Tabellen visar koppars termofysiska egenskaper beroende på temperatur i intervallet från 50 till 1600 grader Kelvin.

Densiteten av koppar är 8933 kg/m3 (eller 8,93 g/cm3) vid rumstemperatur. Koppar är nästan fyra gånger tyngre och . Dessa metaller kommer att flyta på ytan av den flytande kopparn. Koppardensitetsvärdena i tabellen anges i kg/m 3 enheter.

Koppardensitetens beroende av dess temperatur visas i tabellen. Det bör noteras att kopparns densitet minskar när den värms upp, både som en fast metall och som en flytande koppar. Minskningen av densiteten hos denna metall beror på dess expansion vid uppvärmning - kopparvolymen ökar. Det bör nämnas att flytande koppar har en densitet på ca 8000 kg/m3 vid temperaturer upp till 1300°C.

Värmeledningsförmågan för koppar är 401 W/(m grader) vid rumstemperatur, vilket är ett ganska högt värde som är jämförbart med .

Vid 1357K (1084°C) går koppar in i ett flytande tillstånd, vilket återspeglas i tabellen av ett kraftigt fall i värdet på koppars värmeledningskoefficient. Det är klart det Den termiska ledningsförmågan för flytande koppar är nästan två gånger lägre än för fast metall.

Värmeledningsförmågan hos koppar tenderar att minska när den värms upp, men vid temperaturer över 1400 K börjar värmeledningsförmågan att öka igen.

Tabellen diskuterar följande termofysiska egenskaper hos koppar vid olika temperaturer:

• koppardensitet, kg/m3;
• specifik värmekapacitet, J/(kg grader);
• termisk diffusivitet, m 2 /s;
• värmeledningsförmåga av koppar, W/(m K);
• Lorentz funktion;
• värmekapacitetsförhållande.

Termofysiska egenskaper hos koppar: CTE och koppars specifik värmekapacitet

Koppar har relativt höga smält- och kokningsvärme: koppars specifika smältvärme är 213 kJ/kg; Den specifika värmen vid kokning av koppar är 4800 kJ/kg.

Tabellen nedan visar några termofysiska egenskaper hos koppar beroende på temperatur i intervallet från 83 till 1473K. Kopparegenskapsvärden ges vid normalt atmosfärstryck. Det bör nämnas att Den specifika värmekapaciteten för koppar är 381 J/(kg grader) vid rumstemperatur och kopparns värmeledningsförmåga är 395 W/(m deg) vid en temperatur av 20°C.

Från värdena för värmeutvidgningskoefficienten och värmekapaciteten för koppar i tabellen kan det ses att uppvärmning av denna metall leder till en ökning av dessa värden. Till exempel blir värmekapaciteten för koppar vid en temperatur på 900°C lika med 482 J/(kg grader).

Tabellen visar följande termofysiska egenskaper hos koppar:

• koppardensitet, kg/m3;
• specifik värmekapacitet för koppar, kJ/(kg K);
• värmeledningskoefficient för koppar, W/(m deg);
• elektrisk resistivitet, Ohm m;
• linjär värmeutvidgningskoefficient (CTE), 1/grad.

Källor:
1.
2. .

Idag har många komplexa strukturer och anordningar utvecklats som använder metaller och deras legeringar med olika egenskaper. För att använda den mest lämpliga legeringen i en viss struktur väljer designers den i enlighet med kraven på styrka, fluiditet, elasticitet, etc., såväl som stabiliteten hos dessa egenskaper i det erforderliga temperaturintervallet. Därefter beräknas den nödvändiga mängden metall som krävs för produktion av produkter från den. För att göra detta måste du göra en beräkning baserad på dess specifika vikt. Detta värde är konstant - detta är en av de viktigaste egenskaperna hos metaller och legeringar, praktiskt taget sammanfallande med densitet. Det är lätt att beräkna: du måste dividera vikten (P) av ett stycke solid metall med dess volym (V). Det resulterande värdet betecknas γ, och det mäts i Newton per kubikmeter.

