לכל המתכות יש תכונות פיזיקליות ומכאניות מסוימות, אשר למעשה קובעות את המשקל הסגולי שלהן. כדי לקבוע עד כמה מתאימה סגסוגת מסוימת של ברזל או נירוסטה לייצור, מחושב המשקל הסגולי של מתכת מגולגלת. כל מוצרי המתכת בעלי אותו נפח, אך עשויים ממתכות שונות, למשל, ברזל, פליז או אלומיניום, בעלי מסה שונה, אשר תלויה ישירות בנפח שלה. במילים אחרות, היחס בין נפח הסגסוגת למסה שלה - צפיפות סגולית (ק"ג/מ"ק) הוא ערך קבוע שיהיה אופייני לחומר נתון. צפיפות הסגסוגת מחושבת באמצעות נוסחה מיוחדת וקשורה ישירות לחישוב המשקל הסגולי של המתכת.
המשקל הסגולי של מתכת הוא היחס בין המשקל של גוף הומוגני של חומר זה לנפח המתכת, כלומר. זוהי צפיפות, בספרי עיון היא נמדדת ב-kg/m3 או g/cm3. מכאן ניתן לחשב את הנוסחה לבירור משקלה של מתכת. כדי למצוא זאת עליך להכפיל את ערך צפיפות הייחוס בנפח.
הטבלה מציגה את הצפיפות של מתכות לא ברזליות וברזל ברזל. הטבלה מחולקת לקבוצות של מתכות וסגסוגות, כאשר מתחת לכל שם מצוינים הציון לפי GOST והצפיפות המתאימה ב-g/cm3, בהתאם לנקודת ההיתוך. כדי לקבוע את הערך הפיזי של צפיפות ספציפית בק"ג/מ"ק, עליך להכפיל את הערך המוצג ב-g/cm3 ב-1000. לדוגמה, כך תוכל לגלות מהי צפיפות הברזל - 7850 ק"ג/מ"ק.
המתכת הברזלית האופיינית ביותר היא ברזל. ערך הצפיפות של 7.85 גרם/סמ"ק יכול להיחשב למשקל הסגולי של מתכת ברזלית על בסיס ברזל. מתכות ברזליות בטבלה כוללות ברזל, מנגן, טיטניום, ניקל, כרום, ונדיום, טונגסטן, מוליבדן וסגסוגות ברזל המבוססות עליהם, למשל נירוסטה (צפיפות 7.7-8.0 גרם/סמ"ק), פלדה שחורה (צפיפות 7.85 גרם). /cm3) ברזל יצוק (צפיפות 7.0-7.3 גרם/cm3) משמש בעיקר. שאר המתכות נחשבות לא ברזליות, כמו גם סגסוגות המבוססות עליהן. מתכות לא ברזליות בטבלה כוללות את הסוגים הבאים:
− אור - מגנזיום, אלומיניום;
- מתכות אצילות (יקרות) - פלטינה, זהב, כסף ונחושת חצי יקרה;
- מתכות נמסות - אבץ, פח, עופרת.
לוּחַ. משקל סגולי של מתכות, תכונות, ייעודי מתכות, נקודת התכה |
|||
| שם המתכת, ייעוד |
משקל אטומי | נקודת התכה, מעלות צלזיוס | משקל סגולי, g/cc |
| אבץ Zn (אבץ) | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| אלומיניום אל | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Lead Pb (Lead) | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| פח Sn (פח) | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| נחושת קו (נחושת) | 63,54 | 1083 | 8,96 |
| טיטניום טי (טיטניום) | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| ניקל Ni (ניקל) | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| מגנזיום מג (מגנזיום) | 24 | 650 | 1,74 |
| ונדיום V | 6 | 1900 | 6,11 |
| טונגסטן W (וולפריום) | 184 | 3422 | 19,3 |
| Chrome Cr (Chromium) | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| מוליבדן מו (Molybdaenum) | 92 | 2622 | 10,22 |
| Silver Ag (ארגנטום) | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| טנטלום טה (טנטל) | 180 | 3269 | 16,65 |
| ברזל פה (ברזל) | 55,85 | 1535 | 7,85 |
| זהב או (אורום) | 197 | 1095 | 19,32 |
| Platinum Pt (Platina) | 194,8 | 1760 | 21,45 |
טבלת המשקל הסגולי של סגסוגות מתכת
המשקל הסגולי של מתכות נקבע לרוב בתנאי מעבדה, אך בצורתם הטהורה הם משמשים לעתים רחוקות מאוד בבנייה. הרבה יותר נעשה שימוש בסגסוגות של מתכות לא ברזליות וסגסוגות של מתכות ברזליות, שעל פי המשקל הסגולי שלהן מחולקות לקלות וכבדות.
