APIBRĖŽIMAS

Medžiagos tankis yra jo masės ir tūrio santykis:

M/V, [g/cm3, kg/m3]

Kietosios medžiagos tankis yra pamatinė vertė. Vario tankis yra 9,0 g/cm3. Elementarioje būsenoje varis yra raudonas metalas (1 pav.). Svarbiausios jo konstantos pateiktos žemiau esančioje lentelėje:

1 lentelė. Vario fizinės savybės.

Varis pasižymi dideliu tankiu, gana aukšta lydymosi temperatūra ir mažu kietumu. Jo kaliamumas ir kaliamumas itin didelis: varis gali būti įtemptas į 0,001 mm skersmens vielą (apie 50 kartų plonesnę už žmogaus plauką).

Ryžiai. 1. Varis. Išvaizda.

Vario radimas gamtoje

Pagal paplitimą gamtoje varis gerokai atsilieka nuo atitinkamų šarminių metalų. Apskaičiuota, kad jo kiekis žemės plutoje yra apie 0,003 % (masės). Varis daugiausia būna sieros junginių pavidalu ir dažniau kartu su kitų metalų sieros rūdomis. Iš atskirų vario mineralų svarbiausi yra chalkopiritas (CuFeS 2) ir chalkocitas (Cu 2 S). Deguonies turintys mineralai – kupitas (Cu 2 O) ir malachitas ((CuOH) 2 CO 3) – turi daug mažesnę pramoninę reikšmę.

Trumpas vario cheminių savybių ir tankio aprašymas

Varis sudaro lydinius su daugeliu metalų. Visų pirma, jis yra legiruotas su auksu, sidabru ir gyvsidabriu.

Cheminis vario aktyvumas yra mažas. Ore jis nuolat yra padengtas tankia žalsvai pilka bazinių anglies dioksido druskų plėvele. Susijungia su deguonimi esant normaliam slėgiui ir kaitinamas:

4Cu + O2 = 2CuO;

2Cu + O 2 = 2CuO.

Nereaguoja su vandeniliu, azotu ir anglimi net esant aukštai temperatūrai.

Įprastoje temperatūroje varis lėtai susijungia su halogenais chloru, bromu ir jodu:

Cu + Cl2 = CuCl2;

Cu + Br 2 = CuBr 2.

Varis yra silpnas reduktorius; nereaguoja su vandeniu ir praskiesta druskos rūgštimi. Jis perkeliamas į tirpalą su neoksiduojančiomis rūgštimis arba amoniako hidratu, esant deguoniui arba kalio cianidui. Jį oksiduoja koncentruotos sieros ir azoto rūgštys, regio vanduo, chalkogenai ir nemetalų oksidai. Kaitinamas su vandenilio halogenidais.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Žmonės varį naudojo kasdieniame gyvenime nuo seniausių laikų. Šiuolaikiniams žmonėms labai svarbus parametras yra jo tankis ir savitasis svoris.

Šie duomenys naudojami apskaičiuojant medžiagų sudėtį įvairių komunikacijų, dalių, gaminių ir komponentų gamyboje technikos pramonėje.

Pagrindinė informacija apie varį

Varis yra labiausiai paplitęs spalvotasis metalas. Jis gavo savo pavadinimą lotyniškai - Cuprum - Kipro salos garbei. Prieš tūkstančius metų jį ten išgavo senovės graikai. Istorikai netgi sugalvojo vario amžių, kuris tęsėsi IV–V amžiuje prieš Kristų. e. Tuo metu žmonės iš populiaraus metalo gamino:

• ginklas;
• indai;
• dekoracijos;
• monetų.

Lentelėje D.I. Mendelejevo, jis užima 29 vietą. Šis elementas turi unikalių savybių – fizinių, cheminių ir mechaninių. Senovėje vario buvo galima rasti natūralioje aplinkoje grynuolių pavidalu, kartais labai didelių dydžių. Žmonės uolą kaitino ant atviros ugnies, o paskui smarkiai atvėsino. Dėl to jis įtrūko, todėl buvo galima atkurti metalą. Ši paprasta technologija leido pradėti populiaraus elemento kūrimą.