Specifik viktformel:

Baserat på det faktum att vikt är massa multiplicerad med tyngdaccelerationen får vi följande:

Nu om måttenheterna för specifik vikt. Ovanstående Newton per kubikmeter finns i SI-systemet. Om det metriska GHS-systemet används, mäts detta värde i dyn per kubikcentimeter. För att indikera specifik vikt i MKSS-systemet används följande enhet: kilogram-kraft per kubikmeter. Ibland är det acceptabelt att använda gram-kraft per kubikcentimeter - denna enhet ligger utanför alla metriska system. De grundläggande relationerna är följande:

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

Ju högre specifik vikt, desto tyngre metall. För lätt aluminium är detta värde ganska litet - i SI-enheter är det lika med 2,69808 g/cm3 (till exempel för stål är det lika med 7,9 g/cm3). Aluminium, såväl som dess legeringar, är i hög efterfrågan idag, och dess produktion växer ständigt. Detta är trots allt en av de få metaller som behövs för industrin, vars tillgång finns i jordskorpan. Genom att känna till den specifika vikten av aluminium kan du beräkna vilken produkt som helst som är gjord av den. För detta finns det en bekväm metallräknare, eller så kan du göra beräkningen manuellt genom att ta den specifika vikten för den önskade aluminiumlegeringen från tabellen nedan.

Det är dock viktigt att ta hänsyn till att detta är den teoretiska vikten av valsade produkter, eftersom innehållet av tillsatser i legeringen inte är strikt definierat och kan fluktuera inom små gränser, då vikten av valsade produkter av samma längd, men från olika tillverkare eller partier kan skilja sig, naturligtvis är denna skillnad liten, men den finns där.

Här är några räkneexempel:

Exempel 1. Beräkna vikten av A97 aluminiumtråd med en diameter på 4 mm och en längd på 2100 meter.

Låt oss bestämma cirkelns tvärsnittsarea S=πR 2 betyder S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Låt oss bestämma vikten av valsade produkter med vetskapen om att den specifika vikten för kvalitet A97 = 2,71 g/cm 3

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

Total trådvikt 71,47 kg

Exempel 2. Beräkna vikten av en cirkel gjord av AL8-aluminium med en diameter på 60 mm och en längd av 150 cm i mängden 24 bitar.

Låt oss bestämma tvärsnittsarean för cirkeln S=πR 2 betyder S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Låt oss bestämma vikten på den valsade produkten med vetskap om att den specifika vikten för AL8-kvaliteten = 2,55 g/cm 3

Tabellen visar densiteten av metaller och legeringar, samt koefficienten TILL förhållandet mellan deras densitet och . Densiteten för metaller och legeringar i tabellen anges i g/cm 3 för temperaturområdet från 0 till 50°C.

Densiteten av metaller anges, såsom: beryllium Be, vanadin V, vismut Bi, gallium Ga, hafnium Hf, germanium Ge, indium In, kadmium Cd, kobolt Co, palladium Pd, platina Pt, rhenium Re, rhodium Rh, rubidium Rb, rutenium Ru, Ag, strontium Sr , antimon Sb, tallium Tl, tantal Ta, tellur Te, krom Cr, zirkonium Zr.

Densitet av aluminiumlegeringar och metallspån:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Bulkdensitet av flis: finkrossade aluminiumspån, fina stålspån, stora stålspån, gjutjärnsspån. Obs: spåndensiteten i tabellen anges i t/m3.

Densitet av magnesium och kopparlegeringar: bearbetade magnesiumlegeringar: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; gjutning av magnesiumlegeringar: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; koppar-zinklegeringar () gjutning: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2; koppar-zinklegeringar bearbetade med tryck: 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.