סגסוגות קלות משמשות באופן פעיל על ידי התעשייה המודרנית בשל חוזקן הגבוה ותכונות מכניות טובות בטמפרטורה גבוהה. המתכות העיקריות של סגסוגות כאלה הן טיטניום, אלומיניום, מגנזיום ובריליום. אך לא ניתן להשתמש בסגסוגות המבוססות על מגנזיום ואלומיניום בסביבות אגרסיביות ובטמפרטורות גבוהות.
סגסוגות כבדות מבוססות על נחושת, בדיל, אבץ ועופרת. בין הסגסוגות הכבדות, ברונזה (סגסוגת של נחושת עם אלומיניום, סגסוגת של נחושת עם פח, מנגן או ברזל) ופליז (סגסוגת של אבץ ונחושת) משמשים בתעשיות רבות. חלקים אדריכליים ואביזרים סניטריים מיוצרים מדרגות אלו של סגסוגות.
טבלת ההתייחסות שלהלן מציגה את מאפייני האיכות העיקריים ואת המשקל הסגולי של סגסוגות המתכת הנפוצות ביותר. הרשימה מספקת נתונים על הצפיפות של סגסוגות מתכת בסיסיות בטמפרטורת סביבה של 20 מעלות צלזיוס.
|
רשימה של סגסוגות מתכת |
צפיפות של סגסוגות |
|
פליז אדמירליות - פליז אדמירליות (30% אבץ ו-1% פח) |
8525 |
|
אלומיניום ברונזה - אלומיניום ברונזה (3-10% אלומיניום) |
7700 - 8700 |
|
Babbitt - מתכת נגד חיכוך |
9130 -10600 |
|
ברונזה בריליום (בריליום נחושת) - בריליום נחושת |
8100 - 8250 |
|
מתכת דלתא - מתכת דלתא |
8600 |
|
פליז צהוב - פליז צהוב |
8470 |
|
פוספור ברונזה - ברונזה - זרחן |
8780 - 8920 |
|
ברונזה נפוצה - ברונזה (8-14% Sn) |
7400 - 8900 |
|
אינקונל - אינקונל |
8497 |
|
אינקולי |
8027 |
|
בַּרזֶל חָשִׁיל |
7750 |
|
פליז אדום (אבץ נמוך) - פליז אדום |
8746 |
|
פליז, יציקה - פליז - יציקה |
8400 - 8700 |
|
פְּלִיז , השכרה - פליז - מגולגל ונמשך |
8430 - 8730 |
|
ריאות סגסוגות אלומיניום - סגסוגת קלה על בסיס אל |
2560 - 2800 |
|
ריאות סגסוגות מגנזיום - סגסוגת קלה על בסיס Mg |
1760 - 1870 |
|
ברונזה מנגן |
8359 |
|
קופרוניקל - קופרוניקל |
8940 |
|
מונל |
8360 - 8840 |
|
נירוסטה |
7480 - 8000 |
|
כסף ניקל - כסף ניקל |
8400 - 8900 |
|
הלחמה 50% פח/50% עופרת - הלחמה 50/50 Sn Pb |
8885 |
|
סגסוגת קלה נגד חיכוך ליציקת מיסבים = |
7100 |
|
ברונזה עופרת, ברונזה - עופרת |
7700 - 8700 |
|
פלדת פחמן - פלדה |
7850 |
|
Hastelloy - Hastelloy |
9245 |
|
ברזל יצוק - ברזל יצוק |
6800 - 7800 |
|
אלקטרום (סגסוגת זהב-כסף, 20% Au) - אלקטרום |
8400 - 8900 |
צפיפות המתכות והסגסוגות המוצגות בטבלה תעזור לך לחשב את משקל המוצר. השיטה לחישוב המסה של חלק היא חישוב נפחו, המוכפל לאחר מכן בצפיפות החומר ממנו הוא עשוי. צפיפות היא המסה של סנטימטר מעוקב אחד או מטר מעוקב של מתכת או סגסוגת. ערכי מסה המחושבים במחשבון באמצעות נוסחאות עשויים להיות שונים מאלה האמיתיים בכמה אחוזים. זה לא בגלל שהנוסחאות לא מדויקות, אלא בגלל שבחיים הכל קצת יותר מסובך מאשר במתמטיקה: זוויות ישרות לא ממש נכונות, עיגולים וכדורים לא אידיאליים, דפורמציה של חומר העבודה בזמן כיפוף, הבלטה ופטיש מובילים חוסר אחידות של העובי שלו, ואתה יכול לרשום עוד חבורה של סטיות מהאידיאל. המכה הסופית לרצון שלנו לדייק מגיעה משחזה וליטוש, שמובילים לירידה בלתי צפויה במשקל במוצר. לכן, יש להתייחס לערכים שהושגו כאינדיקטיביים.
