Ювелирное обозрение

Также не стоит забывать, что удельный вес металла есть сила тяжести непосредственно взятого за основу объема данного вещества.

Удельный вес металла и его плотность находятся в таком же соотношении друг к другу, как вес и масса тела, и поэтому удельный вес можно определить по формуле:

За единицу удельного веса металла (нержавеющей стали, латуни, чугуна, меди, бронзы и т.д.) принимается:

– в системе СГС —1 дин/см 3 ,

– в системе СИ — 1 н/м 3 ,

– в системе МКСС— 1 кГ/м 3 .

Все эти значения единицы связаны между собой соотношением

0,1 дин/см 3 = 1 н/м 3 = 0,102 кГ/м 3 .

При определении удельного веса металла также возможно использование внесистемной единицы 1 Г/см 3 .

Поскольку масса вещества, выраженная в г, равна его весовому значению, выраженному в Г, то удельный вес металла, выраженный в данных единицах, по своей численности равен плотности этого металла, которая будет выражена в системе СГС. Подобное же числовое равенство можно проследить и между удельным весом в системе МКСС и плотностью в системе СИ.

Таким образом, удельным весом металла называется вес единицы объема безусловного плотного (непористого) материала. Для обозначения удельного веса следует массу сухого материала поделить на его объем в полностью плотном состоянии – фактически это и есть формула определения веса металла. Для того, чтобы добиться подобного результата, металл необходимо привести в такое состояние, чтобы в его частицах не было пор, а структура была полностью однородной.

Все известные и применяемые в промышленности металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Существует несколько основополагающих критериев, уникализирующих тот или иной металл или сплав.

Особенности металлов и их качественные и весовые характеристики

Для того, чтобы более точно иметь представление о спецификациях каждого вида металлов необходимо определиться, что же все-таки понимается под данной группой веществ.

Металлами именуются вещества, обладающие характерными свойствами, среди которых можно назвать высокую прочность, тепло- и электропроводность, пластичность, особый металлический блеск, характерный для каждой группы. Металлические элементы входят в почти 3/4 всех известных в природе элементов, но не все могут находить широкое применение в промышленности. Некоторые из них в своем истинном состоянии и удельном весе встречаются достаточно редко. Из наиболее важных и ценных для технологических процессов и производства металлов лишь небольшая часть содержится в земной коре. Это железо, алюминий, магний, титан и т.д.

Удельный вес чугуна

Черные металлы (черная сталь, чугун) — техническое название железных сплавов и самого железа. В течение тысячелетий они были основополагающими в изготовлении орудий труда. Несмотря на стабильный рост продукции химической промышленности, цветной металлургии, тяжелой промышленности, чёрные металлы по-прежнему считаются главным конструкционным материалом во многих отраслях деятельности человека. По производственным объемам большинства важнейших видов изделий черной металлургии (железной руды, чугуна, стали, стальных труб, кокса, огнеупоров) Россия занимает достойное место лидера во всем мире. Черные металлы подразделяются на чугуны и стали в зависимости от содержания углерода и своего удельного веса.

Чугун — это сплав углерода с железом при содержании углерода более 2,13%. Чугун наделен небольшой способностью к пластической деформации и отличными литейными свойствами. В его составе содержатся графитовые включения — форма и размер которых определяют тип чугуна и его сферу его применения. Серый чугун — это материал, в котором углерод содержится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита. Высокопрочный чугун содержит в своем составе углерод в форме шаровидного графита, и используется для изготовления деталей, которые в процессе эксплуатации подвергаются значительным механическим нагрузкам. Ковкий чугун может иметь повышенные характеристики пластичности, если его сравнивать с вышеуказанным чугуном. Он применяется в производстве деталей, где необходимы более высокие уровни механических свойств.

Удельный вес чугуна и его сплавов определяется весом одного его кубического сантиметра, который выражен в граммах. Чем больше показатель удельного веса металла, тем более тяжелым может получиться готовое изделие. В приведенной ниже таблице проиллюстрированы типичные физические свойства и удельный вес, характерный для определенных типов чугуна.

Удельный вес стали Удельный вес нержавеющей стали Удельный вес меди и медных сплавов Удельный вес алюминия Удельный вес латуни Удельный вес бронзы Для расчета веса или длины металлопроката по удельному весу нужной марки – существует специальный калькулятор металла. См. также таблицы: Удельный вес титана, никеля, цинка Определение удельного веса металлов. Современная наука уже давно шагнула вперед по сравнению с технологиями, которые использовались на заре развития тяжелой промышленности, и может предложить различные вариации сплавов металлов, отличающихся друг от друга не только по своим качественным характеристикам, но и по физико-химическим свойствам. Для того, чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается его удельный вес. Все тела, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных веществ, 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 является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность вещества рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла. Удельным весом металла называется отношение веса Р однородного тела из этого вещества к объему металла. Он обозначается γ. Тогда, согласно формуле удельный вес металлов расчитывается как:

Таблица 1. Типичные физические свойства и удельный вес чугуна
Тип чугуна	Удельный вес Г/см3	Коэффициент теплового линейного расширения a·10 -в 1/ о С, при температурах 20-100 о С	Теплоемкость в кал/Г · о С	Остаточный магнетизм в гс	Примечание, с повышением температуры: "+" – повышается; "-" – понижается
Белый	7,5±0,2	8±2	0,13±0,02	5000±1000	«-»
Серый	7,1±0,2	10±2	0,12±0,02	5000±1000	«+»
Ковкий	7,3±0,1	11±1	0,12±0,02	5000±1000	«-»

Читайте также:  Квартира с кухней гостиной и двумя спальнями

Таблица 5. Химические свойства и удельный вес цветных металлов
Наименование цветного металла	Химическое обозначение	Атомный вес	Температура плавления, °C	Удельный вес, г/куб.см
Цинк (Zinc)	Zn	65,37	419,5	7,13
Алюминий (Aluminium)	Al	26,9815	659	2,69808
Свинец (Lead)	Pb	207,19	327,4	11,337
Олово (Tin)	Sn	118,69	231,9	7,29
Медь (Сopper)	Cu	63,54	1083	8,93
Титан (Titanium)	Ti	47,90	1668	4,505
Никель (Nickel)	Ni	58,71	1455	8,91
Магний (Magnesium)	Mg	24	650	1,74
Ванадий (Vanadium)	V	6	1900	6,11
Вольфрам (Wolframium)	W	184	3422	19,3
Хром (Chromium)	Cr	51,996	1765	7,19
Молибден (Molybdaenum)	Mo	92	2622	10,22
Серебро (Argentum)	Ag	107,9	1000	10,5
Тантал (Tantal)	Ta	180	3269	16,65
Золото (Aurum)	Au	197	1095	19,32
Платина (Platina)	Pt	194,8	1760	21,45

Методы экспериментального определения удельных объемов веществ

Применяют различные методы: метод, основанный на взвешивании, метод пикнометра, метод ареометра и другие, в зависимости от агрегатного состояния исследуемого вещества, давления и температуры, а также возможных условий постановки эксперимента.

Определение удельного веса металла

Испытуемое тело сначала взвешивается в воздухе, вес его пусть будет = g1, а затем погружается в воду. Благодаря потери в весе предмета (по закону Архимеда) чашка весов, к которой подвешено тело, поднимается.
Для приведения весов в положение равновесия необходимо положить некоторый груз — g2. Удельный вес тела = g1 : g2

Испытуемое тело может иметь любую форму, но должно быть не слишком мало (чтобы по сравнению с его весом можно было пренебречь весом нити, служащей для подвешивания).

Пример:
Кусок быстрорежущей стали весит g1 = 450 г
Добавочный груз вести g2 = 55 г
Удельный вес ϒ = g1/g2 = 450/55 = 8,3 г/см 3

Главной характеристикой влияющей на вес металла, является его плотность.

Что означает плотность металла?

Под плотностью металла, подразумевается его вес на единицу занимаемого объёма. Часто объём измеряют в метрах кубических и сантиметрах в кубе. Чем же обусловлены такие большие, по земным меркам, вес и плотность? Плотность металла и его вес, зависит от того, насколько мал радиус атома и велик при том его вес.

Плотность металлов таблица

Метал	г/см 3	кг/м 3	Метал	г/см 3	кг/м 3
Литий	0,534	534	Самарий	7,536	7536
Калий	0,87	870	Железо	7,87	7874
Натрий	0,968	9680	Гадолиний	7,895	7895
Рубидий	1,53	1530	Тербий	8,272	8272
Кальций	1,54	1540	Диспрозий	8,536	8536
Магний	1,74	1740	Ниобий	8,57	8570
Бериллий	1,845	1845	Кадмий	8,65	8650
Цезий	1,873	1873	Гольмий	8,803	8803
Кремний	2,33	2330	Никель	8,9	8900
Бор	2,34	2340	Кобальт	8,9	8900
Стронций	2,6	2600	Медь	8,94	8940
Алюминий	2,7	2700	Эрбий	9,051	9051
Скандий	2,99	2990	Тулий	9,332	9332
Барий	3,5	3500	Висмут	9,8	9800
Иттрий	4,472	4472	Лютеций	9,842	9842
Титан	4,54	4540	Молибден	10,22	10220
Селен	4,79	4790	Серебро	10,49	10490
Европий	5,259	5259	Свинец	11,34	11340
Германий	5,32	5320	Торий	11,66	11660
Мышьяк	5,727	5727	Таллий	11,85	11850
Галлий	5,907	5907	Палладий	12,02	12020
Ванадий	6,11	6110	Рутений	12,4	12400
Лантан	6,174	6174	Родий	12.44	12440
Теллур	6,25	6250	Гафний	13,29	13290
Цирконий	6,45	6450	Ртуть	13,55	13550
Церий	6,66	6660	Тантал	16,6	16600
Сурьма	6,68	6680	Уран	19,07	19070
Празеодим	6,782	6782	Вольфрам	19,3	19300
Иттербий	6,977	6977	Золото	19,32	19320
Неодим	7,004	7004	Плутоний	19,84	19840
Цинк	7,13	7130	Рений	21,02	21020
Хром	7,19	7190	Платина	21,40	21400
Олово	7,3	7300	Иридий	22,42	22420
Индий	7,31	7310	Осмий	22,5	22500
Марганец	7,44	7440

Из таблицы видно, что удельный вес куба металла, очень разнится. Разница в весе между самым тяжёлым и самым лёгким металлом — 42 раза. Осмий, вес которого равняется 22500 кг в м 3 и литий, имеющего наименьшую плотность, вес которого 534 кг в м 3 . Металл имеющий наибольшую плотность, так же имеет наибольший вес и им является осмий, как мы уже поняли.

Средняя плотность, среди всех металлов — 11,5 г на см в кубе.

Примечательно и то, что существуют металлы, плотность которых меньше воды. Таких несколько: литий, калий, натрий.

Для справки можно добавить, что осмий не только самый тяжёлый, но и самый редкий. Его добывают в районе 100 кг в год.

Плотность драгоценных металлов

К драгоценным металлам принято относить: серебро, золото, палладий, платина, рутений, родий, иридий, осмий. Плотность которых начинается от 10,49 г см 3 (серебро) и доходит до 22,5 см 3 (осмий). Уточнить вес прочих можно в таблице.