Densitet av brons av olika kvaliteter: tennfri, tryckbehandlad: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; berylliumbrons: BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7; tennbrons deformerbar: 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; tenngjuteribronser: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; tennfria gjutna bronser: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Densitet av nickel och zinklegeringar:, bearbetad med tryck: NK0.2, NMTs2.5, NMTs5, NMTsAK2-2-1, NH9.5, MNMts43-0.5, NMTs-40-1.5, MNZhMts30-1-1, MNZh5-1, MN19, 16, MNTs15s -20, MNA 13-3, MNA6-1,5, MNMts3-12; antifriktionszinklegeringar: TsAM9-1.5L, TsAM9-1.5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Densitet av stål, gjutjärn och babbitt:, gjutstål, snabbstål med volframhalt 5...18%; antifriktionsgjutjärn, formbart och höghållfast gjutjärn, grått gjutjärn; plåt och bly babbits: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Låt oss ge illustrativa exempel på densiteten hos olika metaller och legeringar. Enligt tabellen är det klart att litiummetall har den lägsta densiteten, den anses vara den lättaste metallen, vars densitet är ännu lägre - densiteten för denna metall är 0,53 g/cm 3 eller 530 kg/m 3 . Vilken metall har högst densitet? Metallen med högst densitet är osmium. Densiteten för denna sällsynta metall är 22,59 g/cm3 eller 22590 kg/m3.

Det bör också noteras att densiteten av ädla metaller är ganska hög. Till exempel är densiteten för sådana tungmetaller som guld 21,5 respektive 19,3 g/cm 3 . Ytterligare information om densitet och smältpunkt för metaller presenteras i.

Legeringar har också ett brett spektrum av densiteter. Lätta legeringar inkluderar magnesiumlegeringar och aluminiumlegeringar. Densiteten hos aluminiumlegeringar är högre. Högdensitetslegeringar inkluderar kopparlegeringar som mässing och brons, såväl som babbitt.

Densiteten av koppar (ren), vars yta har en rödaktig nyans och en rosa nyans vid frakturen, är hög. Följaktligen har denna metall också en betydande specifik vikt. På grund av dess unika egenskaper, främst utmärkta elektriska egenskaper, används koppar aktivt för produktion av delar av elektroniska och elektriska system, såväl som produkter för andra ändamål. Förutom ren koppar är dess mineraler också av stor betydelse för många industrier. Trots det faktum att det finns mer än 170 typer av sådana mineraler i naturen, har endast 17 av dem hittat aktiv användning.

Koppardensitetsvärde

Densiteten för denna metall, som kan ses i en speciell tabell, har ett värde lika med 8,93 * 10 3 kg/m 3. Också i tabellen kan du se en annan, inte mindre viktig än densitet, karakteristisk för koppar: dess specifika vikt, som också är 8,93, men mätt i gram per cm 3. Som du kan se, för koppar sammanfaller värdet av denna parameter med densitetsvärdet, men tro inte att detta är typiskt för alla metaller.

Densiteten av denna och alla andra metaller, mätt i kg/m3, påverkar direkt massan av produkter tillverkade av detta material. Men för att bestämma massan av en framtida produkt gjord av koppar eller dess legeringar, till exempel mässing, är det bekvämare att använda värdet av deras specifika vikt snarare än densitet.

Specifik viktberäkning

Idag har många metoder och algoritmer utvecklats för att mäta och beräkna inte bara densitet, utan även specifik vikt, vilket gör det möjligt att bestämma denna viktiga parameter även utan hjälp av tabeller. Genom att känna till den specifika vikten, som skiljer sig mellan olika och rena metaller, samt densitetsvärdet, kan du effektivt välja material för tillverkning av delar med givna parametrar. Det är mycket viktigt att utföra sådana åtgärder vid designstadiet av enheter där det är planerat att använda delar gjorda av koppar och dess legeringar.

Specifik vikt, vars värde (liksom densiteten) kan ses i tabellen, är förhållandet mellan vikten av en produkt gjord antingen av metall eller från något annat homogent material och dess volym. Detta förhållande uttrycks med formeln γ = P/V, där bokstaven γ anger specifik vikt.

Specifik vikt och densitet, som i sig är olika egenskaper hos en metall, bör inte förväxlas, även om de har samma betydelse för koppar.