Savybės

Varis yra rausvos spalvos spalvotas metalas su rausvu atspalviu, pasižymi dideliu tankiu. Gamtoje yra daugiau nei 170 rūšių mineralų, kuriuose yra Cuprum. Tik 17 iš jų atliekama šio elemento pramoninė kasyba. Didžioji šio cheminio elemento dalis yra rūdos metaluose:

• chalkocitas - iki 80%;
• bronita - iki 65%;
• kovelinas – iki 64 proc.

Iš šių mineralų sodrinamas ir lydomas varis. Didelis šilumos laidumas ir elektrinis laidumas yra išskirtinės spalvotųjų metalų savybės. Jis pradeda tirpti 1063 o C temperatūroje, o verda 2600 o C. Cuprum prekės ženklas priklausys nuo gamybos būdo. Metalas vyksta:

• Šalto valcavimo;
• nuoma;
• mesti.

Kiekvienas tipas turi savo specialius parametrinius skaičiavimus, apibūdinančius šlyties atsparumo laipsnį, deformaciją veikiant apkrovoms ir gniuždymui, taip pat medžiagos tempimo elastingumą.

Spalvotas metalas kaitinant aktyviai oksiduojasi. 385 o C temperatūroje susidaro vario oksidas. Jo kiekis sumažina kitų metalų šilumos ir elektros laidumą. Sąveikaujant su drėgme metalas sudaro kupritą, o su rūgštine aplinka - vitriolį.

Dėl savo savybių šis cheminis elementas aktyviai naudojamas gaminant elektros ir elektronines sistemas bei daugybę kitų kitos paskirties gaminių. Svarbiausia savybė yra jo tankis 1 kg/m 3, kadangi šio rodiklio pagalba nustatomas pagamintos prekės svoris. Tankis parodo masės ir bendro tūrio santykį.

Dažniausiai naudojama tankio matavimo vienetų sistema yra 1 kilogramas vienam m3. Šis vario rodiklis yra 8,93 kg / m 3. Skystoje formoje tankis bus 8,0 g/cm 3 . Bendras tankio indeksas gali skirtis priklausomai nuo metalo, kuriame yra įvairių priemaišų, markės. Tam naudojamas specifinis medžiagos svoris. Tai labai svarbi charakteristika, kai kalbama apie medžiagų, kurių sudėtyje yra vario, gamybą. Savitasis sunkis apibūdina vario masės ir viso lydinio tūrio santykį.

Vario savitasis svoris bus 8,94 g / cm3. Vario savitasis tankis ir svorio parametrai yra vienodi, tačiau toks sutapimas nėra būdingas kitiems metalams. Savitasis svoris labai svarbus ne tik gaminant jo turinčius produktus, bet ir apdorojant laužą. Yra daug metodų, kuriais galima racionaliai parinkti medžiagas gaminių formavimui. Tarptautinėse SI sistemose savitojo svorio parametras išreiškiamas niutonais 1 tūrio vienetui.

Labai svarbu visus skaičiavimus atlikti prietaisų ir mechanizmų projektavimo etape. Savitasis svoris ir svoris yra skirtingos vertės, tačiau jie būtinai naudojami nustatant įvairių dalių, kuriose yra Cuprum, ruošinių masę.

Jei palygintume vario ir aliuminio tankį, pamatysime didelį skirtumą. Aliuminio atveju šis skaičius yra 2698,72 kg/m 3 kambario temperatūroje. Tačiau kylant temperatūrai parametrai skiriasi. Kai aliuminis kaitinant virsta skysta būsena, jo tankis bus 2,55–2,34 g/cm 3 ribose. Rodiklis visada priklauso nuo legiruojamųjų elementų kiekio aliuminio lydiniuose.

