Dichten verschiedener Materialien und Substanzen

Körper aus verschiedenen Stoffen mit gleichem Volumen haben unterschiedliche Massen. Beispielsweise hat Eisen mit einem Volumen von 1 m3 eine Masse von 7800 kg und Blei mit demselben Volumen hat eine Masse von 13000 kg.

Eine physikalische Größe, die die Masse eines Stoffes pro Volumeneinheit (also beispielsweise in einem Kubikmeter oder einem Kubikzentimeter) angibt, heißt Dichte Substanzen.

Um herauszufinden, wie man die Dichte einer bestimmten Substanz ermittelt, betrachten Sie das folgende Beispiel. Es ist bekannt, dass eine Eisscholle mit einem Volumen von 2 m 3 eine Masse von 1800 kg hat. Dann hat 1 m 3 Eis eine doppelt so große Masse. Wenn wir 1800 kg durch 2 m3 dividieren, erhalten wir 900 kg/m3. Dies ist die Dichte von Eis.

Also, Um die Dichte eines Stoffes zu bestimmen, muss man die Masse des Körpers durch sein Volumen dividieren: Bezeichnen wir die in diesem Ausdruck enthaltenen Größen mit Buchstaben:

M- Körpermasse, V- Körpervolumen, ρ - Körperdichte ( ρ -Griechischer Buchstabe „rho“).

Dann kann die Formel zur Berechnung der Dichte wie folgt geschrieben werden: Die SI-Einheit der Dichte ist Kilogramm pro Kubikmeter(1 kg/m3). In der Praxis wird die Dichte eines Stoffes auch in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3) ausgedrückt. Um die Verbindung zwischen diesen Einheiten herzustellen, berücksichtigen wir dies

1 g = 0,001 kg, 1 cm 3 = 0,000001 m 3.

Deshalb Die Dichte desselben Stoffes im festen, flüssigen und gasförmigen Zustand ist unterschiedlich. Beispielsweise beträgt die Dichte von Wasser 1000 kg/m3, die von Eis 900 kg/m3 und die von Wasserdampf (bei 0 °C und normalem Atmosphärendruck) 0,59 kg/m3.

Tisch 3

Dichten einiger Feststoffe

Tabelle 4

Dichte einiger Flüssigkeiten

Tabelle 5

Dichte einiger Gase

(Die in den Tabellen 3-5 angegebenen Körperdichten werden bei normalem Atmosphärendruck und einer Temperatur für Gase von 0 0 C, für Flüssigkeiten und Feststoffe bei 20 0 C berechnet.)

1. Was zeigt die Dichte an? 2. Was muss getan werden, um die Dichte eines Stoffes zu bestimmen, wenn man die Masse des Körpers und sein Volumen kennt? 3. Welche Dichteeinheiten kennen Sie? Wie stehen sie zueinander? 4. Drei Würfel – aus Marmor, Eis und Messing – haben das gleiche Volumen. Welches hat die meiste Masse und welches die geringste? 5. Zwei Würfel – aus Gold und Silber – haben die gleiche Masse. Welches hat das größere Volumen? 6. Welcher der in Abbildung 22 gezeigten Zylinder hat eine größere Dichte? 7. Die Masse jedes der in Abbildung 23 gezeigten Körper beträgt 1 Tonne. Welcher von ihnen hat eine geringere Dichte?

Für die gängigsten Flüssigkeiten wird eine Tabelle mit der Dichte von Flüssigkeiten bei verschiedenen Temperaturen und Atmosphärendruck bereitgestellt. Die Dichtewerte in der Tabelle entsprechen den angegebenen Temperaturen; eine Interpolation der Daten ist zulässig.

Viele Stoffe können in flüssigem Zustand vorliegen. Flüssigkeiten sind Stoffe unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung, die unter dem Einfluss bestimmter Kräfte ihre Form verändern können. Die Dichte einer Flüssigkeit ist das Verhältnis der Masse einer Flüssigkeit zum Volumen, das sie einnimmt.

