho: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Densidade de ligas de níquel e zinco:, processado por pressão: 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; ligas de zinco antifricção: TsAM9-1.5L, TsAM9-1.5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Densidade de aço, ferro fundido e babbitt:, aço fundido, aço rápido com teor de tungstênio 5...18%; ferro fundido antifricção, ferro fundido maleável e de alta resistência, ferro fundido cinzento; babbits de estanho e chumbo: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Daremos exemplos ilustrativos da densidade de vários metais e ligas. De acordo com a tabela fica claro que o metal de lítio tem a densidade mais baixa, é considerado o metal mais leve, cuja densidade é ainda menor - a densidade desse metal é de 0,53 g/cm 3 ou 530 kg/m 3 . Qual metal tem a maior densidade? O metal com maior densidade é o ósmio. A densidade deste metal raro é 22,59 g/cm3 ou 22.590 kg/m3.

Deve-se notar também que a densidade dos metais preciosos é bastante elevada. Por exemplo, a densidade de metais pesados ​​como o ouro é respectivamente 21,5 e 19,3 g/cm3. Informações adicionais sobre a densidade e ponto de fusão dos metais são apresentadas em.

As ligas também possuem uma ampla gama de densidades. As ligas leves incluem ligas de magnésio e ligas de alumínio. A densidade das ligas de alumínio é maior. As ligas de alta densidade incluem ligas de cobre, como latão e bronze, bem como babbitt.

A densidade do cobre (puro), cuja superfície apresenta tonalidade avermelhada e tonalidade rosada na fratura, é alta. Conseqüentemente, este metal também possui uma gravidade específica significativa. Devido às suas propriedades únicas, principalmente excelentes propriedades elétricas, o cobre é ativamente utilizado na produção de elementos de sistemas eletrônicos e elétricos, bem como em produtos para outros fins. Além do cobre puro, seus minerais também são de grande importância para diversas indústrias. Apesar de existirem mais de 170 tipos desses minerais na natureza, apenas 17 deles encontraram uso ativo.

Valor da densidade do cobre

A densidade desse metal, que pode ser visualizada em tabela especial, tem valor igual a 8,93 * 10 3 kg/m 3. Também na tabela você pode ver outra característica do cobre, não menos importante que a densidade: sua gravidade específica, que também é 8,93, mas medida em gramas por cm 3. Como você pode ver, para o cobre o valor deste parâmetro coincide com o valor da densidade, mas não pense que isso seja típico de todos os metais.

A densidade deste e de qualquer outro metal, medida em kg/m3, afeta diretamente a massa dos produtos feitos com esse material. Mas para determinar a massa de um futuro produto feito de cobre ou suas ligas, por exemplo, latão, é mais conveniente usar o valor de sua gravidade específica e não a densidade.

Cálculo da Gravidade Específica

Hoje, diversos métodos e algoritmos foram desenvolvidos para medir e calcular não só a densidade, mas também a gravidade específica, que permitem determinar esse importante parâmetro mesmo sem o auxílio de tabelas. Conhecendo a gravidade específica, que difere entre metais diferentes e puros, bem como o valor da densidade, é possível selecionar com eficácia materiais para a produção de peças com determinados parâmetros. É muito importante realizar tais atividades na fase de projeto de dispositivos nos quais se prevê a utilização de peças de cobre e suas ligas.

A gravidade específica, cujo valor (assim como a densidade) pode ser visto na tabela, é a razão entre o peso de um produto feito de metal ou de qualquer outro material homogêneo e seu volume. Essa relação é expressa pela fórmula γ = P/V, onde a letra γ denota gravidade específica.

A gravidade específica e a densidade, que são características inerentemente diferentes de um metal, não devem ser confundidas, embora tenham o mesmo significado para o cobre.