Metalų lydinių techniniai rodikliai

Labiausiai paplitę vario lydiniai laikomas žalvaris ir bronza. Jų sudėtis taip pat sudaryta iš kitų elementų:

• cinko;
• nikelis;
• skarda;
• bismutas.

Visi lydiniai skiriasi struktūra. Alavo buvimas kompozicijoje leidžia gaminti puikios kokybės bronzos lydinius. Pigesni lydiniai yra nikelis arba cinkas. Gaminamos medžiagos Cuprum pagrindu turi šias charakteristikas:

• didelis lankstumas ir atsparumas dilimui;
• elektrinis laidumas;
• atsparumas agresyviai aplinkai;
• mažas trinties koeficientas.

Vario lydiniai plačiai naudojami pramoninėje gamyboje. Iš jų gaminami indai, papuošalai, gaminami elektros laidai ir šildymo sistemos. Medžiagos su Cuprum dažnai naudojamos namų fasadų apdailai, kompozicijų kūrimui. Didelis stabilumas ir lankstumas yra pagrindinės medžiagos naudojimo savybės.

Vario savitojo sunkio apskaičiavimas

Kaip žinote, per pastaruosius šimtus metų pažanga pasiekė gana toli, o tai savo ruožtu leido vystytis daugeliui pramonės šakų visame pasaulyje. Neliko nuošalyje ir metalurgijos gamyba, nes mokslas šiai pramonei davė daug technologijų, skaičiavimo metodų, įskaitant galimybę išmatuoti metalų savitąjį svorį.

Kadangi įvairūs vario lydiniai skiriasi savo sudėtimi, fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, tai leidžia parinkti reikiamą lydinį kiekvienam gaminiui ar daliai. Norint apskaičiuoti valcuotų gaminių gamybai reikalingą svorį, būtina žinoti atitinkamos markės savitąjį svorį.

Formulė metalo savitajam sunkiui išmatuoti

Savitasis sunkis yra vienalyčio metalo masės P iš tam tikro lydinio ir šio lydinio tūrio santykis. Savitasis tankis žymimas simboliu γ ir jokiu būdu neturėtų būti painiojamas su tankiu. Nors vario ir kitų metalų tankio ir savitojo sunkio reikšmės labai dažnai yra vienodos, verta atsiminti, kad taip tikrai nėra visomis sąlygomis.

Taigi vario savitajam sunkiui apskaičiuoti naudojama formulė γ = P/V

Ir norint apskaičiuoti tam tikro dydžio valcuoto vario svorį, jo skerspjūvio plotas padauginamas iš savitojo svorio ir ilgio.

Savitojo svorio vienetai

Vario ir kitų lydinių savitajam sunkiui matuoti gali būti naudojami šie matavimo vienetai:

SGS sistemoje - 1 dinas/cm 3,

SI sistemoje - 1 n/m 3,

MKSS sistemoje - 1 kg/m 3.

Šie vienetai yra tarpusavyje sujungti tam tikru santykiu, kuris atrodo taip:

0,1 dinas/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Vario savitojo sunkio skaičiavimo metodai

1. Specialių mūsų svetainėje naudojimas,

2. Naudodami formules apskaičiuokite valcuoto gaminio skerspjūvio plotą, tada padauginkite iš prekės ženklo savitojo svorio ir ilgio.

1 pavyzdys: apskaičiuokite 4 mm storio, 1000x2000 mm dydžio, 24 vienetų iš vario lydinio M2 vario lakštų svorį

Apskaičiuokime vieno lapo tūrį V = 4 1000 2000 = 8000000 mm 3 = 8000 cm 3

Žinant, kad vario markės M3 savitasis svoris 1 cm 3 = 8,94 g/cm 3

Apskaičiuokime vieno valcuoto lakšto svorį M = 8,94 8000 = 71520 g = 71,52 kg

Iš viso visų valcuotų gaminių masė M = 71,52 24 = 1716,48 kg

2 pavyzdys: apskaičiuokite vario strypo D 32 mm, kurio bendras ilgis 100 metrų, svorį iš vario ir nikelio lydinio MNZH5-1