לגופים העשויים מחומרים שונים בעלי אותם נפחים יש מסות שונות. לדוגמה, לברזל בנפח של 1 מ"ק יש מסה של 7800 ק"ג, ולעופרת באותו נפח יש מסה של 13000 ק"ג.
כמות פיזיקלית המראה את המסה של חומר ליחידת נפח (כלומר, למשל, במטר מעוקב אחד או סנטימטר מעוקב אחד) נקראת צְפִיפוּתחומרים.
כדי לגלות כיצד למצוא את הצפיפות של חומר נתון, שקול את הדוגמה הבאה. ידוע שלגוש קרח בנפח של 2 מ'3 יש מסה של 1800 ק"ג. אז ל-1 מ"ק של קרח תהיה מסה קטנה פי 2. לחלק 1800 ק"ג ב-2 מ"ר, נקבל 900 ק"ג/מ"ק. זוהי צפיפות הקרח.
כָּך, כדי לקבוע את הצפיפות של חומר, אתה צריך לחלק את מסת הגוף בנפח שלו: הבה נסמן את הכמויות הכלולות בביטוי זה באותיות:
מ- משקל גוף, V- נפח הגוף, ρ - צפיפות הגוף ( ρ -אות יוונית "rho").
לאחר מכן ניתן לכתוב את הנוסחה לחישוב הצפיפות באופן הבא: יחידת SI של צפיפות היא קילוגרם למטר מעוקב(1 ק"ג/מ"ק). בפועל, צפיפות חומר מתבטאת גם בגרמים לסנטימטר מעוקב (g/cm3). כדי לבסס את הקשר בין יחידות אלו, אנו לוקחים זאת בחשבון
1 גרם = 0.001 ק"ג, 1 ס"מ 3 = 0.000001 מ' 3.
בגלל זה 
הצפיפות של אותו חומר במצב מוצק, נוזלי וגזי שונה. לדוגמה, צפיפות המים היא 1000 ק"ג/מ"ק, קרח היא 900 ק"ג/מ"ק, ואדי מים (ב-0 0 C ובלחץ אטמוספרי רגיל) הוא 0.59 ק"ג/מ"ק.
טבלה 3
צפיפות של כמה מוצקים
טבלה 4
צפיפות של נוזלים מסוימים
טבלה 5
צפיפות של כמה גזים
(צפיפות הגופים המצוינת בטבלאות 3-5 מחושבת בלחץ אטמוספרי רגיל ובטמפרטורה עבור גזים של 0 0C, עבור נוזלים ומוצקים ב-20 0C.)
1. מה מראה הצפיפות? 2. מה צריך לעשות כדי לקבוע את הצפיפות של חומר, לדעת את מסת הגוף ונפחו? 3. אילו יחידות צפיפות אתה יודע? איך הם קשורים אחד לשני? 4. שלוש קוביות - עשויות שיש, קרח ופליז - בעלות אותו נפח. למי מהם יש הכי הרבה מסה ולאיזה יש הכי פחות? 5. שתי קוביות - עשויות זהב וכסף - בעלות אותה מסה. למי מהם יש את הנפח הגדול יותר? 6. לאיזה מהגלילים המוצגים באיור 22 יש צפיפות גדולה יותר? 7. המסה של כל אחד מהגופים המוצגים באיור 23 היא 1 טון לאיזה מהם יש פחות צפיפות?
מסופקת טבלה של צפיפות הנוזלים בטמפרטורות שונות ובלחץ אטמוספרי עבור הנוזלים הנפוצים ביותר. ערכי הצפיפות בטבלה תואמים לטמפרטורות המצוינות מותרת אינטרפולציה של נתונים.
חומרים רבים מסוגלים להיות במצב נוזלי. נוזלים הם חומרים ממקורות והרכבים שונים בעלי נזילות שהם מסוגלים לשנות את צורתם בהשפעת כוחות מסוימים. צפיפות הנוזל היא היחס בין המסה של הנוזל לנפח שהוא תופס.
בואו נסתכל על דוגמאות של צפיפות של כמה נוזלים. החומר הראשון שעולה בראש כשאתה שומע את המילה "נוזל" הוא מים. וזה בכלל לא מקרי, כי מים הם החומר הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ, ולכן ניתן לקחת אותם כאידיאל.