Schauen wir uns Beispiele für die Dichte einiger Flüssigkeiten an. Der erste Stoff, der einem in den Sinn kommt, wenn man das Wort „Flüssigkeit“ hört, ist Wasser. Und das ist kein Zufall, denn Wasser ist die häufigste Substanz auf dem Planeten und kann daher als Ideal angesehen werden.

Entspricht 1000 kg/m 3 für destilliertes und 1030 kg/m 3 für Meerwasser. Da dieser Wert eng mit der Temperatur zusammenhängt, ist es erwähnenswert, dass dieser „ideale“ Wert bei +3,7 °C erreicht wurde. Die Dichte von kochendem Wasser ist etwas geringer – sie beträgt 958,4 kg/m 3 bei 100 °C. Beim Erhitzen von Flüssigkeiten nimmt in der Regel ihre Dichte ab.

Die Dichte des Wassers hat einen ähnlichen Wert wie der verschiedener Lebensmittel. Dies sind Produkte wie: Essiglösung, Wein, 20 % Sahne und 30 % Sauerrahm. Einige Produkte erweisen sich als dichter, zum Beispiel Eigelb – seine Dichte beträgt 1042 kg/m3. Dichter als Wasser sind: Ananassaft – 1084 kg/m3, Traubensaft – bis zu 1361 kg/m3, Orangensaft – 1043 kg/m3, Coca-Cola und Bier – 1030 kg/m3.

Viele Stoffe haben eine geringere Dichte als Wasser. Alkohole sind beispielsweise viel leichter als Wasser. Die Dichte beträgt also 789 kg/m3, Butyl – 810 kg/m3, Methyl – 793 kg/m3 (bei 20 °C). Bestimmte Kraftstoff- und Ölarten haben noch niedrigere Dichtewerte: Öl – 730–940 kg/m3, Benzin – 680–800 kg/m3. Die Dichte von Kerosin beträgt etwa 800 kg/m3, - 879 kg/m3, Heizöl - bis zu 990 kg/m3.

Flüssigkeiten mit geringer Dichte sind: Terpentin 870 kg/m 3,

Alle Metalle haben bestimmte physikalische und mechanische Eigenschaften, die tatsächlich ihr spezifisches Gewicht bestimmen. Um festzustellen, wie geeignet eine bestimmte Eisen- oder Edelstahllegierung für die Produktion ist, wird das spezifische Gewicht von gewalztem Metall berechnet. Alle Metallprodukte, die das gleiche Volumen haben, aber aus unterschiedlichen Metallen, zum Beispiel Eisen, Messing oder Aluminium, bestehen, haben eine unterschiedliche Masse, die direkt von ihrem Volumen abhängt. Mit anderen Worten, das Verhältnis des Volumens der Legierung zu ihrer Masse – die spezifische Dichte (kg/m3) – ist ein konstanter Wert, der für einen bestimmten Stoff charakteristisch ist. Die Dichte der Legierung wird nach einer speziellen Formel berechnet und steht in direktem Zusammenhang mit der Berechnung des spezifischen Gewichts des Metalls.

Das spezifische Gewicht eines Metalls ist das Verhältnis des Gewichts eines homogenen Körpers dieser Substanz zum Volumen des Metalls, d.h. Das ist die Dichte, in Fachbüchern wird sie in kg/m3 oder g/cm3 gemessen. Von hier aus können Sie die Formel zur Ermittlung des Gewichts eines Metalls berechnen. Um dies zu ermitteln, müssen Sie den Referenzdichtewert mit dem Volumen multiplizieren.

Die Tabelle zeigt die Dichten von Nichteisenmetallen und Eiseneisen. Die Tabelle ist in Gruppen von Metallen und Legierungen unterteilt, wobei unter jeder Bezeichnung je nach Schmelzpunkt die Güteklasse nach GOST und die entsprechende Dichte in g/cm3 angegeben sind. Um den physikalischen Wert der spezifischen Dichte in kg/m3 zu ermitteln, müssen Sie den tabellarischen Wert in g/cm3 mit 1000 multiplizieren. Auf diese Weise können Sie beispielsweise die Dichte von Eisen ermitteln – 7850 kg/m3.

Das typischste Eisenmetall ist Eisen. Der Dichtewert - 7,85 g/cm3 kann als spezifisches Gewicht von Eisenmetall auf Eisenbasis angesehen werden. Zu den Eisenmetallen in der Tabelle gehören Eisen, Mangan, Titan, Nickel, Chrom, Vanadium, Wolfram, Molybdän und darauf basierende Eisenlegierungen, zum Beispiel Edelstahl (Dichte 7,7–8,0 g/cm3), schwarzer Stahl (Dichte 7,85 g). /cm3) wird hauptsächlich Gusseisen (Dichte 7,0-7,3 g/cm3) verwendet. Die übrigen Metalle gelten als Nichteisenmetalle sowie darauf basierende Legierungen. Zu den Nichteisenmetallen in der Tabelle gehören die folgenden Typen:

− leicht – Magnesium, Aluminium;

− Edelmetalle (Edelmetalle) – Platin, Gold, Silber und Halbedelkupfer;

− niedrig schmelzende Metalle – Zink, Zinn, Blei.

Tabelle des spezifischen Gewichts von Metalllegierungen

Das spezifische Gewicht von Metallen wird am häufigsten unter Laborbedingungen bestimmt, in reiner Form werden sie jedoch nur sehr selten im Bauwesen verwendet. Viel häufiger werden Legierungen aus Nichteisenmetallen und Legierungen aus Eisenmetallen verwendet, die nach ihrem spezifischen Gewicht in leichte und schwere unterteilt werden.

Leichtmetalllegierungen werden in der modernen Industrie aufgrund ihrer hohen Festigkeit und guten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen aktiv eingesetzt. Die Hauptmetalle solcher Legierungen sind Titan, Aluminium, Magnesium und Beryllium. Legierungen auf Magnesium- und Aluminiumbasis können jedoch nicht in aggressiven Umgebungen und bei hohen Temperaturen eingesetzt werden.

Schwere Legierungen basieren auf Kupfer, Zinn, Zink und Blei. Unter den schweren Legierungen werden in vielen Industrien Bronze (eine Legierung aus Kupfer mit Aluminium, eine Legierung aus Kupfer mit Zinn, Mangan oder Eisen) und Messing (eine Legierung aus Zink und Kupfer) verwendet. Aus diesen Legierungen werden Architekturteile und Sanitärarmaturen hergestellt.

Die folgende Referenztabelle zeigt die wichtigsten Qualitätsmerkmale und das spezifische Gewicht der gängigsten Metalllegierungen. Die Liste gibt Auskunft über die Dichte der wichtigsten Metalllegierungen bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C.

Die in der Tabelle angegebene Dichte der Metalle und Legierungen hilft Ihnen bei der Berechnung des Produktgewichts. Die Methode zur Berechnung der Masse eines Teils besteht darin, sein Volumen zu berechnen, das dann mit der Dichte des Materials, aus dem es besteht, multipliziert wird. Die Dichte ist die Masse eines Kubikzentimeters oder Kubikmeters eines Metalls oder einer Legierung. Auf einem Taschenrechner anhand von Formeln berechnete Massenwerte können um mehrere Prozent von den tatsächlichen Werten abweichen. Das liegt nicht daran, dass die Formeln nicht stimmen, sondern daran, dass im Leben alles etwas komplizierter ist als in der Mathematik: Rechte Winkel stimmen nicht ganz, Kreise und Kugeln sind nicht ideal, Verformungen des Werkstücks beim Biegen, Prägen und Hämmern führen dazu Ungleichmäßigkeit seiner Dicke, und Sie können eine Reihe weiterer Abweichungen vom Ideal auflisten. Der letzte Schlag für unseren Wunsch nach Präzision ist das Schleifen und Polieren, das zu einem unvorhersehbaren Gewichtsverlust des Produkts führt. Daher sollten die erhaltenen Werte als Richtwerte betrachtet werden.