32 mm skersmens strypo skerspjūvio plotas S = πR 2 reiškia S = 3,1415 16 2 = 803,84 mm 2 = 8,03 cm 2

Nustatykime viso valcuoto gaminio svorį, žinodami, kad vario-nikelio lydinio MNZH5-1 savitasis svoris = 8,7 g/cm 3

Iš viso M = 8,0384 8,7 10 000 = 699340,80 gramų = 699,34 kg

3 pavyzdys: apskaičiuokite vario kvadrato, kurio kraštinė yra 20 mm, o ilgis 7,4 metro, pagaminto iš karščiui atsparaus vario lydinio BrNHK

Raskime valcuotą tūrį V = 2 2 740 = 2960 cm 3

Nėra tokio žmogaus, kuris nebūtų matęs geltono metalo per visą savo gyvenimą. Gamtoje yra keletas mineralų, kurie savo išvaizda yra panašūs į geltonąjį metalą. Bet kaip sakoma: „viskas, kas blizga, nėra auksas“. Kad nepainiotumėte tauriojo metalo su kitomis medžiagomis, turite žinoti aukso tankį.

Tauriojo metalo tankis

Aukso molekulinė struktūra.

Viena iš svarbių tauriųjų metalų savybių yra jo tankis. Aukso tankis matuojamas kg m3.

Savitasis sunkis yra labai svarbi aukso charakteristika. Į tai dažniausiai neatsižvelgiama, nes papuošalai: žiedai, auskarai, pakabukai turi labai mažą svorį. Bet jei rankose laikote kilograminį tikro geltono metalo luitą, matote, kad jis labai sunkus. Dėl didelio aukso tankio jį lengviau išgauti. Taigi plovimas prie šliuzų užtikrina aukštą aukso atgavimą iš išplautų uolienų.

Aukso tankis yra 19,3 gramo kubiniame centimetre.

Tai reiškia, kad jei paimsite tam tikrą tauriojo metalo tūrį, jis svers beveik 20 kartų daugiau nei toks pat kiekis paprasto vandens. Dviejų litrų plastikinis auksinio smėlio butelis sveria apie 32 kg. Iš 500 gramų tauriojo metalo galite išdėstyti kubą, kurio kraštinė yra 18,85 mm.

Įvairių pavyzdžių ir spalvų aukso tankio lentelė.

Originalaus aukso tankis yra keliais vienetais mažesnis nei jau išgryninto metalo ir gali svyruoti nuo 18 iki 18,5 gramų kubiniame centimetre.

583 auksas yra mažiau tankus, nes šis lydinys susideda iš skirtingų metalų.

Namuose aukso tankį galite nustatyti patys. Norėdami tai padaryti, tauriojo metalo gaminį turite pasverti ant įprastų svarstyklių, kurių padalijimo vertė turi būti ne mažesnė kaip 1 gramas. Po to indas su tūrio žyma turi būti užpildytas skysčiu, šiuo atveju vandeniu, į kurį reikia nuleisti dekoraciją. Reikia pasirūpinti, kad skystis neišsipiltų.

Po to išmatuojame, kiek pasikeitė skysčio tūris nuleidus aukso dirbinį į indą. Naudodami specialią formulę, žinomą iš mokyklos, apskaičiuojame tankį: masė padalinta iš tūrio.

Reikia atsiminti, kad tauriųjų metalų gaminys nėra pagamintas iš gryno aukso, todėl būtina koreguoti lydinio mėginio tankį.

Kaip atskirti tikrą geltoną metalą nuo padirbto

Šiuo metu tiek Rusijos, tiek užsienio rinkose yra labai didelis padirbto aukso procentas. Yra didžiulė rizika įsigyti aukso papuošalus, kuriuose yra iki 5% tauriojo metalo arba visai be jo. Pagrindinės taisyklės perkant auksą padės nesijausti apgautam.