שווה ל-1000 ק"ג/מ"ק עבור מזוקקים ו-1030 ק"ג/מ"ק למי ים. מכיוון שערך זה קשור קשר הדוק לטמפרטורה, ראוי לציין כי ערך "אידיאלי" זה התקבל ב-+3.7 מעלות צלזיוס. צפיפות המים הרותחים תהיה מעט קטנה יותר - היא שווה ל-958.4 ק"ג/מ"ק ב-100 מעלות צלזיוס. כאשר נוזלים מחוממים, צפיפותם יורדת בדרך כלל.
צפיפות המים דומה בערכה למוצרי מזון שונים. מדובר במוצרים כגון: תמיסת חומץ, יין, 20% שמנת ו-30% שמנת חמוצה. חלק מהמוצרים מתגלים כצפופים יותר, למשל חלמון ביצה - הצפיפות שלו היא 1042 ק"ג/מ"ר. הבאים צפופים יותר ממים: מיץ אננס - 1084 ק"ג/מ"ק, מיץ ענבים - עד 1361 ק"ג/מ"ק, מיץ תפוזים - 1043 ק"ג/מ"ק, קוקה קולה ובירה - 1030 ק"ג/מ"ק.
חומרים רבים הם פחות צפופים ממים. לדוגמה, אלכוהול הרבה יותר קל ממים. אז הצפיפות היא 789 ק"ג/מ"ק, בוטיל - 810 ק"ג/מ"ק, מתיל - 793 ק"ג/מ"ק (ב-20 מעלות צלזיוס). לסוגים מסוימים של דלק ושמן ערכי צפיפות נמוכים עוד יותר: שמן - 730-940 ק"ג/מ"ק, בנזין - 680-800 ק"ג/מ"ק. צפיפות הנפט היא כ-800 ק"ג/מ"ק, - 879 ק"ג/מ"ק, מזוט - עד 990 ק"ג/מ"ק.
| נוֹזֵל | טֶמפֶּרָטוּרָה, מעלות צלזיוס |
צפיפות נוזלים, ק"ג/מ"ר 3 |
|---|---|---|
| אנילין | 0…20…40…60…80…100…140…180 | 1037…1023…1007…990…972…952…914…878 |
| (GOST 159-52) | -60…-40…0…20…40…80…120 | 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011 |
| אצטון C3H6O | 0…20 | 813…791 |
| חלבון ביצת עוף | 20 | 1042 |
| 20 | 680-800 | |
| 7…20…40…60 | 910…879…858…836 | |
| בְּרוֹם | 20 | 3120 |
| מַיִם | 0…4…20…60…100…150…200…250…370 | 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5 |
| מי ים | 20 | 1010-1050 |
| המים כבדים | 10…20…50…100…150…200…250 | 1106…1105…1096…1063…1017…957…881 |
| ווֹדקָה | 0…20…40…60…80 | 949…935…920…903…888 |
| יין מחוזק | 20 | 1025 |
| יין יבש | 20 | 993 |
| שמן גז | 20…60…100…160…200…260…300 | 848…826…801…761…733…688…656 |
| 20…60…100…160…200…240 | 1260…1239…1207…1143…1090…1025 | |
| GTF (נוזל קירור) | 27…127…227…327 | 980…880…800…750 |
| דאוטרם | 20…50…100…150…200 | 1060…1036…995…953…912 |
| חלמון ביצת עוף | 20 | 1029 |
| קרבורן | 27 | 1000 |
| 20 | 802-840 | |
| חומצה חנקתית HNO 3 (100%) | -10…0…10…20…30…40…50 | 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459 |
| חומצה פלמיטית C 16 H 32 O 2 (ריכוז) | 62 | 853 |
| חומצה גופרתית H 2 SO 4 (קונסולות) | 20 | 1830 |
| חומצה הידרוכלורית HCl (20%) | 20 | 1100 |
| חומצה אצטית CH 3 COOH (ריכוזית) | 20 | 1049 |
| קוֹנִיאָק | 20 | 952 |
| קריאוזוט | 15 | 1040-1100 |
| 37 | 1050-1062 | |
| Xylene C 8 H 10 | 20 | 880 |
| נחושת גופרתית (10%) | 20 | 1107 |
| נחושת גופרתית (20%) | 20 | 1230 |
| ליקר דובדבנים | 20 | 1105 |
| שמן דלק | 20 | 890-990 |
| חמאת בוטנים | 15 | 911-926 |
| שמן מכונה | 20 | 890-920 |
| שמן מנוע T | 20 | 917 |
| שֶׁמֶן זַיִת | 15 | 914-919 |
| (מְזוּקָק) | -20…20…60…100…150 | 947…926…898…871…836 |
| דבש (מיובש) | 20 | 1621 |
| מתיל אצטט CH 3 COOCH 3 | 25 | 927 |
| 20 | 1030 | |
| חלב מרוכז עם סוכר | 20 | 1290-1310 |
| נפתלין | 230…250…270…300…320 | 865…850…835…812…794 |