Genom att känna till koppars specifika vikt och använda formeln för att beräkna detta värde γ = P/V, kan du bestämma massan av en kopparämne med ett annat tvärsnitt. För att göra detta är det nödvändigt att multiplicera den specifika vikten för koppar och volymen av arbetsstycket i fråga, vilket inte är särskilt svårt att bestämma genom beräkning.

Enheter av specifik vikt

Olika enheter används för att uttrycka koppars specifika vikt i olika mätsystem.

• I GHS-systemet mäts denna parameter i 1 dyn/cm3.
• SI-systemet använder en måttenhet på 1n/m3.
• MKSS-systemet använder en måttenhet på 1 kg/m 3.

Om du står inför olika måttenheter för denna parameter av koppar eller dess legeringar, är det inte svårt att omvandla dem till varandra. För att göra detta kan du använda en enkel omvandlingsformel, som ser ut så här: 0,1 dyn/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Beräkna vikten med specifik vikt

För att beräkna arbetsstyckets vikt måste du bestämma dess tvärsnittsarea och sedan multiplicera den med delens längd och med den specifika vikten.

Låt oss beräkna vikten av en stav gjord av koppar-nickellegering MNZH5-1, vars diameter är 30 millimeter och längden är 50 meter.

Vi beräknar tvärsnittsarean med formeln S = πR 2, därför: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Genom att känna till den specifika vikten för koppar-nickellegeringen MNZH5-1, som är lika med 8,7 g/cm 3, får vi: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gram = 307,458 kg

Låt oss beräkna vikten av 28 ark kopparlegering M2, vars tjocklek är 6 mm och måtten är 1500x2000 mm.

Volymen av ett ark kommer att vara: V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

När vi nu vet att den specifika vikten för 1 cm 3 M3-koppar är 8,94 g/cm 3 kan vi ta reda på vikten av ett ark: M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

Massan av alla 28 valsade plåtar kommer att vara: M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Låt oss beräkna vikten av en fyrkantig stång gjord av BrNHK kopparlegering med en längd på 8 meter och en sidostorlek på 30 mm.

Låt oss bestämma volymen av hela den valsade produkten: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

Den specifika vikten för den specificerade värmebeständiga legeringen är 8,85 g/cm 3, därför blir den rullade produktens totala vikt: M = 7200 · 8,85 = 63720 gram = 63,72 kg

Alla metaller har vissa fysiska och mekaniska egenskaper, som i själva verket bestämmer deras specifika vikt. För att bestämma hur lämplig en viss legering av järn eller rostfritt stål är för tillverkning, beräknas den specifika vikten av valsad metall. Alla metallprodukter som har samma volym, men är gjorda av olika metaller, till exempel järn, mässing eller aluminium, har olika massa, vilket är direkt beroende av dess volym. Med andra ord är förhållandet mellan volymen av legeringen och dess massa - specifik densitet (kg/m3) ett konstant värde som kommer att vara karakteristiskt för ett givet ämne. Legeringens densitet beräknas med hjälp av en speciell formel och är direkt relaterad till beräkningen av metallens specifika vikt.

Den specifika vikten av en metall är förhållandet mellan vikten av en homogen kropp av detta ämne och volymen av metallen, dvs. detta är densitet, i referensböcker mäts det i kg/m3 eller g/cm3. Härifrån kan du beräkna formeln för att ta reda på vikten av en metall. För att hitta detta måste du multiplicera referensdensitetsvärdet med volymen.

Tabellen visar densiteterna av icke-järnmetaller och järn. Tabellen är indelad i grupper av metaller och legeringar, där under varje namn anges graden enligt GOST och motsvarande densitet i g/cm3, beroende på smältpunkten. För att bestämma det fysiska värdet av specifik densitet i kg/m3 måste du multiplicera det tabellerade värdet i g/cm3 med 1000. På detta sätt kan du till exempel ta reda på vad järnets densitet är - 7850 kg/m3.