Pirmiausia turėtumėte gerai pažvelgti į produktą. Ant jo turi būti pavyzdys. Be to, jis neturėtų būti sudarytas iš kreivų skaičių ar neryškių ženklų. Priešingu atveju tai yra pirmasis padirbinėjimo požymis.

Vieningo valstybinio aukso dirbinių ženklo pavyzdys.

Kitas padirbinio ženklas yra tauriųjų metalų papuošalo atvirkštinė pusė. Jis turi būti taip pat gerai atliktas, kaip ir priekinė pusė, kitaip tai yra žemos kokybės gaminys. Taip pat galima nustatyti produkto kokybę naudojant tokią charakteristiką kaip aukso tankis, tačiau tokio eksperimento atlikti parduotuvėje neįmanoma.

Taip pat yra būdas jį nustatyti, vadinamas stiprumo testu. Tiesa, aukso dirbinį ne visada pavyksta subraižyti pardavėjo akivaizdoje, todėl šio būdo įgyvendinti nepavyks.

Jodo testas.

Šie cheminiai metodai gali būti geras būdas nustatyti produkto kokybę. Ant geltono metalo papuošalų galite užlašinti šiek tiek jodo. Jei dėmė yra tamsios spalvos, galime drąsiai kalbėti apie siūlomo produkto kokybę. Stalo actas taip pat gali padėti. Jei po trijų minučių, praleistų jame, taurusis metalas patamsėjo, tuomet galite saugiai išvežti gaminį į sąvartyną.

Aukso chloridas gali labai padėti nustatyti kokybę. Iš chemijos kurso tapo žinoma ne tik aukso tankis, bet ir tai, kad jis negali dalyvauti jokiose cheminėse reakcijose. Todėl, jei užtepus aukso chloridą ant tauriojo metalo, jis pradeda gesti, tai yra tikra klastotė ir turėtų patekti į šiukšliadėžę.

Vienas geriausių būdų apsisaugoti nuo padirbtų prekių įsigijimo – brangiųjų metalų gaminių įsigijimas žinomose specializuotose parduotuvėse.

Tokiu atveju yra didelė tikimybė įsigyti tikrai kokybišką prekę. Nors jų kaina yra šiek tiek didesnė nei įvairiose parduotuvėse ir turguose, tačiau kokybė to verta. Priešingu atveju galite įsigyti padirbtą gaminį ir labai gailėtis sutaupytų pinigų.

Dvyniai iš aukso

Gamtoje yra keletas metalų, kurių tankis toks pat kaip aukso. Tai uranas, kuris yra radioaktyvus, ir volframas. Jis pigesnis už geltonąjį metalą, tačiau volframo ir aukso tankis beveik toks pat, skirtumas – trys dešimtosios. Volframas skiriasi nuo aukso tuo, kad jis yra kitokios spalvos ir yra daug kietesnis nei geltonasis metalas. Grynas auksas yra labai minkštas ir gali būti lengvai subraižytas nagu.

Netikras aukso luitas, užpildytas volframu viduje.

Tai, kad tokių elementų, kaip volframas ir auksas, tankis yra vienodas, klastotojams labai patrauklu. Aukso luitus jie pakeičia panašaus tankio ir svorio volframu, o viršų padengia plonu tauriojo metalo sluoksniu. Tuo pačiu metu dėl didelės geltonojo metalo kainos volframas yra populiaresnis tarp jaunų žmonių. Volframo gaminiai yra daug pigesni ir atsparesni įbrėžimams.

Švino tankis

Kuo grynesnis auksas, tuo jis ne toks kietas, todėl seniau geltonas metalas būdavo įkandamas norint išbandyti. Šis metodas yra nepatikimas. Papuošalai gali būti pagaminti iš švino, padengti labai plonu aukso sluoksniu. Švinas taip pat turi minkštą struktūrą. Galite pabandyti subraižyti papuošalus iš netinkamos pusės, o po labai plonu tauriojo metalo sluoksniu galite rasti netauriojo metalo.