| שֶׁמֶן | 20 | 730-940 |
| שמן ייבוש | 20 | 930-950 |
| רסק עגבניות | 20 | 1110 |
| מולסה מבושלת | 20 | 1460 |
| סירופ עמילן | 20 | 1433 |
| פָּאבּ | 20…80…120…200…260…340…400 | 990…961…939…883…837…769…710 |
| בִּירָה | 20 | 1008-1030 |
| PMS-100 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 967…934…917…901…884…850…834…817 |
| PES-5 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 998…971…957…943…929…902…888…874 |
| רסק תפוחים | 0 | 1056 |
| (10%) | 20 | 1071 |
| תמיסה של מלח שולחן במים (20%) | 20 | 1148 |
| תמיסת סוכר במים (רווי) | 0…20…40…60…80…100 | 1314…1333…1353…1378…1405…1436 |
| כַּספִּית | 0…20…100…200…300…400 | 13596…13546…13350…13310…12880…12700 |
| פחמן דיסולפיד | 0 | 1293 |
| סיליקון (דיאתילפוליסילוקסן) | 0…20…60…100…160…200…260…300 | 971…956…928…900…856…825…779…744 |
| סירופ תפוחים | 20 | 1613 |
| טֶרפָּנטִין | 20 | 870 |
| (תכולת שומן 30-83%) | 20 | 939-1000 |
| שְׂרָף | 80 | 1200 |
| זפת פחם | 20 | 1050-1250 |
| מִיץ תַפּוּזִים | 15 | 1043 |
| מיץ ענבים | 20 | 1056-1361 |
| מיץ אשכוליות | 15 | 1062 |
| מִיץ עַגבָניוֹת | 20 | 1030-1141 |
| מיץ תפוחים | 20 | 1030-1312 |
| אלכוהול אמיל | 20 | 814 |
| בוטיל אלכוהול | 20 | 810 |
| איזובוטיל אלכוהול | 20 | 801 |
| איזופרופיל אלכוהול | 20 | 785 |
| מתיל אלכוהול | 20 | 793 |
| אלכוהול פרופיל | 20 | 804 |
| אתיל אלכוהול C 2 H 5 OH | 0…20…40…80…100…150…200 | 806…789…772…735…716…649…557 |
| סגסוגת נתרן-אשלגן (25%Na) | 20…100…200…300…500…700 | 872…852…828…803…753…704 |
| סגסוגת עופרת-ביסמוט (45%Pb) | 130…200…300…400…500..600…700 | 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880 |
| נוֹזֵל | 20 | 1350-1530 |
| מֵי גְבִינָה | 20 | 1027 |
| Tetracresyloxysilane (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si | 10…20…60…100…160…200…260…300…350 | 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858 |
| טטרכלורוביפניל C 12 H 6 Cl 4 (ארוכלור) | 30…60…150…250…300 | 1440…1410…1320…1220…1170 |
| 0…20…50…80…100…140 | 886…867…839…810…790…744 | |
| סולר | 20…40…60…80…100 | 879…865…852…838…825 |
| דלק קרבורטור | 20 | 768 |
| דלק מנוע | 20 | 911 |
| דלק RT | 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648 | |
| דלק T-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685 |
| דלק T-2 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637 |
| דלק T-6 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713 |
| דלק T-8 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660 |
| דלק TS-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650 |
| פחמן טטרכלוריד (CTC) | 20 | 1595 |
| Urothopine C 6 H 12 N 2 | 27 | 1330 |
| פלואורובנזן | 20 | 1024 |
| כלורבנזן | 20 | 1066 |
| אתיל אצטט | 20 | 901 |
| אתיל ברומיד | 20 | 1430 |
| אתיל יודיד | 20 | 1933 |
| אתיל כלוריד | 0 | 921 |
| אֶתֶר | 0…20 | 736…720 |
| הרפיוס את'ר | 27 | 1100 |
נוזלים בעלי צפיפות נמוכה כוללים:טרפנטין 870 ק"ג/מ"ר,