Определение плотность металлов: По применению – METTLER TOLEDO

alexxlab | 11.11.2020 | 0 | Разное

Содержание

Плотность металлов чем обусловлена


таблица. Экспериментальное и теоретическое определение плотности — OneKu

Содержание статьи:

Металлы - это химические элементы, которые составляют большую часть периодической таблицы Д. И. Менделеева. В данной статье рассмотрим такое важное их физическое свойство, как плотность, а также приведем таблицу плотности металлов в кг/м3 .

Плотность вещества

Прежде чем разобраться с плотностью металлов в кг/м3, познакомимся с самой физической величиной. Плотностью называют отношение массы тела m к его объему V в пространстве, что математически можно записать так:

ρ = m / V

Изучаемую величину обычно обозначают буквой греческого алфавита ρ (ро).

Вам будет интересно:Что значит "чекать": значение и варианты употребления

Если разные части тела имеют отличные массы, то с помощью записанной формулы можно определить среднюю плотность. При этом локальная плотность может значительно отличаться от средней.

Как видно из формулы, величина ρ выражается в кг/м3 в системе СИ. Она характеризует количество вещества, которое помещается в единице его объема. Эта характеристика во многих случаях является визитной карточкой веществ. Так, у разных металлов плотность в кг/м3 является различной, что позволяет их идентифицировать.

Металлы и их плотность

Металлические материалы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре и атмосферном давлении (исключением является лишь ртуть). Они обладают высокой пластичностью, электро- и теплопроводностью и имеют характерный блеск в отполированном состоянии поверхности. Многие свойства металлов связаны с наличием у них упорядоченной кристаллической решетки, в узлах которой сидят положительные ионные остовы, связанные друг с другом с помощью отрицательного электронного газа.

Что касается плотности металлов, то она изменяется в широких пределах. Так, наименее плотными являются щелочные легкие металлы, такие как литий, калий или натрий. Например, плотность лития составляет 534 кг/м3, что практически в два раза меньше аналогичной величины для воды. Это означает, что пластинки из лития, калия и натрия не будут тонуть в воде. С другой стороны, такие переходные металлы, как рений, осмий, иридий, платина и золото, обладают огромной плотностью, которая в 20 и более раз превышает ρ воды.

Ниже приведена таблица плотности металлов. Все значения соответствуют комнатной температуре в г/см3. Если эти значения умножить на 1 000, то мы получим ρ в кг/м3.

Почему существуют металлы с высокой плотностью и с низким ее значением? Дело в том, что значение ρ для каждого конкретного случая определяется двумя основными факторами:

  • Особенностью кристаллической решетки металла. Если эта решетка будет содержать атомы в максимально плотной упаковке, тогда макроскопическая его плотность будет выше. Самой плотной упаковкой обладают ГЦК и ГПУ решетки.
  • Физическими свойствами атома металла. Чем больше его масса и чем меньше радиус, тем выше значение ρ. Этот фактор объясняет, почему металлами с высокой плотностью являются химические элементы с большим номером в периодической таблице.
  • Экспериментальное определение плотности

    Предположим, у нас имеется кусок неизвестного металла. Как можно определить его плотность? Вспоминая формулу для ρ, приходим к ответу на заданный вопрос. Для определения плотности металла достаточно взвесить его на каких-либо весах и измерить объем. Затем следует первую величину разделить на вторую, не забывая об использовании правильных единиц измерения.

    Если геометрическая форма тела является сложной, то объем его измерить будет нелегко. В таких случаях можно воспользоваться законом Архимеда, поскольку объем вытесненной жидкости при погружении тела будет точно равен измеряемому объему.

    На использовании закона Архимеда также основан метод гидростатических весов, изобретенных в конце XVI века Галилеем. Суть метода заключается в измерении веса тела в воздухе, а затем в жидкости. Если первую величину обозначить P0, а вторую - P1, тогда плотность металла в кг/м3 вычисляется по такой формуле:

    ρ = P0 * ρl / (P0 - P1)

    Где ρl - плотность жидкости.

    Теоретическое определение плотности

    В приведенной выше таблице плотностей химических элементов красным обозначены металлы, для которых приведена теоретическая плотность. Эти элементы являются радиоактивными, и получены они были искусственно в небольших количествах. Указанные факторы затрудняют их точное измерение плотности. Однако величину ρ можно успешно рассчитать.

    Метод теоретического определения плотности достаточно прост. Для этого нужно знать массу одного атома, количество атомов в элементарной кристаллической решетке и тип этой решетки.

    Для примера приведем расчет для железа. Его атом имеет массу 55,847 а.е.м. Железо при комнатных условиях имеет ОЦК решетку с параметром 2,866 ангстрема. Поскольку на один элементарный кубик ОЦК приходится два атома, то получаем:

    ρ = 2 * 55,847 * 1,66 * 10-27 / (2,8663 * 10-30) = 7,876 кг/м3

    Если сравнить это значение с табличным, то видно, что различаются они лишь в третьем знаке после запятой.

    Источник

    9.

    2: Металлы и неметаллы и их ионы

    За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами. Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкими энергиями ионизации. Они характеризуются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. При нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

    Физические свойства металлов

    Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество.Другие свойства включают:

    • Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
    • Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
    • Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга.Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрыто футбольное поле.
    • Пластичность: Металлы можно втягивать в проволоку. Например, из 100 г серебра можно натянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.
    • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
    • Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
    • Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь - два лучших проводника тепла и электричества. Свинец - самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
    • Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые. Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий - самую низкую.
    • Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие точки плавления и кипения.Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть - самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.
    Химические свойства металлов

    Металлы - это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом. Другие химические свойства включают:

    • Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию к низкой энергии ионизации, а обычно теряют электроны (т.е.е. окисляются ) когда они вступают в химические реакции реакции Обычно они не принимают электроны. Например:
      • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
      • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в s подоболочке)
      • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 + является обычным (теряют оба электрона в подоболочке s ), а также наблюдаются 1 + и 3 +

    \ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1. {-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

    Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

    \ [\ ce {Na2O (s) + h4O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

    \ [\ ce {CaO (s) + h4O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

    Оксиды металлов проявляют свою химическую природу основную , реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

    \ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h4O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

    Пример \ (\ PageIndex {2} \)

    Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

    Решения

    Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

    Пример \ (\ PageIndex {3} \)

    Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

    Решение

    Оксид металла + кислота -> соль + вода

    \ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водный) \ rightarrow 2Al (NO3) 3 (водный) + 3h4O (l)} \ nonumber \]

    .

    Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

    Некоторые химические элементы называются металлами . Они являются большинством элементов периодической таблицы. Эти элементы обычно обладают следующими свойствами:

    1. Они могут проводить электричество и тепло.
    2. Их легко сформировать.
    3. У них блестящий вид.
    4. Они имеют высокую температуру плавления.

    Большинство металлов остаются твердыми при комнатной температуре, но это не обязательно.Ртуть жидкая. Сплавы - это смеси, в которых хотя бы одна часть смеси представляет собой металл. Примеры металлов: алюминий, медь, железо, олово, золото, свинец, серебро, титан, уран и цинк. Хорошо известные сплавы включают бронзу и сталь.

    Изучение металлов называется металлургией.

    Признаки сходства металлов (свойства металлов) [изменить | изменить источник]

    Большинство металлов твердые, блестящие, они кажутся тяжелыми и плавятся только при очень высоких температурах. Куски металла издают звон колокольчика при ударе чего-то тяжелого (они звонкие). Тепло и электричество могут легко проходить через металл (он проводящий). Кусок металла можно разбить на тонкий лист (он ковкий) или растянуть на тонкую проволоку (он пластичный). Металл трудно разорвать (у него высокая прочность на разрыв) или разбить (у него высокая прочность на сжатие). Если надавить на длинный тонкий кусок металла, он согнется, а не сломается (он эластичный). За исключением цезия, меди и золота, металлы имеют нейтральный серебристый цвет.

    Не все металлы обладают этими свойствами. Ртуть, например, жидкая при комнатной температуре, свинец очень мягкий, а тепло и электричество не проходят через железо так, как через медь.

    Мост в России металлический, вероятно, железный или стальной.

    Металлы очень полезны людям. Их используют для изготовления инструментов, потому что они могут быть прочными и легко поддающимися обработке. Из железа и стали строили мосты, здания или корабли.

    Некоторые металлы используются для изготовления таких предметов, как монеты, потому что они твердые и не изнашиваются быстро.Например, медь (блестящая и красного цвета), алюминий (блестящая и белая), золото (желтая и блестящая), а также серебро и никель (также белые и блестящие).

    Некоторые металлы, например сталь, можно делать острыми и оставаться острыми, поэтому их можно использовать для изготовления ножей, топоров или бритв.

    Редкие металлы с высокой стоимостью, такие как золото, серебро и платина, часто используются для изготовления ювелирных изделий. Металлы также используются для изготовления крепежа и шурупов. Кастрюли, используемые для приготовления пищи, могут быть сделаны из меди, алюминия, стали или железа.Свинец очень тяжелый и плотный, и его можно использовать в качестве балласта на лодках, чтобы не допустить их опрокидывания или защитить людей от ионизирующего излучения.

    Многие изделия, сделанные из металлов, на самом деле могут быть изготовлены из смесей по крайней мере одного металла с другими металлами или с неметаллами. Эти смеси называются сплавами. Некоторые распространенные сплавы:

    Люди впервые начали делать вещи из металла более 9000 лет назад, когда они обнаружили, как получать медь из [] руды. Затем они научились делать более твердый сплав - бронзу, добавляя к ней олово.Около 3000 лет назад они открыли железо. Добавляя небольшое количество углерода в железо, они обнаружили, что из них можно получить особенно полезный сплав - сталь.

    В химии металл - это слово, обозначающее группу химических элементов, обладающих определенными свойствами. Атомы металла легко теряют электрон и становятся положительными ионами или катионами. Таким образом, металлы не похожи на два других вида элементов - неметаллы и металлоиды. Большинство элементов периодической таблицы - металлы.

    В периодической таблице мы можем провести зигзагообразную линию от элемента бора (символ B) до элемента полония (символ Po). Элементы, через которые проходит эта линия, - это металлоиды. Элементы, расположенные выше и справа от этой линии, являются неметаллами. Остальные элементы - это металлы.

    Большинство свойств металлов обусловлено тем, что атомы в металле не очень крепко держатся за свои электроны. Каждый атом отделен от других тонким слоем валентных электронов.

    Однако некоторые металлы отличаются. Примером может служить металлический натрий. Он мягкий, плавится при низкой температуре и настолько легкий, что плавает на воде. Однако людям не следует пробовать это, потому что еще одно свойство натрия состоит в том, что он взрывается при соприкосновении с водой.

    Большинство металлов химически стабильны и не вступают в реакцию легко, но некоторые реагируют. Реактивными являются щелочные металлы, такие как натрий (символ Na) и щелочноземельные металлы, такие как кальций (символ Ca). Когда металлы действительно вступают в реакцию, они часто реагируют с кислородом.Оксиды металлов являются основными. Оксиды неметаллов кислые.

    Соединения, в которых атомы металлов соединены с другими атомами, образуя молекулы, вероятно, являются наиболее распространенными веществами на Земле. Например, поваренная соль - это соединение натрия.

    Кусок чистой меди, найденной как самородная медь

    Считается, что использование металлов отличает людей от животных. До того, как стали использовать металлы, люди делали инструменты из камня, дерева и костей животных. Сейчас это называется каменным веком.

    Никто не знает, когда был найден и использован первый металл. Вероятно, это была так называемая самородная медь, которую иногда находят большими кусками на земле. Люди научились делать из него медные инструменты и другие вещи, хотя для металла он довольно мягкий. Они научились плавке, чтобы получать медь из обычных руд. Когда медь плавили на огне, люди научились делать сплав под названием бронза, который намного тверже и прочнее меди. Из бронзы делали ножи и оружие.Это время в истории человечества примерно после 3300 г. до н.э. часто называют бронзовым веком, то есть временем бронзовых инструментов и оружия.

    Примерно в 1200 году до нашей эры некоторые люди научились делать железные орудия труда и оружие. Они были даже тверже и прочнее бронзы, и это было преимуществом на войне. Время железных инструментов и оружия теперь называется железным веком. . Металлы были очень важны в истории человечества и цивилизации. Железо и сталь сыграли важную роль в создании машин. Золото и серебро использовались в качестве денег, чтобы люди могли торговать, то есть обмениваться товарами и услугами на большие расстояния.

    В астрономии металл - это любой элемент, кроме водорода или гелия. Это потому, что эти два элемента (а иногда и литий) - единственные, которые образуются вне звезд. В небе спектрометр может видеть признаки металлов и показывать астроному металлы в звезде.

    В организме человека некоторые металлы являются важными питательными веществами, такими как железо, кобальт и цинк. Некоторые металлы могут быть безвредными, например рутений, серебро и индий. Некоторые металлы могут быть токсичными в больших количествах. Другие металлы, такие как кадмий, ртуть и свинец, очень ядовиты.Источники отравления металлами включают горнодобывающую промышленность, хвостохранилища, промышленные отходы, сельскохозяйственные стоки, профессиональные воздействия, краски и обработанную древесину.

    .

    Теплопроводность металлов, металлических элементов и сплавов

    Теплопроводность - k - это количество тепла, передаваемого за счет единичного температурного градиента в единицу времени в установившихся условиях в направлении, нормальном к поверхности единицы площади. Теплопроводность - k - используется в уравнении Фурье.