Periodinės lentelės elemento – švino ir jo brolio – aukso tankis skiriasi. Švino tankis yra daug mažesnis nei aukso ir yra 11,34 gramo kubiniame centimetre. Taigi, jei paimsime tokio paties tūrio geltonąjį metalą ir šviną, tada aukso masė bus daug didesnė nei švino.

Baltasis auksas – geltono tauriojo metalo lydinys su platina ar kitais metalais, suteikiančiais baltą, tiksliau – matinę sidabro spalvą. Kasdieniame gyvenime yra nuomonė, kad „baltasis auksas“ yra vienas iš platinos pavadinimų, tačiau taip nėra. Šio tipo auksas kainuoja šiek tiek daugiau nei įprastai. Išvaizda baltas metalas panašus į sidabrą, kuris yra daug pigesnis. Tokių periodinės lentelės elementų kaip auksas ir sidabras tankis skiriasi. Kaip atskirti baltąjį auksą nuo sidabro? Šie taurieji metalai turi skirtingą tankį.

Sidabras yra mažiausiai tanki medžiaga iš visų, aptartų straipsnyje.

Aukso tankis yra didesnis nei sidabro. Jo tankis yra 10,49 gramo kubiniame centimetre. Sidabras yra daug minkštesnis nei baltas metalas. Todėl jei per baltą lapą perbrauksite sidabrinį daiktą, liks žymė. Jei tą patį padarysite su baltu tauriuoju metalu, tada neliks jokių pėdsakų.

Pateikiama lentelė apie skysčių tankį esant įvairioms temperatūroms ir atmosferos slėgiui dažniausiai pasitaikantiems skysčiams. Lentelėje pateiktos tankio reikšmės atitinka nurodytas temperatūras, duomenų interpoliacija leidžiama.

Daugelis medžiagų gali būti skystos būsenos. Skysčiai yra įvairios kilmės ir sudėties medžiagos, turinčios sklandumą, galinčios keisti savo formą, veikiamos tam tikroms jėgoms. Skysčio tankis yra skysčio masės ir jo užimamo tūrio santykis.

Apsvarstykite kai kurių skysčių tankio pavyzdžius. Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą išgirdus žodį „skystis“, yra vanduo. Ir tai visai neatsitiktinai, nes vanduo yra labiausiai paplitusi medžiaga planetoje, todėl jį galima laikyti idealu.

Lygu 1000 kg / m 3 distiliuotam ir 1030 kg / m 3 jūros vandeniui. Kadangi ši vertė yra glaudžiai susijusi su temperatūra, verta paminėti, kad ši „ideali“ vertė buvo gauta esant +3,7 °C. Verdančio vandens tankis bus šiek tiek mažesnis - jis lygus 958,4 kg / m 3 100 ° C temperatūroje. Kaitinant skysčius, jų tankis dažniausiai mažėja.

Vandens tankis yra artimas įvairiems maisto produktams. Tai tokie produktai kaip: acto tirpalas, vynas, 20 % grietinėlė ir 30 % grietinė. Kai kurie produktai pasirodo tankesni, pavyzdžiui, kiaušinio trynys – jo tankis 1042 kg/m3. Tankesnės už vandenį: ananasų sultys – 1084 kg/m3, vynuogių sultys – iki 1361 kg/m3, apelsinų sultys – 1043 kg/m3, Coca-Cola ir alus – 1030 kg/m3.

Daugelis medžiagų yra mažiau tankios nei vanduo. Pavyzdžiui, alkoholiai yra daug lengvesni už vandenį. Taigi tankis yra 789 kg/m3, butilo - 810 kg/m3, metilo - 793 kg/m3 (esant 20°C). Tam tikrų rūšių kuro ir alyvos tankis yra dar mažesnis: alyvos - 730-940 kg/m3, benzino - 680-800 kg/m3. Žibalo tankis apie 800 kg/m3, - 879 kg/m3, mazuto - iki 990 kg/m3.

Mažo tankio indikatoriai išsiskiria tokiais skysčiais kaip: terpentinas 870 kg/m 3,