Conhecendo a gravidade específica do cobre e usando a fórmula de cálculo deste valor γ = P/V, é possível determinar a massa de um tarugo de cobre com seção transversal diferente. Para isso, é necessário multiplicar o valor da gravidade específica do cobre e o volume da peça em questão, o que não é particularmente difícil de determinar por cálculo.

Unidades de gravidade específica

Diferentes unidades são usadas para expressar a gravidade específica do cobre em diferentes sistemas de medição.

• No sistema GHS, este parâmetro é medido em 1 dine/cm3.
• O sistema SI utiliza uma unidade de medida de 1n/m3.
• O sistema MKSS utiliza uma unidade de medida de 1 kg/m 3.

Se você se deparar com diferentes unidades de medida para este parâmetro do cobre ou de suas ligas, não será difícil convertê-las umas nas outras. Para fazer isso, você pode usar uma fórmula de conversão simples, semelhante a esta: 0,1 dine/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Calcule o peso usando o valor da gravidade específica

Para calcular o peso da peça, é necessário determinar sua área de seção transversal e depois multiplicá-la pelo comprimento da peça e pela gravidade específica.

Vamos calcular o peso de uma haste feita de liga de cobre-níquel MNZH5-1, com diâmetro de 30 milímetros e comprimento de 50 metros.

Calculamos a área da seção transversal usando a fórmula S = πR 2, portanto: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Conhecendo a gravidade específica da liga cobre-níquel MNZH5-1, que é igual a 8,7 g/cm 3, obtemos: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gramas = 307,458 kg

Vamos calcular o peso de 28 folhas de liga de cobre M2, cuja espessura é de 6 mm e as dimensões são 1500x2000 mm.

O volume de uma folha será: V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

Agora, sabendo que a gravidade específica de 1 cm 3 de cobre M3 é 8,94 g/cm 3, podemos descobrir o peso de uma folha: M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

A massa de todas as 28 folhas laminadas será: M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Vamos calcular o peso de uma haste quadrada feita de liga de cobre BrNHK com comprimento de 8 metros e tamanho lateral de 30 mm.

Vamos determinar o volume de todo o produto laminado: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

A gravidade específica da liga resistente ao calor especificada é 8,85 g/cm 3, portanto o peso total do produto laminado será: M = 7200 · 8,85 = 63720 gramas = 63,72 kg

Todos os metais possuem certas propriedades físicas e mecânicas, que, de fato, determinam sua gravidade específica. Para determinar o quão adequada é uma determinada liga de aço ferroso ou inoxidável para produção, a gravidade específica do metal laminado é calculada. Todos os produtos metálicos que possuem o mesmo volume, mas são feitos de metais diferentes, por exemplo, ferro, latão ou alumínio, possuem massas diferentes, que dependem diretamente do seu volume. Em outras palavras, a relação entre o volume da liga e sua massa - densidade específica (kg/m3) é um valor constante que será característico de uma determinada substância. A densidade da liga é calculada por meio de uma fórmula especial e está diretamente relacionada ao cálculo da gravidade específica do metal.

A gravidade específica de um metal é a razão entre o peso de um corpo homogêneo desta substância e o volume do metal, ou seja, isso é densidade, nos livros de referência é medida em kg/m3 ou g/cm3. A partir daqui você pode calcular a fórmula para descobrir o peso de um metal. Para descobrir isso, você precisa multiplicar o valor da densidade de referência pelo volume.

A tabela mostra as densidades de metais não ferrosos e ferro ferroso. A tabela está dividida em grupos de metais e ligas, onde sob cada nome são indicados o grau de acordo com GOST e a densidade correspondente em g/cm3, dependendo do ponto de fusão. Para determinar o valor físico da densidade específica em kg/m3, é necessário multiplicar o valor tabelado em g/cm3 por 1000. Por exemplo, desta forma você pode descobrir qual é a densidade do ferro - 7.850 kg/m3.