    9 0038190 9003 8 0-25
    Металл, металлический элемент или сплав Температура
    - t -
    ( o C)
    Теплопроводность
    - k -
    (Вт / м K)
    Алюминий-73 237
    " 0 236
    " 127 240
    " 327 232
    " 527 220
    Алюминий - дюралюминий (94-96% Al, 3-5% Cu, следы Mg) 20 164
    Алюминий - силумин (87% Al, 13% Si) 20 164
    Алюминиевая бронза 0-25 70
    Алюминиевый сплав 3003, прокат 0-25
    Алюминиевый сплав 2014. отожженный 0-25 190
    Алюминиевый сплав 360 0-25 150
    Сурьма -73 30,2
    " 0 25,5
    " 127 21,2
    " 327 18,2
    " 527 16,8
    Бериллий -73 301
    " 0 218
    " 127 161
    " 327 126
    " 527 107
    " 727 89
    " 927 73
    Бериллиевая медь 25
    80
    Висмут-73 9.7
    " 0 8,2
    Бор-73 52,5
    " 0 31,7
    " 127 18,7
    « 327 11,3
    » 527 8,1
    « 727 6,3
    » 927 5. 2
    Кадмий-73 99,3
    " 0 97,5
    " 127 94,7
    Цезий-73 36,8
    " 0 36,1
    Хром-73 111
    " 0 94,8
    " 127 87.3
    " 327 80,5
    " 527 71,3
    " 727 65,3
    " 927 62,4
    Кобальт-73 122
    " 0 104
    " 127 84,8
    Медь-73 413
    " 0 401
    " 127 392
    " 327383
    " 527 371
    " 727 357
    " 927 342
    Медь электролитическая (ETP) 0-25 390
    Медь - Адмиралтейская латунь 20 111
    Медь - алюминиевая бронза (95% Cu, 5% Al) 20 83
    Медь - Бронза (75% Cu, 25% Sn) 20 26
    Медь - латунь (желтая латунь) (70% Cu, 30% Zn) 20 111
    Медь - патронная латунь (UNS C26000) 20120
    Медь - константан (60% Cu, 40% Ni) 20 22. 7
    Медь - немецкое серебро (62% Cu, 15% Ni, 22% Zn) 20 24,9
    Медь - фосфористая бронза (10% Sn, UNS C52400) 20 50
    Медь - Красная латунь (85% Cu, 9% Sn, 6% Zn) 20 61
    Мельхиор 20 29
    Германий-73 96,8
    " 0 66.7
    " 127 43,2
    " 327 27,3
    " 527 19,8
    " 727 17,4
    " 927 17,4
    Золото-73 327
    " 0 318
    " 127 312
    " 327 304
    " 527 292
    " 727 278
    " 927 262
    Гафний-73 24. 4
    " 0 23,3
    " 127 22,3
    " 327 21,3
    " 527 20,8
    " 727 20,7
    " 927 20,9
    Hastelloy C 0-25 12
    Инконель 21-100 15
    Инколой 0-100 12
    Индий-73 89.7
    " 0 83,7
    " 127 75,5
    Иридий-73 153
    " 0 148
    " 127 144
    " 327 138
    " 527 132
    " 727 126
    " 927 120
    Железо-73 94
    " 0 83.5
    " 127 69,4
    " 327 54,7
    " 527 43,3
    " 727 32,6
    " 927 28,2
    Железо - литье 20 52
    Железо - перлитное с шаровидным графитом 100 31
    Кованое железо 20 59
    Свинец-73 36.6
    " 0 35,5
    " 127 33,8
    " 327 31,2
    Свинец химический 0-25 35
    Сурьма свинец (твердый свинец) 0-25 30
    Литий-73 88,1
    " 0 79.2
    " 127 72,1
    Магний-73 159
    " 0 157
    " 127 153
    " 327 149
    " 527 146
    Магниевый сплав AZ31B 0-25 100
    Марганец-73 7.17
    " 0 7,68
    Меркурий-73 28,9
    Молибден-73 143
    " 0 139
    " 127 134
    " 327 126
    " 527 118
    " 727 112
    " 927 105
    Монель 0–100 26
    Никель-73 106
    " 0 94
    " 127 80.1
    " 327 65,5
    " 527 67,4
    " 727 71,8
    " 927 76,1
    Никель - Кованые 0-100 61-90
    Мельхиор 50-45 (константан) 0-25 20
    Ниобий (колумбий)-73 52.6
    " 0 53,3
    " 127 55,2
    " 327 58,2
    " 527 61,3
    " 727 64,4
    " 927 67,5
    Осмий 20 61
    Палладий 75.5
    Платина-73 72,4
    " 0 71,5
    " 127 71,6
    " 327 73,0
    « 527 75,5
    » 727 78,6
    » 927 82,6
    Плутоний 20 8.0
    Калий-73 104
    " 0 104
    " 127 52
    Красная латунь 0-25 160
    Рений-73 51
    " 0 48,6
    " 127 46,1
    " 327 44.2
    " 527 44,1
    " 727 44,6
    " 927 45,7
    Родий-73 154
    " 0 151
    " 127 146
    " 327 136
    " 527 127
    " 727 121
    " 927 115
    Рубидий-73 58.9
    " 0 58,3
    Селен 20 0,52
    Кремний-73 264
    " 0 168
    « 127 98,9
    » 327 61,9
    « 527 42,2
    » 727 31.2
    " 927 25,7
    Серебро-73 403
    " 0 428
    " 127 420
    " 327 405
    " 527 389
    " 727 374
    " 927 358
    Натрий-73 138
    " 0 135
    Припой 50-50 0-25 50
    Сталь - углерод, 0.5% C 20 54
    Сталь - углеродистая, 1% C 20 43
    Сталь - углеродистая, 1,5% C 20 36
    " 400 36
    " 122 33
    Сталь - хром, 1% Cr 20 61
    Сталь - хром, 5% Cr 20 40
    Сталь - хром, 10% Cr 20 31
    Сталь - хромоникель, 15% Cr, 10% Ni 20 19
    Сталь - хромоникель, 20% Cr , 15% Ni 20 15.1
    Сталь - Hastelloy B 20 10
    Сталь - Hastelloy C 21 8,7
    Сталь - никель, 10% Ni 20 26
    Сталь - никель, 20% Ni 20 19
    Сталь - никель, 40% Ni 20 10
    Сталь - никель, 60% Ni 20 19
    Сталь - хром никель, 80% никель, 15% никель 20 17
    Сталь - хром никель, 40% никель, 15% никель 20 11.6
    Сталь - марганец, 1% Mn 20 50
    Сталь - нержавеющая, тип 304 20 14,4
    Сталь - нержавеющая, тип 347 20 14,3
    Сталь - вольфрам, 1% W 20 66
    Сталь - деформируемый углерод 0 59
    Тантал-73 57.5
    " 0 57,4
    " 127 57,8
    " 327 58,9
    " 527 59,4
    " 727 60,2
    " 927 61
    Торий 20 42
    Олово-73 73.3
    " 0 68,2
    " 127 62,2
    Титан-73 24,5
    " 0 22,4
    « 127 20,4
    » 327 19,4
    « 527 19,7
    » 727 20.7
    " 927 22
    Вольфрам-73 197
    " 0 182
    " 127 162
    " 327 139
    " 527 128
    " 727 121
    " 927 115
    Уран -73 25.1
    " 0 27
    " 127 29,6
    " 327 34
    " 527 38,8
    " 727 43,9
    " 927 49
    Ванадий-73 31,5
    " 0 31.3
    " 427 32,1
    " 327 34,2
    " 527 36,3
    " 727 38,6
    " 927 41,2
    Цинк-73 123
    " 0 122
    " 127 116
    " 327 105
    Цирконий-73 25.2
    " 0 23,2
    " 127 21,6
    " 327 20,7
    " 527 21,6
    " 727 23,7
    " 927 25,7
    Сплавы - температура и теплопроводность

    Температура и теплопроводность для

    • Hastelloy A
    • Инконель
    • Navarich
    • Advance
    • Монель

    сплавы:

    .

    Металлы и сплавы - температуры плавления

    Точка плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

    Точки плавления для некоторых металлов и сплавов:

    660 Медь 9199 21724
    Металл Точка плавления
    ( o C)
    Адмиралтейство Латунь 900 - 940
    Алюминий
    Алюминиевый сплав 463-671
    Алюминий бронза 1027-1038
    Сурьма630
    Баббит 249
    Бериллий

    0

    Бериллий Медь 865-955
    Висмут 271.4
    Латунь, красный 1000
    Латунь, желтый 930
    Кадмий 321
    Хром 1860
    Кобальт 9959
    1084
    Купроникель 1170-1240
    Золото, 24K чистое 1063
    Hastelloy C 1320-1350
    Инконель 1390-1425
    1390–1425
    Иридий 2450
    Кованое железо 1482–1593
    Железо, серое литье 1127–1204
    Ковкое железо 1149
    Свинец 327.5
    Магний650
    Магниевый сплав 349-649
    Марганец 1244
    Марганцевая бронза 865-890
    Ртуть-890
    Молибден 2620
    Монель 1300-1350
    Никель 1453
    Ниобий (колумбий) 2470
    Осмий 3025824

    0 Палладий 1555

    Фосфор 44
    Платина 1770
    Плутоний 640
    Калий 63.3
    Красная латунь 990-1025
    Рений 3186
    Родий 1965
    Рутений 2482
    Селен 924
    Селен
    1411
    Серебро, монета 879
    Серебро, чистое 961
    Серебро, стерлинговое 893
    Натрий 97.83
    Припой 50-50 215
    Сталь углеродистая 1425-1540
    Сталь нержавеющая 1510
    Тантал 2980
    Торий 1750
    олово 232
    Титан 1670
    Вольфрам 3400
    Уран 1132
    Ванадий 1900
    932
    Цинк 419.5
    Цирконий 1854
    Золото, серебро и медь - давление и температура плавления

    .

    Что такое плотность металла определение


    Определение плотности металлов и сплавов

    Химическая лаборатория ИЦ "Композит-Тест" проводит определение плотности металлических образцов и других твердых непористых веществ.

    Плотность является одной из важнейших физических величин, характеризующих свойства вещества.

    Плотностью вещества называется отношение массы тела к его объему и выражается в г/см3. Плотность является постоянной величиной для каждого химически однородного вещества при данной температуре.

    Для определения плотности металлических, пластмассовых образцов нами применяется гидростатический метод, который обеспечивает наиболее точное измерение плотности.

    Гидростатический метод определения плотности в твердых образцах описан в:

    • ГОСТ 20018-74 "Сплавы твердые спеченые";
    • ГОСТ 25281-82 "Металлургия порошковая. Метод определения плотности формовок";
    • ГОСТ 15139-69 "Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)";
    • ТУ 48-19-76-90 "Вольфрам металлический для металлургических целей. Технические условия"

    Для определения плотности применяются жидкости, хорошо смачивающие материалы, которые не должны растворять и пропитывать образец или вступать с ним в реакцию, а также не должны улетучиваться во время определения (например, этиловый спирт, ацетон и другие).

    В качестве жидкости для взвешивания мы применяем дистиллированную воду.

    Гидростатический метод определения плотности материала состоит во взвешивании образца в воздухе, а затем в воде и вычислении его плотности. Метод предназначен для определения плотности формованных изделий (стержни, бруски, трубки, твердые спеченые сплавы, штабики и пластины металлического вольфрама и молибдена).

    При взвешивании температура испытуемого образца, жидкости и окружающего воздуха должна быть одинаковой. Температуру дистиллированной воды, в которую помещаем образец, поддерживаем постоянной, или, если это невозможно, измеряем температуру до и после каждого взвешивания, принимая в расчет среднее из полученных значений.

    Значения плотности дистиллированной воды в зависимости от температуры воздуха приводятся в нормативных документах на испытуемый материал.

    Имеются и другие методы определения плотности веществ, которые приводятся в ГОСТ 15139-69 "Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)".

    Пикнометрический метод заключается в сравнении масс одинаковых объемов испытуемого вещества и жидкости известной плотности. Жидкость должна смачивать испытуемое вещество и стенки пикнометра, а ее плотность не должна быть выше плотности исследуемого вещества. В качестве такой жидкости применяют бензин, толуол, ксилол и другие органические жидкости. Метод применяется для определения плотности формованных изделий, порошков, гранул, хлопьев.

    Метод обмера и взвешивания заключается в определении плотности вещества по отношению массы к его объему, определяемым непосредственно взвешиванием и обмером.

    Допускается измерять объем другими методами, например по вытесненному объему жидкости для образцов неправильной или трудно измеряемой формы. Метод применяется для определения плотности изделий, полуфабрикатов (стержни, бруски, трубы, отливки).

    Заявку на выполнение работ по определению плотности различных металлов и сплавов можно сделать по телефону (495) 513-20-71

    Что такое плотность? | Глава 3: Плотность

    Ключевые понятия
    • Плотность - характерное свойство вещества.
    • Плотность вещества - это соотношение между массой вещества и тем, сколько места оно занимает (объем).
    • Масса атомов, их размер и расположение определяют плотность вещества.
    • Плотность равна массе вещества, деленной на его объем; D = м / об.
    • Объекты одинакового объема, но разной массы имеют разную плотность.
    Сводка

    Учащиеся увидят медный и алюминиевый куб одинакового объема, помещенные на весы. Они увидят, что медь имеет большую массу. Студенты попытаются на молекулярном уровне объяснить, как это может быть. Затем ученикам раздают кубики из разных материалов одинакового объема. Учащиеся определяют плотность каждого куба и определяют вещество, из которого сделан куб.

    Цель

    Учащиеся смогут вычислять плотность различных кубиков и использовать эти значения для определения вещества, из которого состоит каждый куб. Студенты смогут объяснить, что размер, масса и расположение атомов или молекул вещества определяют его плотность.