Den mest typiska järnmetallen är järn. Densitetsvärdet - 7,85 g/cm3 kan betraktas som den specifika vikten hos järnbaserad järnmetall. Järnmetaller i tabellen inkluderar järn, mangan, titan, nickel, krom, vanadin, volfram, molybden och järnlegeringar baserade på dem, till exempel rostfritt stål (densitet 7,7-8,0 g/cm3), svart stål (densitet 7,85 g) /cm3) gjutjärn (densitet 7,0-7,3 g/cm3) används huvudsakligen. De återstående metallerna anses vara icke-järnhaltiga, såväl som legeringar baserade på dem. Icke-järnmetaller i tabellen inkluderar följande typer:

− lätt - magnesium, aluminium;

− Ädelmetaller (ädelmetaller) - platina, guld, silver och halvädel koppar;

− lågsmältande metaller – zink, tenn, bly.

Specifik vikt hos icke-järnmetaller

När du rullar icke-järnmetallämnen måste du fortfarande känna till dem exakt kemisk sammansättning, eftersom deras fysiska egenskaper beror på det.
Till exempel, om aluminium innehåller föroreningar (även inom 1%) av kisel eller järn, kommer plastegenskaperna hos en sådan metall att vara mycket sämre.
Ett annat krav för varmvalsning av icke-järnmetaller är extremt exakt temperaturkontroll av metallen. Till exempel kräver zink en temperatur på strikt 180 grader vid rullning - om den är något högre eller något lägre kommer den nyckfulla metallen att kraftigt förlora sin duktilitet.
Koppar är mer "lojal" mot temperaturen (den kan valsas i 850 – 900 grader), men det kräver att smältugnen måste ha en oxiderande (hög syrehalt) atmosfär - annars blir den skör.

Tabell över specifik vikt för metallegeringar

Den specifika vikten av metaller bestäms oftast i laboratorieförhållanden, men i sin rena form används de mycket sällan i konstruktion. Legeringar av icke-järnmetaller och legeringar av järnmetaller, som enligt deras specifika vikt är uppdelade i lätta och tunga, används mycket oftare.

Lätta legeringar används aktivt av modern industri på grund av deras höga hållfasthet och goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur. Huvudmetallerna i sådana legeringar är titan, aluminium, magnesium och beryllium. Men legeringar baserade på magnesium och aluminium kan inte användas i aggressiva miljöer och vid höga temperaturer.

Tunga legeringar är baserade på koppar, tenn, zink och bly. Bland de tunga legeringarna används brons (en legering av koppar med aluminium, en legering av koppar med tenn, mangan eller järn) och mässing (en legering av zink och koppar) i många industrier. Arkitektoniska delar och sanitetsarmaturer tillverkas av dessa legeringar.

Referenstabellen nedan visar de viktigaste kvalitetsegenskaperna och densiteten hos de vanligaste metallegeringarna. Listan ger data om densiteten för de viktigaste metallegeringarna vid en omgivningstemperatur på 20°C.

Densiteten av metaller och legeringar som presenteras i tabellen hjälper dig att beräkna vikten av produkten. Metoden för att beräkna massan av en del är att beräkna dess volym, som sedan multipliceras med densiteten hos materialet som den är gjord av. Densitet är massan av en kubikcentimeter eller kubikmeter av en metall eller legering. Massvärdena som beräknas på kalkylatorn med formler kan skilja sig från de verkliga med flera procent. Detta beror inte på att formlerna inte är korrekta, utan för att i livet är allt lite mer komplicerat än i matematik: räta vinklar är inte helt rätt, cirklar och sfärer är inte idealiska, deformation av arbetsstycket under böjning, prägling och hamring leder till ojämnhet i dess tjocklek , och du kan lista ett gäng fler avvikelser från det ideala. Det sista slaget mot vår önskan om precision kommer från slipning och polering, vilket leder till oförutsägbar viktminskning i produkten. Därför bör de erhållna värdena behandlas som vägledande.