O metal ferroso mais típico é o ferro. O valor da densidade - 7,85 g/cm3 pode ser considerado a gravidade específica do metal ferroso à base de ferro. Os metais ferrosos na tabela incluem ferro, manganês, titânio, níquel, cromo, vanádio, tungstênio, molibdênio e ligas ferrosas baseadas neles, por exemplo, aço inoxidável (densidade 7,7-8,0 g/cm3), aço preto (densidade 7,85 g /cm3) o ferro fundido (densidade 7,0-7,3 g/cm3) é usado principalmente. Os demais metais são considerados não ferrosos, assim como as ligas baseadas neles. Os metais não ferrosos da tabela incluem os seguintes tipos:

− leve - magnésio, alumínio;

− metais nobres (preciosos) - platina, ouro, prata e cobre semiprecioso;

− metais de baixo ponto de fusão – zinco, estanho, chumbo.

Gravidade específica de metais não ferrosos

Ao laminar peças brutas de metais não ferrosos, você ainda precisa conhecê-las exatamente composição química, uma vez que suas propriedades físicas dependem disso.
Por exemplo, se o alumínio contiver impurezas (mesmo dentro de 1%) de silício ou ferro, as características plásticas desse metal serão muito piores.
Outro requisito para a laminação a quente de metais não ferrosos é o controle extremamente preciso da temperatura do metal. Por exemplo, o zinco requer uma temperatura estritamente de 180 graus durante a laminação - se for um pouco mais alta ou um pouco mais baixa, o metal caprichoso perderá drasticamente sua ductilidade.
O cobre é mais “fiel” à temperatura (pode ser laminado a 850 - 900 graus), mas exige que o forno de fusão tenha uma atmosfera oxidante (alto teor de oxigênio) - caso contrário, torna-se quebradiço.

Tabela de gravidade específica de ligas metálicas

A gravidade específica dos metais é mais frequentemente determinada em condições de laboratório, mas na sua forma pura são muito raramente utilizados na construção. Ligas de metais não ferrosos e ligas de metais ferrosos, que de acordo com sua gravidade específica são divididas em leves e pesadas, são muito mais utilizadas.

As ligas leves são ativamente utilizadas pela indústria moderna devido à sua alta resistência e boas propriedades mecânicas em altas temperaturas. Os principais metais dessas ligas são titânio, alumínio, magnésio e berílio. Mas ligas à base de magnésio e alumínio não podem ser utilizadas em ambientes agressivos e em altas temperaturas.

As ligas pesadas são baseadas em cobre, estanho, zinco e chumbo. Entre as ligas pesadas, o bronze (uma liga de cobre com alumínio, uma liga de cobre com estanho, manganês ou ferro) e o latão (uma liga de zinco e cobre) são utilizados em muitas indústrias. Peças arquitetônicas e acessórios sanitários são produzidos a partir desses tipos de ligas.

A tabela de referência abaixo mostra as principais características de qualidade e gravidade específica das ligas metálicas mais comuns. A lista fornece dados sobre a densidade das principais ligas metálicas a uma temperatura ambiente de 20°C.

A densidade dos metais e ligas apresentada na tabela ajudará no cálculo do peso do produto. O método de cálculo da massa de uma peça consiste em calcular seu volume, que é então multiplicado pela densidade do material com que é feita. Densidade é a massa de um centímetro cúbico ou metro cúbico de um metal ou liga. Os valores de massa calculados na calculadora usando fórmulas podem diferir dos reais em vários pontos percentuais. Não porque as fórmulas não sejam precisas, mas porque na vida tudo é um pouco mais complicado do que na matemática: os ângulos retos não são exatamente corretos, os círculos e as esferas não são ideais, a deformação da peça durante a dobra, gravação e martelamento leva a irregularidade de sua espessura , e você pode listar mais alguns desvios do ideal. O golpe final em nosso desejo de precisão vem do lixamento e do polimento, que levam a uma perda imprevisível de peso do produto. Portanto, os valores obtidos devem ser tratados como indicativos.