    Оценка

    Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении. Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

    Безопасность

    Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

    материалов для каждой группы
    • Кубики, отмеченные A – H, которыми вы поделитесь с другими группами.
    • Весы с граммом
    • Калькулятор
    Материалы для демонстрации
    • Куб медный и алюминиевый куб того же объема
    • Остаток
    Примечания к материалам
    Кубики

    Для этого урока вам понадобится набор кубиков из разных материалов, имеющих одинаковый объем.Эти наборы кубиков доступны от множества поставщиков. Flinn Scientific продает набор Density Cube, продукт № AP6058. В этом наборе 10 кубиков: 4 металлических, 3 пластиковых и 3 деревянных. Студентам будет легче, если вы уменьшите число до 8, используя все образцы металла, но только два деревянных и два пластиковых кубика. Мы предлагаем использовать нейлоновый (не совсем белый, наименее плотный) пластиковый куб и пластиковый куб из ПВХ (серый, наиболее плотный). Для дерева мы предлагаем использовать дуб (более темный и плотный), а также сосну или тополь (более светлый, менее плотный).В этом упражнении каждой группе нужно будет измерить массу каждого из восьми кубиков. Группам необходимо будет измерить и записать свои данные для куба и передать их другой группе, пока каждая группа не использует каждый из кубов.

    Весы

    Для демонстрации используйте простые пластиковые двусторонние весы, похожие на качели. Один из самых дешевых - это весы для начальной школы Delta Education (21 дюйм), продукт № WW020-0452. Попросите учащихся использовать любые весы, измеряемые в граммах.

    Метрическая линейка

    Учащиеся будут использовать метрическую линейку в той части упражнения, где они участвуют, когда они вместе с вами измеряют длину, ширину и высоту куба.

    Об этом уроке

    Это первый урок, на котором учащиеся знакомятся с моделями молекул, которые сложнее молекулы воды. Некоторые из этих молекул могут выглядеть немного устрашающе. Сообщите учащимся, что им не нужно запоминать или рисовать эти молекулы. Для целей этой главы учащимся нужно только подумать о размере и массе атомов, составляющих молекулу, и о том, как они расположены в веществе.

    .

    Определение плотности в науке

    В жидкости жидкость с самой высокой плотностью находится на дне емкости.
    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ

    Плотность определяется как масса на единицу объема. Чаще всего для обозначения плотности используется символ ρ (строчная греческая буква ро). Также используется заглавная буква D. Плотность - это интенсивное свойство вещества, что означает, что размер образца не влияет на его ценность. Плотность обычно выражается в граммах на миллилитр и килограммах на литр.

    Уравнение плотности:

    плотность = масса / объем

    ρ = m / V

    Обратной величиной плотности (В / м) является ее удельный объем .

    ПРИМЕР ПЛОТНОСТИ

    Плотность, как правило, выше для твердых тел, чем для жидкостей, которые, в свою очередь, более плотны, чем газы. Плотность чистой воды составляет 1 грамм на миллилитр.

    ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ

    dencity, density

    Связанные сообщения .Плотность

    | Определение, единицы и формула

    Плотность , масса единицы объема материального вещества. Формула для плотности: d = M / V , где d - плотность, M - масса, а V - объем. Плотность обычно выражается в граммах на кубический сантиметр. Например, плотность воды составляет 1 грамм на кубический сантиметр, а плотность Земли - 5,51 грамма на кубический сантиметр. Плотность также может быть выражена в килограммах на кубический метр (в единицах МКС или СИ).Например, плотность воздуха составляет 1,2 килограмма на кубический метр. Плотности обычных твердых тел, жидкостей и газов указаны в учебниках и справочниках. Плотность предлагает удобный способ получения массы тела из его объема или наоборот; масса равна объему, умноженному на плотность ( M = V d ), а объем равен массе, деленной на плотность ( V = M / d ). Вес тела, который обычно представляет больший практический интерес, чем его масса, может быть получен путем умножения массы на ускорение свободного падения.Также доступны таблицы, в которых указан вес на единицу объема веществ; это количество имеет различные названия, такие как плотность, удельный вес или удельный вес. См. Также удельный вес . Выражение плотность частиц относится к количеству частиц в единице объема, а не к плотности отдельной частицы, и обычно выражается как n .

    Подробнее по этой теме

    промышленное стекло: Плотность

    В случайном атомном порядке стеклообразного твердого тела атомы упакованы менее плотно, чем в соответствующем кристалле, оставляя более крупное межузельное пространство...

    .

    Что означает плотность?

    Реза Санайе:

    Основы прогнозирования поведения макросистем 1. Макросистемы с их иногда стохастическим поведением могут быть (хорошими) индикаторами распространения информации с целостной точки зрения, а также [будет обсуждаться позже] из регионально-молекулярной анизотропной зоны. 2. Рассеяние данных для систем с квазивекторным поведением в жидкостях, газах и твердых телах, наблюдаемое с эпифеноменологической точки зрения в сравнении с феноменологической, может показать, что ряд классических взглядов на механистическое поведение макро- системы могут быть заменены некоторым «машинным» взглядом.¬ 3. Отказ от чисто механистического взгляда на межфазные силы и принятие термодинамических и вероятностных концепций, таких как свободная энергия и энтропия, были двумя наиболее важными шагами на пути от устаревших механистических представлений к более абстрактной концептуализации информации. разгон, работающий вместо причинности. 4. Также необходимо провести сравнение между герменевтикой понятия энтропийных сил в рамках и вне рамок установленной термодинамики.Само слово «сила» уже слишком сопоставимо с энтропией. Мы стремимся сделать его ближайшим родственником идей данных, информации, топологии данных и мереологии стохастичности. 5. Физико-химический потенциал внутри множества состояний равновесия может быть использован в качестве платформы для анизотропных конфигураций, посредством которых не только энтропия удержания, но и энтропия рассеяния находят свое истинное значение. 6. В контексте классических моделей накопления и роста энергии проверяемость любого анизотропного обращения также демонстрируется, если не с помощью набора аксиом, то, по крайней мере, с помощью множественности межфазного поведения, в которой экспериментальные данные находят свое мереотопологическое соотношение равным единице. соседство другого (считая, во-первых, для простоты, что наши пространства состояний имеют метрическую природу).7. Таким образом, остается взаимность расчетов межфазного натяжения, где поверхностное натяжение вызывает внутреннюю поляризацию тех систем данных, с помощью которых мы хотели бы вывести либо аксиоматическую, либо множественную многообразную регионализацию ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. 8. Это, с рядом модификаций Хаотических и Странных Аттракторов, потенциально может быть применено даже ко всей матрице Вселенной. 9. Большая часть литературы по системной (информационной) энтропии рассматривает мезоскопический уровень как ТОЧНЫЙ уровень для (физикалистского) анализа данных.Тем не менее, есть подсказки, указывающие на то, что некоторые из основных потоков структурирования и динамики являются ЛИБО общими для микроскопических, мезоскопических и макроскопических систем, ИЛИ целостные паттерны упомянутых структур и динамики могут быть получены один из двух других. Например, мы покажем позже - в ходе развития существующих представлений - что плотность функциональная теория (DFT), которая стала методологией физиков для описания электронной структуры твердых тел, также может быть распространена на другие методы или системы. .Системы с несколькими атомами могут указывать на уже объясненный порядок, скажем, биомолекул, если строгий анализ проводится по переходным фазам (трансляционные отображения данных). 10. Уровень вероятности распространения информации в любых нано- и пикосистемах с / без (полного) присоединения и / или зависимости от химического энергообмена, относится к динамике разностей тех множеств соединительных коллекторов труб, которые потенциально имеют способность использовать тепловую энергию.Это означает, что потребление химической энергии не всегда препятствует притоку энергии. Здесь необходимо очертить мельчайшие детали различий между Микро- и Макросистемами. Любое движение демаркационных линий в упомянутых системах по вопросу (не) взаимозависимости данных мереотопологии от химического энергообмена можно предсказать, если классические теории зародышеобразования и роста уступят место еще более строгой науке о различиях. Повторение (наблюдение) таких Различий позволяет увидеть некоторые из наиболее «макроуровней систематичности» [мы уже провели некоторое моделирование отображений состояний микропространств с целью выяснения того, сколько потоков макроструй плазмы внутри звезд или в межгалактическом пространстве движутся.Даже магнитность при всей осторожности оказалась сопоставимой]. Вышеупомянутые различия на самом деле относятся к возможностям в рамках линий термодинамического обмена, основанного на анизотропии информации. Такие обмены называют себя МО-обменами, когда они «микро», но как некоторые наиболее специфические гравитоконвекционные потоки в использовании в астрологии, науках о Земле и экологии. Отсюда наука будет выведена из предсказания детального баланса мезоскопической (не-) обратимости с точки зрения связности окрестностей данных.На любом дифференцируемом многообразии со своим собственным кольцом универсальных дифференцируемых функций мы можем определить наличие «установки» модулей кэлеровых пространств, разграничение которых может быть представлено следующим образом: d (a + b) = da + db, d (ab) = adb + bda, а также: dλ = 0 (a, b∈A, λ∈k) d (a + b) = da + db, d (ab) = adb + bda, dλ = 0 (a, b∈A, λ∈k) Если любой модуль имеет формализм: dbdb (b∈Ab∈A). После всего сказанного мы снова имеем проблематику того, чтобы оставаться в сфере классического исчисления. Вероятно, что для Macrosystems мы можем решить не применять классическую версию.

    .

    Плотность металлов таблица по возрастанию

    Во всех сферах человеческой деятельности применяются изделия из металлов. Металлы в научном смысле представляют собой простые вещества, обладающие специфическими свойствами (металлическим блеском, ковкостью, высокой электропроводностью). В быту и на производстве часто используют их сплавы с другими элементами. Эти затвердевшие расплавы также обычно называют металлами.

    Определение и использование плотности

    Как известно, чтобы найти плотность вещества, его массу делят на объем. Плотность является физико-химической характеристикой вещества. Она постоянна. Материалы для промышленного производства должны соответствовать этому показателю. Для её обозначения принято использовать греческую букву ρ.

    Плотность железа равна 7874 кг/м³, никеля — 8910 кг/м³, хрома — 7190 кг/м³, вольфрама — 19250 кг/м³. Конечно, это относится к твёрдым сплавам. В расплавленном состоянии веществам присущи другие характеристики.

    В природе лишь некоторые металлы присутствуют в большом количестве. Удельный вес железа в земной коре 4,6%, алюминия — 8,9%, магния — 2,1%, титана — 0,63%. Металлы незаменимы в большинстве сфер человеческой деятельности. Их производство растёт год от года. Для удобства металлы разделены на группы.

    Железо и его сплавы

    Чёрными металлами принято называть стали и чугуны разных марок. Сплав железа и углерода считается сталью, если железа не менее 45%, а содержание углерода 0,1%—2,14%. Чугуны, соответственно, углерода содержат больше.

    Для получения необходимых свойств сталям и сплавам их легируют (присаживают при переплаве легирующие добавки). Таким образом плавят заданные марки. Все марки металла строго соответствуют определённым техническим условиям. Свойства каждой марки регламентированы государственными стандартами.

    В зависимости от состава плотность стали варьируется в диапазоне 7,6—8,8 (г/см³) в СГС или 7600—8800 (кг/м³) в СИ (это видно из таблицы 1). Конечно, сталь имеет сложную структуру, это не смесь различных веществ. Однако присутствие этих веществ и их соединений изменяют свойства, в частности, плотность. Поэтому самыми большими плотностями обладают быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама.

    Цветные металлы и их сплавы

    Изделия из бронзы, латуни, меди, алюминия широко применяются на производстве:

    • Обычно бронзы это сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом и бериллием. Однако в бронзовом веке, когда удельный вес бронзы в общей массе металлических изделий составлял почти 100%, это были сплавы медь — мышьяк.
    • Сплавы на основе цинка — латуни. В латуни может присутствовать олово, но его количество меньше, чем цинка. Чтобы получить сыпучую стружку, иногда добавляют свинец. Кроме ювелирных сплавов латуни и бронзы, они нужны для деталей машин и морских судов, скобяных изделий, пружин. Некоторые сорта применяют в авиации и ракетостроении.
    • Дюралюминий (дюраль) — сплав алюминия с медью (меди 4,4%) — это высокопрочный сплав. Главным образом применяется в авиации.
    • Титан по прочности превосходит многие марки стали. Одновременно он вдвое легче. Эти качества сделали его незаменимым в большинстве отраслей промышленности. А также он широко применяется в медицине (протезировании). Удельный вес титана в производстве летательных аппаратов достигает 70% от всего выплавляемого в мире. Около 15% титана идёт для химического машиностроения.
    • Серебро и золото — первые металлы, с которыми познакомился человек. За всю историю существования человечества эти металлы, по большей части, шли на ювелирные изделия. И в настоящее время тенденция сохраняется.
    • Вольфрам из-за высокой тугоплавкости незаменим в приборостроении. Большая плотность позволяет применять его, как защиту от радиации.
    • Никель и хром образуют нихром — жаропрочный пластичный сплав, очень долговечный и надёжный.

    Различные марки сталей и чугунов, бронз и других металлов имеют разный химический состав и разную плотность. Плотности всех востребованных материалов измерены и систематизированы. Таблицы, содержащие эти данные доступны пользователям. С их помощью можно легко найти массу изделия заданной формы.

    Определение массы изделия

    Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.

    Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:

    1. Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
    2. Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
    3. Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.

    При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.

    Что такое удельный вес

    Удельным весом называют плотность, умноженную на ускорение свободного падения (силу тяжести) или отношение веса тела к его объёму. Путать его с плотностью недопустимо. Однако часто это происходит из-за смешения понятий массы и веса. Вес тела, а следовательно и удельный вес, изменяется в зависимости от силы тяжести. Он не является постоянной величиной. В зависимости от места, где находится предмет, он имеет разные значения. Эта физическая величина будет разной даже в разных точках Земли. Ускорение свободного падения на экваторе больше, чем на полюсах. Масса и плотность постоянны.

    К примеру, можно вычислить удельный вес серебра. На Земле эта величина будет составлять 10500 кг/м³ (плотность чистого металла). Умножив на 9,81м/с 2 (сила тяжести), можно получить 103005 Н/м³. А на Луне 10500 кг/м³ умножается на 1,62м/с 2 (сила тяжести на Луне). Результат уже другой — 17,01Н/м³. В кабине корабля, вращающегося вокруг Земли — невесомость, ускорение равно нулю. Следовательно, и вес любого материала здесь ноль.

    Все значения будут разными. Самое большое значение будет в первом случае, потому что на Земле ускорение свободного падения имеет самое большое значение. В невесомости вещь не весит ничего. Плотность одного и того же материала в любом месте будет одинаковой. Она является константой.

    Для того, чтобы составить таблицы удельного веса металлов на различных планетах (или в других условиях), необходимо знать ускорение свободного падения и плотность.

    Перевозки изделий из металлов

    В системе грузоперевозок задействовано такое понятие, как «объёмный вес». Если масса предмета в одном кубическом метре 167 кг, то такой вес считается физическим, а если меньше — объёмным. Например, масса куба стали углеродистой — 7750 кг. Другими словами, объёмный вес стали 7750 кг. Эти расчёты нужны, чтобы определить, какой объем займёт перевозимый груз.

    Однако в зависимости от того, какие металлические изделия перевозятся, объем будет меняться. Предположим, что есть несколько различных метизов одной и той же марки стали. По идее, они обладают одинаковой плотностью. Однако слитки, крупносортные изделия и бунты проволоки обладают различным объёмом, а следовательно, при их перевозке займут больше или меньше места на транспорте. Таким образом, они обладают разным объёмным весом. При любых условиях кубометр стали больше 167 кг, следовательно, его не назовёшь объёмным.

    Таблица плотностей металлов и другие их физические свойства

    Кроме этого, в зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (Tкип> 1000 o С) и легкоплавкие (Tкип o С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

    Таблица 1. Плотности некоторых металлов.

    Материал

    Плотность, г/см 3

    Примеры решения задач

    ЗаданиеОпределите молярную массу газа, если его относительная плотность по кислороду равна 0,7312.
    РешениеОтношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.

    Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа:

    Тогда, молярная масса неизвестного газа будет равна:

    ОтветМолярная масса газа равна 23 г/моль.
    ЗаданиеПлотность простого вещества газа брома по воздуху равна 5,52. Вычислите молярную массу брома и его формулу.
    РешениеОтношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.

    Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа:

    Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

    Тогда, молярная масса газа брома будет равна:

    Mgas = Dair× M(air) = 5,52 × 29 = 160 г/моль.

    Относительная атомная масса брома равна 79,901а.е.м. Тогда, в состав молекулы брома входит Mgas /Ar(Br) атомов фтора:

    Значит формула молекулы фтора Br2.

    МатериалПлотность, кг/м 3
    Алюминиевые сплавы
    АЛ12750
    АЛ22650
    АЛ32700
    АЛ42650
    АЛ52680
    АЛ72800
    АЛ82550
    АЛ92660
    АЛ112940
    АЛ132600
    АЛ212830
    АЛ222500
    АЛ242740
    АЛ252720
    Баббиты оловянные и свинцовые
    Б887350
    Б837380
    Б83С7400
    Б169290
    БН9700
    БС610050
    Бронзы безоловянные литейные
    БрА9Мц2Л7600
    БрА9Ж3Л7600
    БрА10Ж4Н4Л7600
    БрС309400
    Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением
    БрА58200
    БрА77800
    БрАМц9-27600
    БрАЖ9-47600
    БрАЖМц10-3-1,57500
    БрАЖН10-4-47500
    БрКМц3,18400
    БрКН1-38600
    БрМц58600
    Бронзы бериллиевые
    БрБ28200
    БрБНТ1,98200
    БрБНТ1,78200
    Бронзы оловянные деформируемые
    Бр0Ф8,0-0,38600
    Бр0Ф7-0,28600
    Бр0Ф6,5-0,48700
    Бр0Ф6,5-0,158800
    Бр0Ф4-0,258900
    Бр0Ц4-38800
    Бр0ЦС4-4-2,58900
    Бр0ЦС4-4-49100
    Бронзы оловянные литейные
    Бр03Ц12С58690
    Бр03Ц7С5Н18840
    Бр05Ц5С58840
    Магниевые сплавы деформируемые
    МА11760
    МА21780
    МА2-11790
    МА51820
    МА81780
    МА141800
    Магниевые сплавы литейные
    МЛ31780
    МЛ41830
    МЛ61810
    МЛ101760
    МЛ111780
    МЛ121800
    Медно-цинковые сплавы (латуни) литейные
    ЛЦ16К48300
    ЛЦ23А6Ж3Мц28500
    ЛЦ30А38500
    ЛЦ38Мц2С28500
    ЛЦ40Сд8500
    ЛЦ40С8500
    ЛЦ40Мц3Ж8500
    ЛЦ25С28500
    Медно-цинковые сплавы (латуни), обрабатываемые давлением
    Л968850
    Л908780
    Л858750
    Л808660
    Л708610
    Л688600
    Л638440
    Л608400
    ЛА77-28600
    ЛАЖ60-1-18200
    ЛАН59-3-28400
    ЛЖМц59-1-18500
    ЛН65-58600
    ЛМ-58-28400
    ЛМ-А57-3-18100
    Никелевые и медно-никелевые сплавы, обрабатываемые давлением
    НК0,28900
    НМц2,58900
    НМц58800
    НМцАК2-2-18500
    НХ9,58700
    МНМц43-0,58900
    НМЦ-40-1,58900
    МНЖМц30-1-18900
    МНЖ5-18700
    МН198900
    МН169020
    МНЦ15-208700
    МНА13-38500
    МНА6-1,58700
    МНМц3-128400
    Цинковые сплавы антифрикционные
    ЦАМ9-1,5Л6200
    ЦАМ9-1,56200
    ЦАМ10-5Л6300
    ЦАМ10-56300

    Отверстия под резьбу

    Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

    Размеры гаек под ключ

    Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

    G и M коды

    Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

    Типы резьб

    Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

    Масштабы чертежей

    Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

    Режимы резания

    Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

    Отверстия под резьбу

    Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

    Станки с ЧПУ

    Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

    Режимы резания

    Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

    Форматы чертежей

    Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

    CAD/CAM/CAE системы

    Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

    Чтение чертежей

    Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.

    Таблица плотностей металлов, все значения

    Таблица плотностей металлов и другие их физические свойства

    Кроме этого, в зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (Tкип> 1000oС) и легкоплавкие (Tкип< 1000oС). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

    Таблица 1. Плотности некоторых металлов.

    Материал

    Плотность, г/см3

    Алюминий

    2,712

    Бериллий

    1,840

    Ванадий

    5,494

    Вольфрам

    19,600

    Железо

    7,850

    Золото

    19,320

    Кобальт

    8,746

    Магний

    1,738

    Медь

    8,930

    Молибден

    10,188

    Никель

    8,800

    Олово

    0,728

    Платина

    21,400

    Плутоний

    19,818

    Ртуть

    13,594

    Серебро

    10,490

    Свинец

    11,340

    Титан

    4,500

    Уран

    18,900

    Цинк

    7,135

    Примеры решения задач

    Понравился сайт? Расскажи друзьям!

    Изучение и сравнение методов измерения плотности твердых тел и жидкостей

    Перехватов Иван Алексеевич,

    учитель физики

    ГБОУ г. Москвы «Школа № 1547» (Подразделение № 3 «Эврика-Огонек»),

     

    Уже семиклассникам известно, что для определения плотности твердого тела или жидкости достаточно найти отношение массы тела к его объему. Измерить массу тела на рычажных весах, а объем с помощью мерного стакана или мензурки, а в случае геометрически правильной формы тела – с помощью линейки, – уже посильно и современному шестикласснику. Поэтому на первый взгляд может показаться, что тема плотности тел раскрыта безо всяких «но» уже в первые месяцы освоения школьной физики. Но это лишь на первый взгляд. Пытливый семиклассник, изучая выталкивающую силу, найдет увлекательное продолжение этой темы, вторя Архимеду: «Эврика!».

    И действительно, соотношение плотностей твердого тела и жидкости определяет, например, условие плавания твердого тела в жидкости, а численные значения их плотности – во-первых, величину выталкивающей силы со стороны жидкости, во-вторых, вес тела, находящегося внутри жидкости. Эта взаимосвязь открывает возможность измерения плотности твердого тела или жидкости так называемым методом гидростатического взвешивания твердого тела, погруженного в жидкость, с помощью точного динамометра или датчика силы. Метод основан на действии закона Архимеда: тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость, что и регистрирует динамометр в виде весовой разницы, по которой можно определить и объем тела, и величину выталкивающей силы, и, в купе с весом тела в воздухе, в итоге вычислить плотность либо тела, либо жидкости.

    Определение плотности тела методом гидростатического взвешивания всегда по умолчанию предполагает условие «изучаемое тело тонет в жидкости». Однако данный метод можно адаптировать и для определения плотности  нетонущего в жидкости тела, если в эксперименте снабдить тело грузилом, способным полностью погрузить тело в жидкость. И в данном случае выталкивающая сила, действующую на изучаемое тело, найдется уже как разность выталкивающей силы, действующей на полностью погруженную связку тело-грузило, и выталкивающей силы,действующей отдельно на грузило, а эти силы можно найти раздельно уже привычным методом гидростатического взвешивания.

    Метод определения плотности гидростатическим взвешиванием, безусловно, заслуживает свое место в школьном лабораторном практикуме, и уж если не в рамках базового уровня, то в программе профильного или углубленного изучения физики наверняка. А если это летний лабораторный практикум по профильной физике десятиклассников с четырехчасовым форматом лабораторной работы – тогда не только упомянутый метод, – метод(ы) измерения плотности твердых тел и жидкостей и их сравнение – вот достойная и пропорциональная тема лабораторной работы по плотности, в которую заданиями юным физикам можно вписать не только упомянутые методы определения плотности, но и несколько других оригинальных и неожиданно простых. Например, измерить плотность неизвестной жидкости с помощью двух одинаковых мерных стаканчиков равноплечими весами без разновесов или вообще без весов – на поверхности воды. В частности, для определения плотности неизвестной жидкости этими методами понадобятся два одинаковых мерных стаканчика и вода с её известной плотностью. В первом случае равновесие на равноплечих весах стаканчиков с водой и неизвестной жидкостью будет означать равенство сил тяжести воды и неизвестной жидкости (стаканчики можно рассматривать как продолжение чаш весов), отношение плотностей которых найдется как обратное отношение их объемов. А если в распоряжении только два одинаковых мерных стаканчика или даже один? В этом случае роль равноплечих весов может выполнить поверхность воды или любой другой жидкости, удерживающей наплаву сначала мерный стаканчик с водой, а затем с неизвестной жидкостью. При этом условием равновесия «архимедовых» весов будет одинаковая глубина погружения стаканчиков в жидкость как условие равенства выталкивающих сил и сил тяжестей одинаковых стаканчиков с жидкостями различной плотности. Тогда, как и в случае с равноплечими весами, отношение плотностей воды и неизвестной жидкости найдется как обратное отношение их объемов.

    В качестве задания практического сравнения методов измерения плотности в лабораторную была включена задача по определению процентного содержания металлов в свинцово-оловянном припое (с предусмотрительно выплавленной оттуда канифолью).

    Выборочно, с оглядкой на время выполнения работы, в некоторые задания включена оценка погрешностей прямых и косвенных измерений. А пожелать успеха в выполнении работы хватит и секунды.

    Замечательная формула плотности вещества, дебютирующая для любого семиклассника первой формулой по физике, и впервые персонализирующая для него математические методы в физике, открывает каждому учащемуся завораживающее числовое измерение науки о природе – физики. Вышедшая из, на первый взгляд гуманитарной и созерцательной, начатой еще на уроках по окружающему миру темы первоначальных сведений о строении вещества, физическая величина плотность всегда служила твердой первой ступенью освоения школьной физики общеобразовательного уровня, а лабораторная работа «Изучение и сравнение методов измерения плотности твердых тел и жидкостей» ляжет достойным пазлом в физическое профильное образование старших школьников.

    Текст лабораторной работы (PDF)

    Список литературы:

    1. Гурский И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1986.

    2. Евграфова Н.Н. Курс физики. М.: Высшая школа, 1978.

    3. Перышкин А.В. Физика 7 класс. М.: Дрофа, 2011.

    4. Покровский А.А. Практикум по физике. М.: Учпедгиз, 1975.

    Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    Мегарезерв - Плотность металлов и сплавов

    Категория: Статьи

    Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе - удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

    Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

    Плотность металлов (при 20°C):

    т/м3

    Алюминий 2.6889
    Вольфрам 19.35
    Графит 1.9 — 2.3
    Железо 7.874
    Золото 19.32
    Калий 0.862
    Кальций 1.55
    Кобальт 8.90
    Литий 0.534
    Магний 1.738
    Медь 8.96
    Натрий 0.971
    Никель 8.91
    Олово (белое) 7.29
    Платина 21.45
    Плутоний 19.25
    Свинец 11.336
    Серебро 10.50
    Титан 4.505
    Уран 19.04
    Хром 7.18
    Цезий 1.873
    Цирконий 6.45
    Плотность сплавов (при 20°C):

    т/м3

    Бронза 7.5 — 9.1
    Сплав Вуда 9.7
    Дюралюминий 2.6 — 2.9
    Константан 8.88
    Латунь 8.2 — 8.8
    Нихром 8.4
    Платино-иридиевый 21.62
    Сталь 7.7 — 7.9
    Сталь нержавеющая (в среднем) 7.9 — 8.2
    марки 08×18Н10Т, 10×18Н10Т  7,9
    марки 10×17Н13М2Т, 10×17Н13М3Т  8
    марки 06ХН28МТ, 06ХН28МДТ  7,95
    марки 08×22Н6Т, 12×21Н5Т  7,6
    Чугун белый 7.6 — 7.8
    Чугун серый 7.0 — 7.2

    Удельный вес – важная характеристика драгоценного металла

    Золото — чрезвычайно ковкий и тягучий металл, из 1 грамма золота можно вытянуть нить длиной в 2 км. Серебро — чемпион по электрической проводимости и теплопроводности. Платина — прочная, гипоаллергенная и практически вечная, она сохраняется тысячелетиями в таких условиях, в которых другие металлы ржавеют и рассыпаются в прах. Все эти металлы разные, они отличаются гибкостью, прочностью, весом и, соответственно, ценой.

    Почему три абсолютно одинаковых украшения из золота, серебра и платины весят по-разному? Что такое удельный вес и удельная плотность драгоценных металлов? Zlato.ua — не учебник по физике, поэтому мы постараемся объяснить все максимально простым и понятным языком.


    Что такое удельный вес?

    Сегодня мы говорим именно о благородных (драгоценных металлах). В ювелирном деле их используют всего четыре:

    1. Золото;
    2. Платина;
    3. Серебро;
    4. Полублагородная медь.

    Начнем с того, что все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но вылитые из разных металлов имеют разную массу. Масса изделия напрямую зависит от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе (кг/м3) — это удельная плотность.
    Удельный вес — то же самое, что плотность. То есть величина, которая является отношением веса к объёму. Формула вычисления: Y=P/V, где Р —  вес, а V — плотность.

    В ювелирном деле практически никогда не используются металлы в первозданном виде. Вероятность встретить украшение из чистого золота — мизерна. Почему? Потому что это непрактично. Чистый металл слишком мягкий, если вылить украшение из 100% золота — оно будет гнуться и деформироваться. Поэтому каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования. Чтобы увеличить прочность и износостойкость, добавить блеска и видоизменить оттенок, ювелиры используют лигатуру, то есть примеси.
    Сплав с добавлением примесей имеет уже другой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра и платины.

    В качестве лигатуры используют:

    • медь;
    • никель;
    • серебро;
    • цинк;
    • палладий;
    • индий;
    • германий.

    Удельный вес золота, серебра и платины

    От количества и состава примесей в изделии зависит проба. Проба — это количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла — 58,5%. Остальные 41,5% — примесь из других металлов.

    Удельный вес чистого золота — 19,32 г/см3.
    Самая распространенная проба золота — 585. Удельный вес золота 585 пробы — колеблется от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3, в зависимости от оттенка и состава примесей. У белого золота плотность еще ниже, потому что благородный белый цвет выводиться благодаря смеси обычного желтого золота с большим количеством серебра. 

    Температура плавления золота — 1 064°C

    Удельный вес чистого серебра — 10,5 г/см3. Серебро тверже золота, но пластичнее — оно легче поддается обработке, что говорит о меньшей износостойкости этого металла. Серебряные украшение легче царапаются и гнуться.
    Самая распространенная проба серебра для украшений — 925. 


    Температура плавления серебра — 961,8°C

    Удельный вес чистой платины — 21,45  г/см3. Платина — самый прочный ювелирный металл, поэтому она не нуждается в большом количестве лигатуры.
    Самая распространенная проба платины для украшений — 950, то есть практически “чистая”. Ее удельная плотность составляет 21,05г/см3.


    Температура плавления платины — 1769° С

    Металлы платиновой группы 

    Палладий — серебристо-белый металл, его цвет очень напоминает платину. Плотность палладия составляет 12,16 г/см. Температура плавления — 1554,5°С. Палладий обладает хорошей ковкостью и тягучестью, но его износостойкость хуже, чем у платины. Для изготовления ювелирных украшений обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, где 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля.

    Родий — металл бледно-голубого цвета с плотностью 12,4 г/см3. Температура плавления — 1966° С. Родий активно используют в ювелирном деле для покрытия украшений из серебра и белого золота. Тончайший слой наносится электролитическим способом, усиливает блеск и защищает изделие от потускнения.

    Рутений — металл серебристо-белого цвета с плотностью 12,26 г/см. Получается в процессе переработки и очистки сырой платины. Рутений хрупкий, поэтому не применяется в промышленности, зато в незначительных количествах его используют ювелиры в сплавах с платиной.

    Иридий встречается в платиновых рудах, получается при переработке и очистке сырой платины. Это хрупкий металл серебристо-серого цвета, химически очень стойкий, тяжелый и твердый. Плотность иридия — 22,42 г/см3, температура плавления —  2454° С. В ювелирном деле применяют платиноиридиевый сплав, содержащий 5-10% иридия.

    Плотность металлов показана в возрастающей последовательности:



    Именно поэтому три абсолютно идентичных по площади и объему украшения из золота, серебра и платины весят по-разному. Чем плотнее материал, тем больше его нужно. Этот момент должны учитывать все, кто собирается сделать индивидуальный заказ на изготовление украшения — играет роль не только цена за грамм драгоценного металла, но и его удельный вес.

    Теперь вы знаете, что это такое и сможете избежать неприятного сюрприза при оглашении цены. Оставайтесь вместо со Zlato.ua, мы готовим для вас еще много полезных лайфхаков!

    Нажмите чтобы прочитать более старый материал!

    Увидели потрясающее колечко в белом золоте и хотите заказать такое же, но в красном оттенке металла? Или понравившуюся модель обручальных колец классической 585 пробы хотите сделать для себя из платины? Современные ювелиры создают украшения на любой вкус: в широкой палитре и дизайне. Но очень часто цена изделия на заказ становится сюрпризом и превышает ожидания. Здесь играет роль не только цена драгметалла за грамм, но и его удельный вес. Что это за характеристика и зачем знать если не ее формулу, то как она влияет на цену? Эксперты Zlato.ua расскажут легко о сложном и объяснят, почему внешне одинаковые изделия имеют разный вес?


    У одинаковых по дизайну колье из золота — разный вес и цена

    Что такое удельный вес драгоценного металла

    Удельная плотность (кг/м3) – отношение объема сплава к его массе.

    Удельный вес – вес единицы объема безусловного плотного (непористого) металла. Это отношения веса к объему металла в чистом виде. Формула: Y=P/V, при этом Р — вес элемента, V — плотность.

    Металлы непрактично использовать для изготовления украшений в чистом виде. Например, золото и серебро слишком мягкие для этого. Каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования: чтобы увеличить его прочность и износостойкость, изменить оттенок. Все эти процедуры влияют на пробу и как итог — цену готового изделия.

    Проба – количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла - 58, 5%, остальное – это лигатура. Сплав с добавлением других металлов имеют свой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра или платины. В качестве добавки выступают медь, никель, цинк, серебро, палладий, индий, германий. После этого характеристики металла меняются: от температуры плавления до плотности.

    Кольцо одного размера с одинаковыми параметрами из золота, серебра и платины будет иметь разную массу. Делая украшение на заказ, стоит учитывать это.


    Кольцо из белого золота, желтого и платины

    Плотность золота, серебра и платины

    Удельный вес чистого золота 999 пробы 19,32 г/см3, а примесей в нем всего 0,01%. Для 585 пробы это значит, что есть 58,5% золота, и 41,5% других металлов (которые добавили для твердости и блеска украшения). Добавленные металлы имеют другую плотность, чем золото.

    Золото 585 пробы имеет плотность от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3 в зависимости от оттенка и состава лигатуры (у белого плотность ниже). Это означает, что слиток золото весит в 12,85 раз больше, чем равный объем воды. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3.

    Шар из чистого золота (999 проба) диаметром 46,237 мм весит один килограмм. А двухлитровая бутылка из пластика с золотым песком имеет массу около 32 кг


    Плотность золота в зависимости от оттенка сплава


    Плотность чистого серебра
     – 10,5 г/см3. Оно тверже золота и тяжелее стали. Серебро легко поддается обработке, но это же снижает его износостойкость. Для прочности к нему придают медь. Стандартное серебро для ювелирных украшений имеет 925 пробу.

    Серебряные слитки в 1 килограмм получаются большими по объему, чем золотые

    Платина – самый твердый и прочный материал. Металл тяжело поддается обработке, но, к примеру, крапаны в кольце из нее, удерживающие камень, не расшатываются. 999 проба имеет плотность 21,45 г/куб.см. 950 проба платины в украшениях имеет общий удельный вес 21,05 г/куб.см. 

    В производстве украшений удельный вес платины составляет от 85% до 95%. Это означает, что изделие практически полностью сделано из драгоценного металла.

    Пример: три абсолютно одинаковых по объему и площади гладкие кольца без вставок кольца из серебра, золота и платины будут иметь разный вес. Платина плотнее белого золота, поэтому для создания одинаковых обручальных колец  из платины потребуется больше, соответственно это влияет на цену.

    Тем, кто желает заказать золотое кольцо из золота по прототипу из платины, стоит учитывать, что на современном рынке драгметаллов первый металл с 2015 года опережает по стоимости второй на $10 за грамм. Это стоит знать при рассчете цены. 


    Как по плотности определить пробу

    Если вам интересны физические эксперименты или хочется узнать пробу металла, достаточно взвесить украшение, а затем положить его в воду в пластиковый стакан. Далее определить объем вытесненной жидкости в кубических сантиметрах. После этого вес украшения в граммах следует разделить на значение вытесненной воды в кубических сантиметрах.

    Автор текста: Гаращенко Анна

    Читайте также: Самые дорогие металлы в мире

    Читайте также: Самые дорогие металлы в мире

    Определение плотности металлов на основе их атомного строения с использованием теоретической модели

    Научная статья Тематические разделы

    • 1.

      Доктор ин.S. Biernat, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Głogowie, Głogów, Polska

    • 2.

      Проф. Zw. доктор хаб.inż. A.W. Bydałek, Uniwersytet Zielonogórski, Зелена-Гура, Польша

    • Поступила: 13 апреля 2019 г. Принято: 5 июля 2019 г. Опубликовано: 22 августа 2019 г.
  • Статья представляет собой обсуждение и анализ исследований, связанных с разработкой теоретической модели для определения физических свойств металлов, а также обычных полуметаллов и неметаллов, находящихся в виде твердого тела при нормальных условиях.Это основа для дальнейшего рассмотрения в этом направлении, поскольку представленный дискурс ограничивается анализом чистых элементов. Новаторство представленного подхода - это попытка использовать только информацию о физической атомной структуре элементов по отношению к их физическим свойствам. В статье делается попытка связать одно из основных физических свойств - плотность металла - с его атомной структурой. В исследовании участвовало 75 различных химических элементов. Результаты теоретических расчетов, определенные с помощью представленной модели, остаются в корреляции с экспериментальными значениями для 61 химического элемента, не превышая погрешности расчета 6%.Это можно считать удовлетворительным результатом модели по сравнению с другими моделями, например, для определения вязкости, отличия которой в расчетных результатах часто очень сильно отличаются от экспериментальных значений, а также были направлены на узкую группу тестируемых материалов. Кроме того, другие модели часто являются полуэмпирическими, что по сравнению с теоретической моделью, основанной только на атомной структуре, представляет ее в очень интересном свете.

    Образец цитирования: Szymon Biernat, Adam Wojciech Bydałek.Определение плотности металлов на основе их атомного строения с использованием теоретической модели [J]. AIMS Materials Science, 2019, 6 (5): 748-755. DOI: 10.3934 / matersci.2019.5.748

  • Абстрактные

    Статья представляет собой обсуждение и анализ исследований, связанных с разработкой теоретической модели для определения физических свойств металлов, а также обычных полуметаллов и неметаллов, находящихся в виде твердого тела при нормальных условиях.Это основа для дальнейшего рассмотрения в этом направлении, поскольку представленный дискурс ограничивается анализом чистых элементов. Новаторство представленного подхода - это попытка использовать только информацию о физической атомной структуре элементов по отношению к их физическим свойствам. В статье делается попытка связать одно из основных физических свойств - плотность металла - с его атомной структурой. В исследовании участвовало 75 различных химических элементов. Результаты теоретических расчетов, определенные с помощью представленной модели, остаются в корреляции с экспериментальными значениями для 61 химического элемента, не превышая погрешности расчета 6%.Это можно считать удовлетворительным результатом модели по сравнению с другими моделями, например, для определения вязкости, отличия которой в расчетных результатах часто очень сильно отличаются от экспериментальных значений, а также были направлены на узкую группу тестируемых материалов. Кроме того, другие модели часто являются полуэмпирическими, что по сравнению с теоретической моделью, основанной только на атомной структуре, представляет ее в очень интересном свете.



    Список литературы

    [1] Bydałek AW (1998) Шлаковые углекислотные системы в процессах плавления меди и ее сплавов, Zielona Góra: Politechniki Zielonogórskiej, 186.
    [2] Głowacka M (1996) Металлография, Гданьск: Политехника Гданьска, 383.
    [3] Киса А., Урбанович Дж. (1981) Метод очистки металлов до высокой чистоты. Патент PL 106967 B1.
    [4] Herszkiewicz A, Krasoń Z, Kuniewicz M, et al. (2000) Способ извлечения палладия и платины в виде соединений этих металлов высокой чистоты из материалов постпроизводства, содержащих активированный уголь в виде пасты. Патент PL 189680 B1.
    [5] Han C (2017) Исследование вязкости высокотемпературных металлургических шлаков, используемых в процессе производства чугуна [кандидатская диссертация].Университет Квинсленда, Австралия.
    [6] Якимович А, Склярчук В, Плевачук Ю. и др. (2016) Вязкость и электропроводность жидкого сплава Sn-3.8Ag-0.7Cu с небольшими примесями Co. J Mater Eng Perform 25: 4437–4443.
    [7] Gąsior W (2014) Моделирование вязкости бинарных сплавов: сравнительные исследования. Calphad 44: 119–128. DOI: 10.1016 / j.calphad.2013.10.007
  • Расчет плотности

    По окончании этого урока вы сможете:

    • рассчитать одну переменную (плотность, массу или объем) из уравнения плотности
    • вычисляет удельную массу объекта, а
    • определяет, будет ли объект плавать или тонуть, учитывая его плотность и плотность окружающей среды.

    Введение в плотность

    Плотность - это масса объекта, деленная на его объем.

    Плотность часто выражается в граммах на кубический сантиметр (г / см 3 ). Помните, что граммы - это масса, а кубические сантиметры - это объем (такой же объем, как 1 миллилитр).

    Ящик с большим количеством частиц будет более плотным, чем такой же ящик с меньшим количеством частиц.

    Плотность - фундаментальное понятие в науке; вы увидите это во время учебы.Он довольно часто используется при идентификации горных пород и минералов, поскольку плотность веществ редко меняется значительно. Например, золото всегда будет иметь плотность 19,3 г / см 3 ; если минерал имеет другую плотность, это не золото.

    Вероятно, вы интуитивно чувствуете плотность часто используемых материалов. Например, у губок низкая плотность; они имеют низкую массу на единицу объема. Вы не удивитесь, когда большую губку легко поднять. Напротив, железо плотное.Если вы возьмете железную сковороду, она будет тяжелой.

    Студенты и даже учителя часто путают массу и плотность. Слова «тяжелый» и «легкий» сами по себе относятся к массе, а не к плотности. Очень большая губка может весить много (иметь большую массу), но ее плотность низкая, потому что она все еще весит очень мало на единицу объема . Что касается плотности, вам также необходимо учитывать размер или объем объекта.

    Как определить плотность?

    Бетонный куб будет весить больше, чем куб воздуха того же размера, потому что он более плотный. Плотность не измеряется напрямую.Обычно, если вы хотите узнать плотность чего-либо, вы его взвешиваете, а затем измеряете объем. Вы собираете валун и приносите его в лабораторию, где вы его взвешиваете и обнаруживаете, что его масса составляет 1000 г. Затем вы определяете объем 400 см 3 . Какова плотность вашего валуна? Плотность - это масса, разделенная на объем,
    В данном случае масса 1000 г, а объем 400 см 3 , поэтому вы разделите 1000 г на 400 см 3 , чтобы получить 2.5 г / см 3 .

    Еще одна сложность, связанная с плотностью, заключается в том, что вы не можете добавлять плотности. Если у меня есть порода, состоящая из двух минералов, один с плотностью 2,8 г / см 3 , а другой с плотностью 3,5 г / см 3 , порода будет иметь плотность между 3,5 и 2,8 г / см 3 , а не плотность 6,3 г / см 3 . Это связано с тем, что и будут добавлены масса и объем двух минералов, и поэтому, когда они разделены для получения плотности, результат будет между двумя.

    Типичная плотность газов составляет порядка тысячных граммов на кубический сантиметр. Жидкости часто имеют плотность около 1,0 г / см 3 , и действительно, пресная вода имеет плотность 1,0 г / см 3 . Породы часто имеют плотность около 3 г / см 3 , а металлы часто имеют плотность выше 6 или 7 г / см 3 .

    Как рассчитать удельный вес?

    Чтобы рассчитать удельный вес (SG) объекта, вы сравниваете плотность объекта с плотностью воды:

    Поскольку плотность воды в г / см 3 равна 1.0 удельная плотность объекта будет почти такой же, как его плотность в г / см 3 . Однако удельный вес - это безразмерное число, и оно одинаково в метрической системе или любой другой системе измерения. Это очень полезно при сравнении плотности двух объектов. Поскольку удельный вес является безразмерным, не имеет значения, была ли измерена плотность в г / см 3 или в каких-либо других единицах (например, фунт / фут 3 ).

    У вас есть образец базальта плотностью 210 фунтов / фут 3 .Плотность воды 62,4 фунта / фут 3 . Каков удельный вес базальта? Удельный вес - это плотность вещества, деленная на плотность воды, поэтому

    Таким образом, мы разделим базальт (210 фунтов / фут 3 ) на плотность воды (62,4 фунта / фут 3 ) и получим S.G. = 3,37 .

    Зачем нужно рассчитывать плотность или удельный вес?

    Плотность имеет решающее значение для многих применений. Одним из наиболее важных является то, что плотность вещества будет определять, будет ли оно плавать на другом.Менее плотные вещества будут плавать (или подниматься) на более плотные вещества. Вот несколько примеров того, как это объясняет повседневные явления:

    • Вы задавались вопросом, почему поднимаются воздушные шары? Когда воздух нагревается, он становится менее плотным, пока общая плотность шара не станет меньше плотности атмосферы; Воздушный шар буквально парит в более плотном и холодном воздухе.
    • Вы когда-нибудь замечали, что вода в озере или океане теплее на поверхности и холоднее на дне? Это связано с тем, что более теплая вода немного менее плотная и, как следствие, плавает на более плотной и холодной воде
    • Вы знаете, почему извергаются вулканы? Эта огромная лодка много весит, но ее плотность должна быть меньше единицы.0 г / см 3 , потому что он плавает. Основная причина того, что магма поднимается на поверхность для извержения вулканов, заключается в том, что она менее плотная, чем окружающие ее породы.

    Корабль, плывущий по воде, является прекрасной иллюстрацией разницы между массой и плотностью. Корабль должен иметь плотность менее 1,0 г / см 3 (плотность воды), иначе оно затонет. Корабли имеют большую массу, потому что они сделаны из стали, но из-за большого объема их плотность меньше единицы.0 г / см 3 . Если к ним добавить достаточно массы, так что их плотность превышает 1,0 г / см 3 , они утонут.

    Чтобы попробовать некоторые практические задачи, перейдите на страницу с примером проблемы!


    Где плотность используется в науках о Земле?

    Галенит, свинцовая руда, является одним из самых плотных обычных минералов.

    с http://mineral.galleries.com/.

    • Isostasy - определение высоты материков на мантии
    • Тектоника плит - механизмы, приводящие в движение тектонику плит
    • Минералы - определение названия минерала по его плотности
    • Скалы - определение названия и состава породы по ее плотности
    • Гипсометрическая кривая - исследование причин изменения высоты на Земле
    • Океанография - некоторые океанические течения и циркуляция океана контролируются плотностью


    Следующие шаги

    Готова к ПРАКТИКЕ! Если вы думаете, что разбираетесь во всех перечисленных выше вещах, нажмите на эту панель, чтобы попробовать несколько практических задач с отработанными ответами!
    Или, если вы хотите еще больше попрактиковаться, перейдите по ссылкам ниже

    Дополнительная помощь с плотностью

    Электронная лаборатория Edinformatics по массе, объему и плотности создана NYU.Это позволяет вам просматривать изображения измерений и вводить данные.

    Hyperphysics, в штате Джорджия есть страница о плотности и преобразователе плотности . Сюда входит несколько связанных страниц, включая инструкции по измерению плотности с использованием принципа Архимеда.

    На странице Википедии, посвященной удельному весу, дается объяснение того, что такое удельный вес и как он используется, и даже обсуждается его использование в геонауках и минералогии. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.

    На странице Википедии «Плотность» дается общее обсуждение плотности, ее истории, расчета и единиц измерения. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.


    Эта страница была написана и скомпилирована доктором Эриком М. Бэром, геологическая программа, Highline Community College, и доктором Дженнифер М. Веннер, геологический факультет, Университет Висконсина Ошкош

    Назовите этот металл! - Мероприятие

    Быстрый просмотр

    Уровень оценки: 8 (7-9)

    Требуемое время: 45 минут

    Расходные материалы на группу: 0 долларов США.00

    Размер группы: 2

    Зависимость действий: Нет

    Тематические области: Химия, Измерение, Решение проблем, Рассуждение и Доказательство

    Подпишитесь на нашу рассылку новостей

    Резюме

    Учитывая набор неизвестных металлов, которые необходимо идентифицировать, пары студентов рассматривают, какие уникальные внутренние (также известные как интенсивные) свойства металла (такие как плотность, вязкость, температура кипения или плавления) могут быть протестированы.Для предоставленных материалов активности (медь, алюминий, цинк, железо или латунь) плотность - единственное свойство, которое можно измерить, поэтому группы экспериментально определяют плотность «загадочных» металлических объектов. Они разрабатывают экспериментальную процедуру измерения массы и объема для расчета плотности. Они вычисляют среднюю плотность всех частей (также с помощью метода построения графиков, если доступны компьютерные инструменты). Затем учащиеся анализируют свои собственные данные по сравнению с данными класса и выполняют анализ ошибок.Посредством этой исследовательской деятельности учащиеся разрабатывают свои собственные эксперименты, таким образом, непосредственно участвуя в научных исследованиях и экспериментах. Прилагаемый файл PowerPoint® и информационный лист помогают познакомить с пятью металлами, включая информацию об их истории, свойствах и использовании. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

    Инженерное соединение

    Перед проектированием и указанием материалов для решения технических проблем инженеры должны иметь представление о материалах, в том числе знать их свойства.Плотность - одно из фундаментальных физических свойств. Во всех областях - от гражданской до биомедицинской и электротехнической - инженеры часто разрабатывают свои собственные процедуры тестирования материалов, чтобы убедиться, что конкретный материал соответствует потребностям конструкции. В этом упражнении студенты выступают в качестве инженеров, чтобы разработать процедуры измерения свойств материалов и использовать полученные знания для идентификации неизвестных материалов.

    Цели обучения

    После этого занятия студенты должны уметь:

    • Используйте научный метод для планирования экспериментов.
    • Выберите подходящий прибор для измерения объема объекта.
    • Определите плотность объекта.
    • (необязательно) Используйте данные для получения плотности с помощью графических методов.
    • Определите противоречивые результаты и источники ошибок.

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

    Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

    NGSS: научные стандарты нового поколения - наука
    Общие основные государственные стандарты - математика
    • Рассуждайте абстрактно и количественно. (Оценки К - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Решайте реальные и математические задачи, касающиеся измерения угла, площади, площади поверхности и объема.(Оценка 7) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Постройте и интерпретируйте графики разброса для данных двумерных измерений, чтобы исследовать закономерности связи между двумя величинами.Опишите шаблоны, такие как кластеризация, выбросы, положительная или отрицательная ассоциация, линейная ассоциация и нелинейная ассоциация. (Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Используйте уравнение линейной модели для решения проблем в контексте данных двумерных измерений, интерпретируя наклон и точку пересечения.(Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Изучите закономерности ассоциации в двумерных данных.(Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Применяйте концепции плотности на основе площади и объема в ситуациях моделирования (например,г., человек на квадратную милю, БТЕ на кубический фут). (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Используйте геометрические фигуры, их меры и их свойства для описания объектов (например,g., моделируя ствол дерева или торс человека в виде цилиндра). (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Визуализируйте отношения между двухмерными и трехмерными объектами (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии - Технология
    ГОСТ
    Калифорния - математика
    • Рассуждайте абстрактно и количественно.(Оценки К - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Решайте реальные и математические задачи, касающиеся измерения угла, площади, площади поверхности и объема.(Оценка 7) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Постройте и интерпретируйте графики разброса для данных двумерных измерений, чтобы исследовать закономерности связи между двумя величинами.Опишите шаблоны, такие как кластеризация, выбросы, положительная или отрицательная ассоциация, линейная ассоциация и нелинейная ассоциация. (Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Изучите закономерности ассоциации в двумерных данных.(Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Используйте уравнение линейной модели для решения проблем в контексте данных двумерных измерений, интерпретируя наклон и точку пересечения.(Оценка 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Применяйте концепции плотности на основе площади и объема в ситуациях моделирования (например,г., человек на квадратную милю, БТЕ на кубический фут). (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Используйте геометрические фигуры, их меры и их свойства для описания объектов (например,g., моделируя ствол дерева или торс человека в виде цилиндра). (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Визуализируйте отношения между двухмерными и трехмерными объектами (Оценки 9 - 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Список материалов

    Каждой группе необходимо:

    • 10-15 штук из меди, алюминия, цинка, железа или латуни (по одному типу на группу) различных форм и форм, например железные, алюминиевые и медные гвозди, цельнолитые латунные втулки, алюминиевые шайбы и / или распорки , металлические цинковые кольца (например, эти 5-дюймовые цинковые кольца на https: // www.amazon.com/Zinc-Metal-Rings-5-4-Pkg/dp/B00DG8VAYS) и т.д .; см. примечание ниже для дополнительных предложений и советов
    • (по желанию, рекомендуется) черная аэрозольная краска
    • небольшая картонная коробка, например обувная или аналогичная / меньшая коробка для металлических предметов
    • электронные весы (цифровые весы)
    • калькулятор
    • Назови этот металл! Информационный лист, по одному на студента
    • (опция) компьютер с Microsoft Excel® или аналогичным программным обеспечением с возможностью построения графиков

    Предложения и подсказки по образцам металла:

    • Убедитесь, что каждая металлическая деталь целиком состоит из металла одного типа, например, из цельной латуни без латунного покрытия.
    • Обратитесь за помощью в хозяйственные и ювелирные магазины, чтобы найти хороший выбор небольших недорогих изделий из меди, алюминия, цинка, железа и латуни разной массы, формы, плотности и цвета.
    • Убедитесь, что металлические детали не имеют опасно острых краев. Вы можете предупредить учащихся, чтобы они были осторожны с острыми гвоздями и шурупами.
    • Рекомендуется выкрасить все металлические детали в черный цвет, чтобы учащиеся не могли идентифицировать их по цвету, особенно по меди и латуни.
    • Для этой деятельности могут использоваться другие типы металлов, но факты, указанные в документе Name That Metal! Информационный лист относится только к пяти металлам, предложенным в Списке материалов.

    Поделиться со всем классом:

    • линейки
    • градуированных цилиндров, различных размеров
    • (опционально) магниты
    • доступ к воде
    • Назови этот металл! Презентация, файл Microsoft PowerPoint®
    • проектор, для показа презентации классу

    Рабочие листы и приложения

    Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/ucla_metal_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

    Больше подобной программы

    Идите по потоку

    Учащиеся понимают разницу между электрическими проводниками и изоляторами и приобретают опыт распознавания проводника по свойствам его материала. На практике студенты создают тестер проводимости, чтобы определить, являются ли различные объекты проводниками или изоляторами.

    Предварительные знания

    Студенты должны уметь строить графики данных и уметь проводить измерения с помощью линейки, градуированного цилиндра и весов.

    Введение / Мотивация

    Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как металлы влияют на вашу повседневную жизнь? Металлы используются в сотовых телефонах, iPod, компьютерах, велосипедах, автомобилях, радио, телевизорах, бытовой технике, ракетных двигателях, а также для производства и хранения электроэнергии (например, батарей).Для инженеров, разрабатывающих все технологии и продукты, от которых мы зависим каждый день, важно понимать свойства различных металлов и способы их использования. Инженеры должны уметь идентифицировать различные металлы на основе их свойств. Как мы сначала определяем большинство вещей, с которыми взаимодействуем? (Ответ: Обычно используя зрение. Учащиеся могут упомянуть другие чувства, такие как осязание, звук, запах, вкус.)

    Поскольку атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, инженеры должны иметь методы, позволяющие различать похожие металлы.Они должны использовать уникальные измеримые свойства каждого металла. Закрыв глаза, внимательно ощупайте металлический ящик вашей группы и посмотрите, сможете ли вы определить материал для каждого объекта. Действуйте медленно и будьте осторожны с пальцами, чтобы вас не порезали или не ткнули. (Дайте студентам время для изучения.) Как дела? Что вы открываете? (Послушайте ответы студентов.) Это довольно сложно, потому что каждый чувствует примерно одно и то же. Итак, как мы можем различать металлы?

    Допустим, вы только что вернулись из ювелирного магазина, потратив 10 000 долларов на золотое кольцо.Как вы можете быть уверены, что кольцо из чистого золота, а не из крашеного золота? Что вы можете сделать, чтобы убедиться, что приобрели качественный продукт?

    (Раздайте информационный лист «Назови этот металл!». Покажите классу презентацию «Назови этот металл!».)

    Этот лист и презентация содержат полезную информацию и факты о металлах, которые мы будем идентифицировать сегодня: медь, алюминий, цинк, железо и латунь. Все описанные свойства - это то, что мы называем внутренними свойствами , что означает, что они не зависят от количества или размера материала. Внешние свойства - противоположные свойства, которые зависят от количества материала или размера объекта.

    Как вы думаете, следует ли рассматривать внешние или внутренние свойства для определения типа металла каждого объекта? (Послушайте ответы студентов.) Ответ - внутренние свойства, потому что нас интересует, из какого типа металла сделан объект - объект может быть любого размера. Найдите время, чтобы осмотреть класс и подумать, как вы могли бы измерить любое из этих свойств металлических предметов в вашем ящике.

    Процедура

    Перед мероприятием

    • Соберите материалы и сделайте копии Name That Metal! Предварительные вопросы и назовите этот металл! Лист сведений.
    • Подготовьте по одной коробке для каждой группы. В каждую коробку кладите только один вид металла; например, одна группа может получить ящик с пятью железками.
    • (необязательно, рекомендуется). Чтобы металлы, особенно медь и латунь, не распознавались по цвету, закрасьте все металлические детали в черный цвет.Для этого обрызгайте детали черной краской, используя как можно более светлое покрытие, чтобы минимизировать его влияние на плотность металлических деталей.
    • За день до занятия раздайте вопросы перед лабораторной работой и попросите учащихся заполнить их и сдать перед занятием.
    • (необязательно) Сделайте доступными компьютеры с Microsoft Excel® или аналогичной графической программой.
    • Установите проектор, чтобы показывать "Name That Metal!" Презентация.

    Со студентами

    1. Разделите класс на группы по два ученика в каждой.
    2. Раздайте каждой группе коробку с металлическими предметами и информационный лист. Скажите группам, что каждая коробка содержит один тип металла.
    3. Представить содержание раздела «Введение / Мотивация», включая раздачу информационного листа и показ презентации.
    4. Дайте группам время подумать и поразмыслить над тем, как они могли бы определить металлический тип предметов в своих ящиках. Обратитесь к ним за полезной информацией о свойствах металла.
    5. Перегруппируйтесь для обсуждения в классе. Попросите группы поделиться своими идеями с классом. Ожидайте, что в ходе обсуждения учащиеся поймут, что у них нет необходимого оборудования для измерения температуры плавления или кипения любого из металлических предметов. Ожидайте, что они поймут, что они могут использовать магнит, чтобы определить, является ли какой-либо из материалов ферромагнитным, но это работает только с железом. Также ожидайте, что учащиеся поймут, что у них достаточно материалов для определения плотности каждого объекта, что включает в себя сначала измерение объема и массы каждого объекта.
    6. Сделав вышеуказанное осознание, научите студентов определить экспериментальную процедуру (такую ​​как следующая процедура) и попросите их следовать ей, чтобы идентифицировать материал «загадочных» объектов.
    7. Сообщите учащимся, что они также несут ответственность за подготовку лабораторных отчетов для эксперимента и его результатов (см. Подробности в разделе «Оценка») по завершении задания, поэтому им рекомендуется делать соответствующие записи во время эксперимента.

    Со студентами - экспериментальная процедура

    1. Определить массу объекта:
    • Используйте цифровую шкалу для измерения массы объектов в коробке.Запишите массу в граммах.
    1. Определить объем объекта:
    • Определите объем расчетным путем или объемным смещением.
    • Если какие-либо металлические детали имеют форму, для которой существует уравнение для вычисления объема (куб, прямоугольная призма, цилиндр и т. Д.), Используйте доступные материалы для измерения размеров, а затем рассчитайте объем. Посоветуйте учащимся измерять размеры в сантиметрах.
    • Если металлические детали имеют неправильную форму, используйте метод объемного смещения для измерения объема.Для этого налейте воду в мерный цилиндр, в котором достаточно воды, чтобы полностью покрыть металлический предмет. Тщательно измерьте объем воды в мерном цилиндре. Затем добавьте металлический предмет и измерьте объем воды погруженным металлическим предметом в мерный цилиндр. Разница между новым объемом и исходным объемом - это объем металлического объекта, потому что именно столько воды он вытеснил. Используя метод объемного смещения, учащиеся получают объем в миллилитрах, который они должны преобразовать в кубические сантиметры.(Подсказка: 1 мл = 1 кубический сантиметр)
    • Для каждого металлического предмета в коробке запишите объем в кубических сантиметрах.
    1. Рассчитать среднюю плотность всех частей:
    • Рассчитайте плотность каждой металлической детали, разделив массу на объем.
    • Наконец, рассчитайте среднюю плотность всех металлических деталей в коробке, сложив плотности всех деталей и разделив их на количество деталей.
    1. (необязательно) Рассчитайте среднюю плотность всех частей графическим методом:
    • В Microsoft Excel® или аналогичной программе создайте два столбца данных для каждого объекта - объем в см 3 и массу в граммах.
    • Выделите данные в двух столбцах и вставьте диаграмму рассеяния. Это отображает данные, где по оси X отложен объем в кубических сантиметрах, а по оси Y - масса в граммах. Это приводит к нанесению точки на графике для каждого металлического объекта в коробке - в форме (x = объем, y = масса).
    • Добавьте линию тренда, отображающую уравнение для этой линии. Спросите студентов: что вы заметили в уравнении для линии тренда (линии наилучшего соответствия)? Что может обозначать наклон линии? (Ответ: наклон линии равен «превышению пробега» или y / x.В этом случае наклон равен массе / объему или средней плотности металлических объектов, нанесенных на график.) Попросите учащихся сравнить наклон со средней плотностью, которую они рассчитали.
    1. Определить сорт металла в ящике:
    • Попросите каждую группу сравнить среднюю плотность металлических предметов в своем ящике с плотностями, указанными в информационном листе. Исходя из этого, каждая группа решает, какие металлические предметы находятся в ее ящике.
    • (необязательно) Если какая-либо группа считает, что ее ящик содержит железные предметы, попросите их использовать магнит, чтобы увидеть, притягиваются ли металлические предметы к магниту.
    • Проверьте с каждой группой, правильно ли определила группа металл для предметов в своей коробке.
    • Проведите в классе обсуждение, чтобы определить, сколько групп было правильным, а для тех, которые не были правильными, обсудите, что могло пойти не так (например, ошибки измерения, краска слишком сильно повлияла на измерения массы или объема, отбросив расчетную плотность , так далее.).

    Словарь / Определения

    Внешнее (обширное) свойство: свойство, зависящее от количества или размера материала или объекта.

    ферромагнетик: материал, который можно намагничивать для создания магнитного поля; объект, притягиваемый магнитом.

    внутреннее (интенсивное) свойство: свойство, которое не зависит от количества или размера материала или объекта; свойство, зависящее от типа материала.

    Оценка

    Оценка перед началом деятельности

    Предварительные вопросы : За день до занятия предложите студентам ответить на пять вопросов Name That Metal! Предварительные вопросы, которые также перечислены ниже, вместе с ответами на них.Просмотрите ответы учащихся, чтобы оценить их базовые знания по предмету задания.

    1. Перевести 5,27 килограмма в граммы. (Ответ: 1000 граммов = 1 килограмм, таким образом, 5,27 кг  [1000 г / 1 кг] = 5270 г.)
    2. Перевести 0,0038 литра в кубические сантиметры. (Ответ: 1000 кубических сантиметров = 1 литр, таким образом, 0,0038 литра  [1000 см 3 /1 литр] = 3,8 см 3 .)
    3. Что такое внешняя (или обширная) собственность? Перечислите примеры. (Ответ: Внешнее свойство зависит от количества или размера материала.Например, масса, вес, объем, длина, высота, толщина.)
    4. Что такое внутреннее (или интенсивное) свойство? Перечислите примеры. (Ответ: Внутреннее свойство - это свойство, которое не зависит от количества или размера материала; это свойство, которое зависит от типа материала. Например, плотность, запах, вкус, твердость, температура кипения, точка плавления, электропроводность, цвет , металлический глянец.)
    5. Какой из этих типов свойств используется для идентификации вещества? (Ответ: Внутренние свойства могут использоваться для идентификации веществ.)

    Встроенная оценка деятельности

    Графическое упражнение : Во время упражнения учащиеся собирают физические измерения (массу и объем), необходимые для расчета плотности, чтобы они могли определить тип металлических предметов в своих групповых ячейках. Найдите доказательства того, что учащиеся понимают и могут продемонстрировать, что масса, деленная на объем, и / или наклон линии графика равны плотности объекта.

    Оценка после деятельности

    Лабораторный отчет: Поручите студентам индивидуально написать полные лабораторные отчеты по выполнению задания.Требовать, чтобы отчеты включали формулировку проблемы, список материалов, процедуру, раздел данных и результатов (включая графики, если применимо) и раздел заключения. Просмотрите их заключительные лабораторные отчеты, чтобы оценить их общее понимание.

    Пост-лабораторные вопросы : Через день после задания попросите учащихся ответить на три вопроса Name That Metal! Пост-лабораторные вопросы, которые также перечислены ниже, вместе с ответами на них. Просмотрите ответы учащихся, чтобы оценить их понимание предмета задания.В классе обсудите ответы, чтобы прояснить любые неправильные представления и обеспечить понимание.

    1. Помимо расчета плотности, какой еще метод можно использовать для определения идентичности металла? (Ответ: металлические предметы можно было бы проверить на ферромагнетизм, проверив, притягиваются ли они к магниту. При наличии необходимого оборудования, материалы можно было бы нагреть для определения их точек плавления и кипения.)
    2. Обнаружили ли вы какие-либо противоречивые результаты или различия в своих измерениях? В чем может быть причина этих ошибок? (Ответ: Ожидайте, что студенты могут сказать, что их измерения были недостаточно точными; например, они, возможно, изо всех сил пытались получить точные показания на градуированных цилиндрах.Или, возможно, цифровые весы не тарировались перед измерением масс объектов, что приводило к неправильным измерениям. Плотности железа и цинка очень похожи, а плотности меди и латуни очень похожи, поэтому студентам, возможно, было трудно различать эти металлы, особенно если расчетная плотность для некоторых объектов была ближе к известной плотности одного металла, в то время как расчетная плотность для других объектов была ближе к известной плотности другого металла. Иногда результат для одного загадочного объекта сильно отличается от результатов для всех других загадочных объектов; в этом случае обсудите, как иногда ученые и инженеры определяют, что ошибка в измерениях для этого случая должна была иметь место, и таким образом удаляют эти данные; таким образом учащиеся могут получить более точную среднюю плотность.)
    3. Какие измерения вы могли бы провести, если бы таковые были, если бы загадочные объекты были жидкими? (Ответ: если объекты жидкие, их массы и объем все еще можно измерить, а значит, и рассчитать их плотность. Если бы объекты были жидкими при комнатной температуре, вы могли бы нагреть их, чтобы измерить точки кипения. Кроме того, вы могли бы измерить относительную вязкость жидких объектов.)

    Советы по поиску и устранению неисправностей

    Попросите учащихся поработать самостоятельно в течение первых 10 минут, а затем разрешите сотрудничество между партнерами.Убедитесь, что вместе работают только учащиеся в группах.

    Из-за уровня запросов учащиеся могут расстраиваться из-за отсутствия информации. Призовите каждую группу подумать о практическом способе определения материалов на основе уже имеющихся у них знаний.

    Расширения деятельности

    Твердые тела, жидкости и газы имеют измеримую плотность. Предложите студентам определить плотности неизвестных жидкостей и исследовать, как плотности твердых тел соотносятся с плотностями жидкостей.

    Дополнительная поддержка мультимедиа

    Изображения химических элементов в высоком разрешении: виртуальный музей на http://images-of-elements.com/

    Авторские права

    © 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2009 Калифорнийский университет, Лос-Анджелес

    Авторы

    Азим Лайвалла, Энн МакКейб, Карен МакКлири, Дуа Наим Чакер, Карли Самсон

    Программа поддержки

    Программа "Наука и инженерия окружающей среды Лос-Анджелеса" (SEE-LA) GK-12, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе

    Благодарности

    Это содержимое цифровой библиотеки было разработано в рамках программы SEE-LA GK-12 Калифорнийского университета в рамках гранта Национального научного фонда № DGE 0742410.Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

    Последнее изменение: 23 января 2021 г.

    Калькулятор плотности

    Калькулятор плотности поможет вам оценить соотношение между весом и объемом объекта. Эта величина, называемая плотностью, является одним из важнейших физических свойств объекта.Также легко измерить.

    Если вы хотите узнать, как найти плотность, продолжайте читать. Эта статья предоставит вам формулу плотности, на которой основан этот калькулятор. Вы также узнаете, как меняется плотность воды в разных обстоятельствах.

    Мы займемся этими вопросами:

    Как найти плотность

    1. Определите вес объекта. Например, стакан воды весит 200 граммов нетто (не считая стакана).
    2. Узнать объем объекта. В нашем примере это 200 см 3 .
    3. Разделите вес на объем. 200 г / 200 см 3 = 1 г / см 3
    4. При желании поменять единицу измерения. 1 г / см 3 = 1 (1/1000 кг) / (1/1000000) м 3 = 1000 кг / м 3

    Или воспользуйтесь нашим калькулятором плотности, чтобы сделать это проще простого!

    Самый быстрый способ определить плотность объекта - это, конечно, использовать наш калькулятор плотности.Чтобы произвести расчет, вам нужно знать несколько других значений для начала. Обратите внимание на вес и объем объекта. После ввода этих значений в калькулятор плотности вы получите результат в килограммах на кубический метр.

    Если все, что вам нужно, это преобразование между различными единицами измерения, просто щелкните единицы измерения плотности и выберите нужные единицы из списка. Если вашего устройства нет, вы можете использовать наш калькулятор преобразования плотности. Вставьте свой результат туда, инструмент преобразует его в:

    • Килограмм на кубический дециметр
    • фунтов на кубический фут
    • фунтов на кубический ярд
    • фунтов на галлон США

    Иногда люди хотят перевести граммы в чашки.Если вы знаете плотность продукта, а также его вес в граммах, вы можете найти объем ингредиента в чашках.

    Позвольте нам добавить здесь немного кривой, напомнив вам, что если вы хотите рассчитать плотность пикселей на экране, это не тот калькулятор, который вы ищете, попробуйте этот.

    Формула плотности

    Другой способ рассчитать отношение веса к объему объекта - использовать формулу плотности. Расчет не слишком сложен, так как вам нужно выполнить всего одну операцию, чтобы найти его.

    Формула плотности выглядит следующим образом:

    D = м / об ,

    где:

    • D - плотность;

    • м - масса; и

    • v - том.

    Плотность воды

    Для большинства целей достаточно знать, что плотность воды составляет 1000 кг / м 3 . Однако, как и почти все материалы, его плотность изменяется в зависимости от температуры.Однако у нас есть небольшая, но очень важная аномалия, когда дело касается воды. В то время как общее правило состоит в том, что с повышением температуры плотность снижается, а вода ведет себя по-разному в диапазоне от 0 ° C до 4 ° C.

    Если охладить воду с комнатной температуры, она становится все более плотной. Однако примерно при 4 ° C вода достигает максимальной плотности. Насколько это важно? Это значительно затрудняет полное замерзание озер зимой. Поскольку вода с температурой 4 ° C самая тяжелая, она падает на дно озера.Более холодная вода остается на поверхности и превращается в лед. Это явление в сочетании с низкой теплопроводностью льда помогает дну озера оставаться незамерзшим, чтобы рыба могла выжить. Именно этот принцип, по мнению ученых, помог зародиться на Земле. Если бы вода замерзла снизу вверх, то у жизни не было бы шанса.

    Есть и другие аспекты, которые влияют на плотность воды. Он немного меняется, будь то водопроводная, пресная или соленая вода. Каждая растворенная частица в водоеме влияет на его плотность.

    Что такое плотность?

    Плотность материала - это количество массы на единицу объема . Материал с более высокой плотностью будет весить больше, чем другой материал с более низкой плотностью, если они занимают такой же объем.

    Какова формула плотности?

    Формула для плотности - это масса объекта, деленная на его объем . В форме уравнения это d = m / v , где d - плотность , , m - масса , , а v - объем объекта.Стандартные единицы - кг / м³.

    Какая планета имеет самую низкую плотность?

    Из восьми планет Солнечной системы Сатурн имеет самую низкую плотность - 687 кг / м³ . Это намного меньше плотности воды при 1000 кг / м³. Итак, если бы вы могли поместить Сатурн в водоем, он бы плавал !

    Какой элемент имеет наибольшую плотность при стандартной температуре и давлении?

    Осмий - самый плотный элемент периодической таблицы, встречающийся в природе, с плотностью 22,590 кг / м³ .В сочетании с другими металлами он используется для изготовления кончиков перьев перьевых ручек, электрических контактов и в других областях применения с высокой степенью износа.

    Лаборатория

    : определение плотности неизвестных металлов (классы 7-10)

    БЕСПЛАТНАЯ лаборатория химии или физических наук: определение плотности неизвестных металлов

    Этот 4-страничный раздаточный материал для учащихся усиливает важнейшие концепции определения плотности, делая точные наблюдения и расчеты, а также правильное использование основного лабораторного оборудования.

    В этой лаборатории студенту будут даны 4 куска неизвестных металлов. Студент определит как массу, так и объем металлического образца. По этим измерениям будет рассчитана плотность. Учащийся сравнит свою рассчитанную плотность с таблицей, отображающей плотность нескольких металлов, чтобы определить идентичность неизвестного металла.

    Учащиеся подсчитают процентную ошибку и выполнят графическое задание с плотностью.

    Включены все ответы.

    Раздаточные материалы лаборатории будут включать Название, Введение, Цель, Процедуру, Таблицы данных, Аналитические вопросы и Построение графиков.

    Сопутствующие продукты включают:

    Полный план объекта «Дело и изменение»

    Карточки задач «Дело и изменение»

    Практические проблемы с плотностью

    Осенние проблемы и изменения в тематике Цвет по номеру 9 PowerPoint «Материя и изменение» с примечаниями для учителя и ученика

    Лаборатория: сохранение массы

    Лаборатория: определение плотности

    Лаборатория: точки кипения жидкостей

    000 Тест: материя и изменение 9

    Density Practice Problems

    Quiz: Matter and Density

    Matter and Change Jeopardy PowerPoint Review Game

    Matter and Change Crossword Puzzle

    Matter and Change Set of 2 Homework Assignments и заменить 4 мини-лаборатории 9000 3

    Чтобы получать обновления о продажах и новых продуктах, следите за моим магазином:

    Мой магазин TpT

    Я также хотел бы, чтобы вы подписались на меня в этих местах:

    Мой блог: Эми Браун Наука.com

    Моя страница в Facebook

    На Pinterest

    Instagram: @AmyBrownScience

    Периодическая таблица

    - Как найти плотность элементов металлов

    Один из способов сделать это - посмотреть на упаковочную структуру металла.

    В качестве примера, если вы посмотрите Википедию, вы увидите, что вольфрам имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру. Это означает, что в каждой элементарной ячейке будет два атома вольфрама.Затем мы можем предсказать плотность идеальной кристаллической решетки вольфрама, используя некоторую геометрию и преобразование единиц измерения.

    Прежде всего, я дам вам уравнение, которое вы можете довольно легко доказать самому себе, поэтому я не буду вдаваться в подробности. Плотность кристалла: $$ \ rho = \ frac {n * M} {N_A * V} $$

    Где $ n $ - количество атомов в элементарной ячейке, $ M $ - молярная масса атома, $ N_A $ - число Авогадро, $ V $ - объем элементарной ячейки.

    Итак, для вольфрама это оказывается $$ \ rho = \ frac {2 * 183.3} $.

    Ответ обычно немного лучше, но все же довольно близко.

    Единственная информация, которая вам нужна для этого расчета, которой нет в периодической таблице, - это структура упаковки и атомный радиус.

    Примечательным является фактор атомной упаковки $ APF $, который исходит из определения отношения объема атомов к объему элементарной ячейки и показывает, сколько пространства атомы заполняют в кубе или насколько эффективно состав есть при упаковке.3} = 0,68 $$

    Это означает, что BCC занимает 68% всего доступного пространства на элементарную ячейку для сфер одинакового размера.

    Если вам нужна дополнительная информация, перейдите по этой ссылке.

    Итак, чтобы ответить на актуальный вопрос, как найти тенденцию ко всему этому, теперь мы знаем, что плотность зависит от радиуса, для которого у нас уже есть тенденция, молярной массы, которая также имеет очень простой тренд, и структуры упаковки , что на самом деле неизвестно.

    Вот это с этой страницы,

    В теории резонансных валентных связей факторы, определяющие выбор одной из альтернативных кристаллических структур металла или интерметаллического соединения, вращаются вокруг энергии резонанса связей между межатомными положениями.Ясно, что некоторые режимы резонанса будут давать больший вклад (будут более механически устойчивыми, чем другие), и что, в частности, простое соотношение количества связей к количеству позиций будет исключительным. Результирующий принцип заключается в том, что особая стабильность связана с простейшими соотношениями или «числами связи»: 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4 и т. Д. Выбор структуры и значения Соотношение осей (которое определяет относительную длину связи), таким образом, является результатом усилия атома использовать свою валентность при образовании стабильных связей с простыми дробными числами связей.что я на самом деле не понимаю, но, кажется, объясняет, почему выбраны определенные решетки.

    В принципе, используя тот факт, что радиус уменьшается при правильном направлении, а молекулярная масса увеличивается при правильном направлении, мы могли бы предсказать, что плотность будет увеличиваться равномерно по периодической таблице для элементарных металлов, за исключением того, что различные металлы упаковываются по-разному. Гексагональная плотноупакованная упаковка - самая эффективная система упаковки, поэтому я не удивлюсь, если обнаружу, что она ассоциируется со многими металлами высокой плотности.

    Надеюсь, это дает хорошее представление о том, как существует своего рода тренд, но также и о том, почему на самом деле тренда нет.

    РЕДАКТИРОВАТЬ:

    Чтобы выяснить, какая из них имеет наибольшую плотность, я бы начал с выяснения, какая упаковка в гексагональной плотноупакованной структуре, поскольку это наиболее эффективная структура упаковки с $ APF $ =. 74

    Плотность и измерение плотности :: Anton Paar Wiki

    Современные цифровые плотномеры основаны на принципе колеблющейся U-образной трубки.Трубка, обычно U-образная стеклянная трубка, возбуждается и начинает колебаться с определенной частотой в зависимости от залитого образца. Путем определения соответствующей частоты можно рассчитать плотность образца.

    С 1967 года, когда был выпущен первый в мире цифровой плотномер, по 2018 год, все настольные плотномеры работали в соответствии с «методом принудительных колебаний» по принципу U-образной трубки. Однако сейчас эта технология достигла своих пределов. Усовершенствованный метод использования принципа U-образной трубки - метод импульсного возбуждения - доступен с 2018 года.Для получения дополнительной информации см. Здесь.

    Цифровые плотномеры

    , основанные на принципе колеблющейся U-образной трубки, являются очень эффективными приборами, которые позволяют быстро и точно измерять плотность жидкости в широком диапазоне температуры и давления. Они измеряют истинную плотность (плотность в вакууме), поэтому нет влияния плавучести воздуха или силы тяжести.

    В отличие от традиционных статических методов (таких как ареометры, пикнометры или гидростатическое взвешивание) требуется только небольшое количество образца, прибл.От 1 мл до 2 мл. Цифровые плотномеры просты в эксплуатации и не предъявляют особых требований к условиям окружающей среды или контролю температуры. [17] [21]

    Современные высокоточные плотномеры дополнительно обеспечивают коррекцию вязкости, даже определение вязкости и эталонный генератор для получения точных результатов в большом диапазоне плотностей, температур и вязкостей.

    Колебание ячейки вызывается механическим или электронным способом.Константы прибора (которые используются для настройки плотномера) используются для расчета плотности образца на основе его частоты колебаний или периода колебаний.

    Подробное сравнение различных качающихся U-образных трубок см. Здесь.

    Если вы в настоящее время выполняете измерения плотности с помощью ареометра или пикнометра, вы можете проверить здесь, сколько денег и времени вы бы сэкономили, используя цифровой плотномер или цифровой ареометр. Окупаемость инвестиций зависит от количества образцов, которые вы измеряете в день.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *