פְּלָדָה- סגסוגת מחושלת (ניתנת לעיבוד) של ברזל עם פחמן (עד 2%) ואלמנטים אחרים. זהו חומר חיוני המשמש ברוב התעשיות. ישנן מספר רב של דרגות פלדה הנבדלות במבנה, בהרכב כימי, בתכונות מכניות ופיזיקליות.

מאפיינים עיקריים של פלדה:

• צְפִיפוּת
• מודול אלסטי ומודול גזירה
• מקדם התפשטות ליניארי
• אַחֵר

לפי הרכב כימי, פלדה מחולקת ל פחמניו סגסוגת... יחד עם ברזל ופחמן, פלדת פחמן מכילה מנגן (0.1-1.0%) וסיליקון (עד 0.4%).

הפלדה מכילה גם זיהומים מזיקים (זרחן, גופרית, גזים - חנקן וחמצן לא קשורים). זרחן בטמפרטורות נמוכות הופך אותו לשביר (שבירות קרה), וכשהוא מחומם, מפחית את הפלסטיות. גופרית מובילה להיווצרות סדקים קטנים בטמפרטורות גבוהות (שבריריות אדומה).

כדי לתת לפלדה כל תכונות מיוחדות (התנגדות קורוזיה, חשמלית, מכנית, מגנטית וכו'), מכניסים לתוכה אלמנטים מתג. בדרך כלל אלו מתכות: אלומיניום, ניקל, כרום, מוליבדן וכו'. פלדות כאלה נקראות סגסוגת.

ניתן לשנות את תכונות הפלדה על ידי יישום סוגים שוניםעיבוד: תרמי (התקשות, חישול), כימי-תרמי (צמנטציה, ניטרידינג), תרמו-מכני (גלגול, חישול). בעת עיבוד לקבל מבנה הכרחילהשתמש בתכונת הפולימורפיזם הטבועה בפלדה וכן בבסיס שלהם - ברזל. פולימורפיזם הוא היכולת של סריג גביש לשנות את המבנה שלו במהלך חימום וקירור. האינטראקציה של פחמן עם שני שינויים (מודיפיקציות) של ברזל - α ו- γ - מובילה להיווצרות תמיסות מוצקות. עודף פחמן, שאינו מתמוסס ב-α-ברזל, יוצר עמו תרכובת כימית - cementite Fe 3 C. כאשר הפלדה מתקשה נוצרת פאזה מט-יציבה - מרטנזיט - תמיסה מוצקה על-רוויה של פחמן ב-α-ברזל. במקביל, הפלדה מאבדת את משיכותה ורוכשת קשיות גבוהה. על ידי שילוב של התקשות עם חימום (טמפרור) לאחר מכן, ניתן להגיע לשילוב אופטימלי של קשיות וגמישות.

לפי ייעודם, פלדות מחולקות למבנה, כלי ופלדות בעלות תכונות מיוחדות.

פלדות מבניות משמשות לייצור מבני בנייה, חלקי מכונות ומנגנונים, גופי ספינות וקרונות, דודי קיטור. פלדות כלים משמשות לייצור חותכים, חותמות וכלי חיתוך, הטבעת השפעה ומדידה אחרים. פלדות בעלות תכונות מיוחדות כוללות חשמל, נירוסטה, עמיד לחומצה וכו'.

לפי שיטת הייצור, הפלדה היא אח פתוח וממיר חמצן (רותח, רגוע ורגוע למחצה). הפלדה הרותחת נמזגת מיד מהמצקת לתוך התבניות, היא מכילה כמות משמעותית של גזים מומסים. פלדה רגועה היא פלדה שהתיישנה זמן מה במצקות יחד עם חומרי חימצון (סיליקון, מנגן, אלומיניום), המתחברים עם חמצן מומס, הופכים לתחמוצות וצפים אל פני השטח של מסת הפלדה. פלדה כזו יש ההרכב הטוב ביותרומבנה הומוגני יותר, אך יקר ב-10-15% ממבנה רותח. פלדה חצי דוממת תופסת עמדת ביניים בין רגועה לרתיחה.

במטלורגיה המודרנית, הפלדה מותכת בעיקר מברזל יצוק וגרוטאות פלדה. הסוגים העיקריים של יחידות להתכה שלו: תנור אח פתוח, ממיר חמצן, תנורים חשמליים. המתקדמת ביותר בימינו היא שיטת ממיר החמצן לייצור פלדה. במקביל, מפותחות שיטות חדשות ומבטיחות לייצור שלה: הפחתה ישירה של פלדה מעפרות, אלקטרוליזה, התכה מחדש של אלקטרוסלג וכו'. כאשר מתכת פלדה, מעמיסים ברזל יצוק לתוך תנור לייצור פלדה, ומוסיפים פסולת מתכת וגרוטאות ברזל המכילות תחמוצות ברזל, המשמשות מקור לחמצן. ההתכה מתבצעת בטמפרטורות הגבוהות ביותר האפשריות על מנת להאיץ את ההיתוך של חומרי מוצא מוצקים. במקרה זה, הברזל הכלול בברזל יצוק מחומצן חלקית:

2Fe + O 2 = 2FeO + Q

תחמוצת הברזל (II) FeO המתקבלת, מתערבבת עם ההמסה, מחמצנת סיליקון, מנגן, זרחן ופחמן, שהם חלק מברזל יצוק:

Si + 2FeO = SiO 2 + 2 Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

2P + 5FeO = P 2 O 5 + 5Fe + Q

C + FeO = CO + Fe - Q

כדי להשלים את תגובות החמצון בהמסה, הוסף את מה שנקרא deoxidizers - ferromanganese, ferrosilicon, אלומיניום.

ציוני פלדה

דרגות פלדת פחמן

פלדת פחמן איכות רגילהבהתאם למטרה, הוא מחולק לשלוש קבוצות:

• קבוצה A - מסופק על פי תכונות מכניות;
• קבוצה B - מסופקת על ידי הרכב כימי;
• קבוצה B - מסופקת על ידי תכונות מכניות והרכב כימי.

בהתאם לאינדיקטורים הסטנדרטיים, פלדות מקבוצה A מחולקות לשלוש קטגוריות: A1, A2, A3; פלדה מקבוצה B לשתי קטגוריות: B1 ו-B2; פלדה מקבוצה B לשש קטגוריות: B1, B2, B3, B4, B5, B6. עבור פלדה מקבוצה A, דרגות St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6 נקבעות. לפלדה מקבוצה B של דרגות BSt0, BSt1, BSt2, BSt3, BSt4, BSt5, BSt6. פלדה מקבוצה B מיוצרת בשיטות אח פתוח וממיר. מותקנים עבורו הדרגות VSt2, VSt3, VSt4, VSt5.

האותיות St מציינות פלדה, המספרים מ-0 עד 6 - המספר המותנה של דרגת הפלדה, בהתאם הרכב כימי ו תכונות מכאניות. עם עלייה במספר הפלדה, החוזק הסופי (σ in) וחוזק התפוקה (σ t) גדלים וההתארכות היחסית (δ 5) יורדת.

דרגת פלדה St0 מוקצה לפלדה שנדחתה מסיבה כלשהי. פלדה זו משמשת במבנים חסרי אחריות.

פלדת St3sp משמשת במבנים קריטיים.

אותיות ב' ו-ג' מציינות את קבוצת הפלדה, קבוצה א' אינה מצוינת בייעוד.

אם הפלדה רותחת, המדד "kp" הוא לשים, אם חצי מתלה - "ps", לשקט - "cn".

פחמן באיכות גבוהה פלדות מבניותמשמש לייצור מבנים מרותכים קריטיים. פלדות איכותיותעל פי GOST 1050-74, הם מסומנים במספרים דו ספרתיים המציינים את תכולת הפחמן הממוצעת במאות האחוז. למשל, חותמות 10, 15, 20 וכו'. כלומר פלדה מכילה בממוצע 0.10%, 0.15%, 0.2% פחמן.

פלדה על פי GOST 1050-74 מיוצרת בשתי קבוצות: קבוצה I - עם תכולת מנגן רגילה (0.25-0.8%), קבוצה II - עם תכולת מנגן גבוהה (0.7-1.2%). עם תכולה מוגברת של מנגן, האות G מוכנסת בנוסף לייעוד, מה שמצביע על כך שלפלדה יש ​​תכולה מוגברת של מנגן.

דרגות פלדת סגסוגת

פלדות סגסוגות, בנוסף לזיהומים הרגילים, מכילות אלמנטים שהוכנסו במיוחד בכמויות מסוימות כדי להבטיח את התכונות הנדרשות. אלמנטים אלו נקראים אלמנטים קשירים. פלדות סגסוגת מחולקות, בהתאם לתכולת אלמנטים מתגסוגים, לסגסוגת נמוכה (2.5% יסודות סגסוגת), סגסוגת בינונית (מ-2.5 עד 10% וסגסוגת גבוהה (מעל 10%).

תוספי קשירה מגבירים את החוזק, העמידות בפני קורוזיה של פלדה ומפחיתים את הסיכון לשבר שביר. כרום, ניקל, נחושת, חנקן (במצב קשור כימית), ונדיום וכו' משמשים כתוספי סגסוגת.

פלדות סגסוגת מסומנות במספרים ואותיות המציינים את ההרכב המשוער של הפלדה. האות מראה איזה יסוד סגסוג כלול בפלדה (G - מנגן, C - סיליקון, X - כרום, N - ניקל, D - נחושת, A - חנקן, F - ונדיום), והמספרים מאחוריו הם התכולה הממוצעת של האלמנט באחוזים. אם האלמנט מכיל פחות מ-1%, אז המספרים מאחורי האות לא יוכנסו. שתי הספרות הראשונות מציינות את תכולת הפחמן הממוצעת במאות האחוז.

פלדת אל - חלד. נכסים. תרכובת כימית

נירוסטה היא פלדת סגסוגת עמידה בפני קורוזיה באוויר, מים ועוד סביבות אגרסיביות... הנירוסטה הנפוצה ביותר בכרום-ניקל (18% Cr b 9% Ni) וכרום (13-27% Cr), לעתים קרובות עם תוספת של Mn, Ti ואלמנטים אחרים.

תוספת של כרום מגבירה את ההתנגדות לחמצון וקורוזיה של הפלדה. פלדה כזו שומרת על חוזקה בטמפרטורות גבוהות. כרום הוא גם חלק מפלדות עמידות בפני שחיקה שמהן מיוצרים כלים, מיסבים כדוריים וקפיצים.

הרכב כימי משוער של נירוסטה (ב%)

דמשק ופלדה דמשקית.

פלדת דמשק- בתחילה זהה לפלדה דמשקית; מאוחר יותר - פלדה המתקבלת על ידי ריתוך זיוף של רצועות פלדה קלועה או חוטים עם תכולת פחמן שונה. היא קיבלה את שמה מהעיר דמשק (סוריה), שם פותחה ייצור הפלדה הזו בימי הביניים ובחלקו בתקופה המודרנית.

פלדה דמשקית (דמשקית)- פלדת פחמן יצוקה עם מבנה מיוחד ומשטח מעוצב, בעל קשיות וגמישות גבוהים. מ פלדה דמשקיתיוצרו כלי נשק מחודדים בעלי עמידות וחדות יוצאי דופן. פלדת דמשק מוזכרת על ידי אריסטו. סוד ייצור פלדת דמשק, שאבד בימי הביניים, נחשף במאה ה-19 על ידי P.P. Anosov. בהתבסס על המדע, הוא קבע את תפקידו של פחמן כיסוד המשפיע על איכות הפלדה, וכן חקר את חשיבותם של מספר יסודות אחרים. לברר את תנאי החינוך החשובים ביותר הציון הטוב ביותרפלדת פחמן - bulat, Anosov פיתחה טכנולוגיה להתכה ועיבוד שלה (Anosov PP On bulat. Gornyi Zhurnal, 1841, No. 2, pp. 157-318).

• צפיפות פלדה, משקל סגולי של פלדה ומאפיינים אחרים של פלדה
• צפיפות פלדה - (7,7-7,9)*10 3 ק"ג/ מ 3;
• משקל סגולי של פלדה - (7,7-7,9) G/ ס"מ 3;
• חום סגולי של פלדה ב-20 מעלות צלזיוס- 0.11 קלוריות / מעלות;
• טמפרטורת התכה של פלדה- 1300-1400 מעלות צלזיוס;
• חום ספציפי של התכת פלדה- 49 קלוריות / מעלות;
• מקדם מוליכות תרמית של פלדה- 39 קק"ל / מ' * שעה * תואר;
• מקדם התפשטות ליניארית של פלדה
  • (בטמפרטורה של כ-20 מעלות צלזיוס) :
  • פלדה 3 (כיתה 20) - 11.9 (1 / מעלות);
  • נירוסטה - 11.0 (1 / מעלות).
• חוזק מתיחה של פלדה :
  • פלדה למבנים - 38-42 (ק"ג / מ"מ 2);
  • פלדת סיליקון-כרום-מנגן - 155 (ק"ג / מ"מ 2);
  • מכונת חישול פלדה (פחמן) - 32-80 (ק"ג / מ"מ 2);
  • פלדת מסילה - 70-80 (ק"ג / מ"מ 2);
• צפיפות פלדה, משקל סגולי של פלדה
  • צפיפות פלדה - (7.7-7.9) * 10 3 ק"ג/ m 3 (בערך 7.8 * 10 3 ק"ג/ m 3);
  • הצפיפות של חומר (במקרה שלנו, פלדה) היא היחס בין מסת הגוף לנפח שלו (במילים אחרות, הצפיפות שווה למסה של יחידת נפח של חומר נתון):
  • d = m / V, כאשר m ו-V הם המסה והנפח של הגוף.
  • הצפיפות של חומר כזה נלקחת כיחידת צפיפות, שליחידת הנפח שלה מסה שווה לאחד:
  • ב-SI זה 1 ק"ג/ m 3, במערכת SGS - 1 G/ ס"מ 3, במערכת MKSS - 1 ערכות נושא/ מ 3. יחידות אלו קשורות זו לזו לפי היחס:
  • 1 ק"ג/ m 3 = 0.001 G/ ס"מ 3 = 0.102 ערכות נושא/ מ 3.
• משקל סגולי של פלדה - (7,7-7,9) G/ ס"מ 3 (בערך 7.8 G/ ס"מ 3);
  • המשקל הסגולי של חומר (במקרה שלנו, פלדה) הוא היחס בין כוח המשיכה P של גוף הומוגני העשוי מחומר נתון (במקרה שלנו, פלדה) לנפח הגוף. אם נסמן את המשקל הסגולי באות γ, אז:
  • γ = P / V.
  • מצד שני, משקל סגולי יכול להיחשב ככוח הכובד של יחידת נפח של חומר נתון (במקרה שלנו, פלדה). משקל סגולי וצפיפות קשורים באותו יחס כמו משקל ומסת גוף:
  • γ / d = P / m = g.
  • נלקחת יחידת המשקל הסגולי: במערכת SI - 1 נ/ m 3, במערכת SGS - 1 יְוֹם/ ס"מ 3, במערכת MKSS - 1 ק"ג / מ"ר. יחידות אלו קשורות זו לזו לפי היחס:
  • 1 נ/ m 3 = 0.0001 יְוֹם/ ס"מ 3 = 0.102 ק"ג / מ"ר 3.
  • לפעמים משתמשים ביחידה מחוץ למערכת של 1 גרם / ס"מ 3.
  • מאז המסה של חומר, מתבטאת ב G, שווה למשקלו, מבוטא ב-G, אזי המשקל הסגולי של החומר (במקרה שלנו, פלדה), המבוטא ביחידות אלו, שווה מספרית לצפיפות החומר הזה, המתבטאת במערכת CGS.
  • שוויון מספרי דומה קיים בין הצפיפות במערכת SI למשקל הסגולי במערכת MKSS.

צפיפות פלדה

מודול האלסטיות של פלדה ויחס פואסון

ערכים של מתח פלדה מותר (ק"ג / מ"מ 2)

מאפיינים של כמה פלדות חשמל

הרכב כימי מתוקנן פלדות פחמןאיכות רגילה על פי GOST 380-71

כיתה פלדה	תוכן של אלמנטים,%
	ג	מנ	סִי	פ	ס
				לא עוד
St0	לא יותר מ-0.23	-	-	0,07	0,06
St2ps St2sp	0,09...0,15	0,25...0,50	0,05...0,07 0,12...0,30	0,04	0,05
St3kp St3ps St3sp St3Gps	0,14...0,22	0,30...0,60 0,40...0,65 0,40...0,65 0,80...1,10	לא יותר מ-0.07 0,05...0,17 0,12...0,30 לא יותר מ-0.15	0,04	0,05
St4kp St4ps St4sp	0,18...0,27	0,40...0,70	לא יותר מ-0.07 0,05...0,17 0,12...0,30	0,04	0,05
St5ps St5sp	0,28...0,37	0,50...0,80	0,05...0,17 0,12...0,35	0,04	0,05
St5Gps	0,22...0,30	0,80...1,20	לא יותר מ-0.15	0,04	0,05

אינדיקטורים מתוקננים של תכונות מכניות של פלדות פחמן באיכות רגילה בהתאם ל- GOST 380-71

כיתה פלדה	חוזק מתיחה (התנגדות זמנית) σ ב, MPa	חוזק תפוקה σ t, MPa			התארכות של דגימות קצרות δ 5,%		עיקול של 180 מעלות עם קוטר ציר ד
		עובי מדגם s, מ"מ
		עד 20	20...40	40...100	עד 20	20...40	40...100	עד 20
St0	310	-	-	-	23	22	20	d = 2 שניות
VSt2ps VSt2sp	340...440	230	220	210	32	31	29	d = 0 (ללא ציר)
VSt3kp VSt3ps VSt3sp VSt3Gps	370...470 380...490 380...500	240 250 250	230 240 240	220 230 230	27 26 26	26 25 25	24 23 23	d = 0.5 שניות
VSt4kp VSt4ps VSt4Gsp	410...520 420...540	260 270	250 260	240 250	25 24	24 23	22 21	d = 2 שניות
VSt5ps VSt5sp VSt5Gps	500...640 460...600	290 290	280 280	270 270	20 20	19 19	17 17	d = 3 שניות

הערות: 1. לפח ופלדה מעוצבת בעובי s> = 20 מ"מ, ערך חוזק התפוקה מותר נמוך ב-10 MPa בהשוואה לזה המצוין. 2. עבור ס'<20 мм диаметр оправки увеличивается на толщину образца.

אורך ומרחק מסה נפח מדידות של מוצרים ומוצרי מזון בתפזורת שטח נפח ויחידות מידה במתכונים קולינריים טמפרטורה לחץ, מתח מכני, מודול יאנג אנרגיה ועבודה כוח כוח זמן מהירות לינארית זווית מישור יעילות תרמית ויעילות דלק מספרים יחידות מידע שערי מטבע מידות נשים ביגוד והנעלה מידות ביגוד והנעלה לגברים מהירות זווית ותדירות סיבוב תאוצה תאוצה זוויתית צפיפות נפח ספציפי מומנט אינרציה מומנט כוח מומנט חום בעירה סגולית (לפי מסה) צפיפות אנרגיה וחום סגולי של שריפה של דלק (בנפח) הפרש טמפרטורה מקדם התפשטות תרמית התנגדות תרמית מוליכות תרמית ספציפית חום סגולי חשיפה לאנרגיה, הספק של קרינה תרמית צפיפות שטף חום מקדם העברת חום זרימת נפח זרימת מסה זרימה מולרית צפיפות זרימת מסה ריכוז מולרי מסה k ריכוז בתמיסה צמיגות דינמית (אבסולוטית) צמיגות קינמטית מתח פני השטח חדירות אדים חדירות אדים, קצב העברת אדים רמת קול רגישות מיקרופון רמת לחץ קול (SPL) בהירות עוצמת אור הארה רזולוציה בגרפיקה ממוחשבת תדר ואורך גל הספק אופטי בדיופטרים ואורך מוקד כוח אופטי בדיאופטריות והגדלת עדשה (×) מטען חשמלי צפיפות מטען ליניארי צפיפות מטען פני השטח צפיפות מטען נפח צפיפות זרם חשמלי צפיפות זרם פני השטח צפיפות זרם פני השטח חוזק שדה חשמלי פוטנציאל ומתח אלקטרוסטטי התנגדות חשמלית התנגדות חשמלית מוליכות חשמלית מוליכות חשמלית קיבול חשמלי השראות מד חוט אמריקאי רמות ב dBm (dBm או dBmW), dBV (dBV), וואט וכו'. כוח מגנטו-מוטיבציה חוזק שדה מגנטי זיעה מגנטית אוקיי אינדוקציה מגנטית קצב ספיגה של מינון קרינה מייננת רדיואקטיביות. דעיכה רדיואקטיבית קרינה. מנת חשיפה קרינה. מינון נספג קידומות עשרוניות העברת נתונים טיפוגרפיה ועיבוד תמונה יחידות למדידת נפח העץ חישוב המסה המולרית טבלה מחזורית של יסודות כימיים D.I. Mendeleev

1 קילוגרם למטר מעוקב [ק"ג / מ"ק] = 1 גרם לליטר [g / l]

ערך התחלתי

ערך המרה

קילוגרם למ"ק קילוגרם לסנטימטר מעוקב גרם למטר מעוקב גרם לסנטימטר מעוקב גרם למ"ק מיליגרם למ"ק מיליגרם לסנטימטר מעוקב מיליגרם למילימטר מעוקב קסגרם לליטר פטגרמים לליטר טרגרמים לליטר ג'יגהגרמים לליטר הקטוגרמות לליטר דקגרמים לליטר גרם לליטר דציגרמים לליטר סנטיגרם לליטר מיליגרם לליטר מיקרוגרם לליטר ננוגרם לליטר פיקוגרם לליטר פמטוגרמות לליטר אטוגרמים לליטר פאונד לאינץ' למטר מעוקב פאונד למטר מעוקב (גלון ארה"ב) אונקיה לאינץ' מעוקב אונקיה לכל רגל מעוקב אונקיה לליטר ארה"ב אונקיה לגלון (בריטניה) גרגירים לגלון (ארה"ב) גרגירים לגלון (בריטניה) גרגירים למטר מעוקב טון קצר למטר מעוקב יארד ארוך למטר מעוקב שבלול לכל רגל מעוקב צפיפות ממוצעת של שבלול כדור הארץ לאינץ' מעוקב שבלול לכל חצר מעוקבת של פלאנק צפיפות אני

העברת נתונים ומשפט קוטלניקוב

עוד על צפיפות

מידע כללי

צפיפות היא תכונה שקובעת כמה חומר לפי מסה ליחידת נפח. במערכת SI, הצפיפות נמדדת בק"ג/מ"ר, אבל משתמשים גם ביחידות אחרות, למשל, g/cm³, ק"ג/ליטר ואחרות. בחיי היומיום משתמשים לרוב בשני ערכים שווים: g / cm³ וק"ג / מ"ל.

גורמים המשפיעים על צפיפות החומר

הצפיפות של אותו חומר תלויה בטמפרטורה ובלחץ. בדרך כלל, ככל שהלחץ גבוה יותר, המולקולות ארוזות חזק יותר, מה שמגביר את הצפיפות. ברוב המקרים, עלייה בטמפרטורה, להיפך, מגדילה את המרחק בין מולקולות ומקטינה את הצפיפות. במקרים מסוימים, הקשר הזה הוא הפוך. צפיפות הקרח, למשל, קטנה מזו של המים, למרות שהקרח קר יותר ממים. ניתן להסביר זאת על ידי המבנה המולקולרי של הקרח. חומרים רבים, במעבר ממצב צבירה נוזלי למוצק, משנים את המבנה המולקולרי שלהם כך שהמרחק בין המולקולות יורד, והצפיפות, בהתאם, גדלה. במהלך היווצרות הקרח, המולקולות מסתדרות במבנה גבישי והמרחק ביניהן, להיפך, גדל. במקרה זה גם המשיכה בין המולקולות משתנה, הצפיפות יורדת והנפח גדל. בחורף, יש צורך לא לשכוח את המאפיין הזה של קרח - אם המים בצינורות המים קופאים, אז הם יכולים להתפוצץ.

צפיפות המים

אם צפיפות החומר שממנו עשוי החפץ גדולה מצפיפות המים, אז הוא טבול לחלוטין במים. חומרים בעלי צפיפות נמוכה מזו של מים, להיפך, צפים אל פני השטח. דוגמה טובה היא קרח עם צפיפות נמוכה יותר מאשר מים, צף בכוס אל פני המים ומשקאות אחרים שהם בעיקר מים. לעתים קרובות אנו משתמשים בתכונה זו של חומרים בחיי היומיום שלנו. לדוגמה, בעת תכנון גופי אוניות משתמשים בחומרים בעלי צפיפות גבוהה מזו של מים. מאחר שחומרים בעלי צפיפות גבוהה מצפיפות המים שוקעים, נוצרים תמיד חללים מלאי אוויר בגוף הספינה, שכן צפיפות האוויר נמוכה בהרבה מזו של המים. מצד שני, לפעמים יש צורך שהחפץ ישקע במים - לשם כך בוחרים חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר מזו של מים. לדוגמה, כדי לטבול פיתיון קל עמוק מספיק בעת דיג, דייגים קושרים עופרת עשויה מחומרים בצפיפות גבוהה כגון עופרת לחוט.

שמן, גריז ושמן נשארים על פני המים מכיוון שצפיפותם נמוכה מזו של המים. הודות לנכס זה, הרבה יותר קל לנקות שמן שנשפך בים. אם הוא יתערבב במים או ישקע לקרקעית הים, הוא יגרום לנזק עוד יותר למערכת האקולוגית הימית. בבישול משתמשים גם בתכונה זו, אבל לא בשמן כמובן, אלא בשומן. למשל, קל מאוד להסיר עודפי שומן מהמרק כשהוא צף אל פני השטח. אם המרק מתקרר במקרר, אז השומן מתמצק, ועוד יותר קל להסירו מהמשטח בעזרת כף, כף מחוררת או אפילו מזלג. באותו אופן, הוא מוסר מהבשר הג'לי והאספיק. זה מפחית את תכולת הקלוריות והכולסטרול של המוצר.

מידע על צפיפות הנוזלים משמש גם במהלך הכנת המשקאות. קוקטיילים רב-שכבתיים עשויים מנוזלים בצפיפות שונה. בדרך כלל נוזלים בעלי צפיפות נמוכה יותר מוזגים בצורה מסודרת על נוזלים בעלי צפיפות גבוהה יותר. אפשר גם להשתמש במקל קוקטייל זכוכית או בכף בר ולשפוך עליהם לאט לאט נוזלים. אם לא תמהרו ותעשו הכל בזהירות, תקבלו משקה רב שכבתי יפהפה. ניתן להשתמש בשיטה זו גם עם ג'לי או תבשילי ג'לי, אם כי אם הזמן מאפשר קל יותר לצנן כל שכבה בנפרד, לשפוך שכבה חדשה רק לאחר שהשכבה התחתונה מתקשה.

במקרים מסוימים, צפיפות השומן הנמוכה יותר, להיפך, מפריעה. מזונות בעלי אחוזי שומן גבוהים לרוב מתערבבים בצורה גרועה במים ויוצרים שכבה נפרדת, ובכך פוגעים לא רק במראה, אלא גם בטעם המזון. לדוגמה, בקינוחים קרים ובקוקטיילי פירות, מופרדים לעיתים מוצרי חלב שומניים ממוצרי חלב לא שומניים כמו מים, קרח ופירות.

צפיפות של מי מלח

צפיפות המים תלויה בתכולת הזיהומים שבהם. בטבע ובחיי היומיום, מים טהורים H 2 O ללא זיהומים נמצאים לעתים רחוקות - לרוב הם מכילים מלחים. מי ים הם דוגמה טובה. צפיפותו גבוהה מזו של מים מתוקים, ולכן מים מתוקים "צפים" בדרך כלל על פני המים המלוחים. כמובן שקשה לראות את התופעה בתנאים רגילים, אבל אם מים מתוקים סגורים במעטפת, למשל, בכדור גומי, אז זה נראה בבירור, שכן הכדור הזה צף אל פני השטח. הגוף שלנו הוא גם סוג של קליפה מלאה במים מתוקים. אנו מורכבים ממים מ-45% ל-75% - אחוז זה יורד עם הגיל ועם העלייה במשקל ובשומן הגוף. תכולת שומן לא פחות מ-5% ממשקל הגוף. לאנשים בריאים יש עד 10% שומן בגוף אם הם מתאמנים הרבה, עד 20% אם הם במשקל תקין, ו-25% או יותר אם הם סובלים מהשמנת יתר.

אם ננסה לא לשחות, אלא פשוט להישאר על פני המים, נבחין שקל יותר לעשות זאת במים מלוחים, שכן צפיפותם גבוהה מצפיפות המים המתוקים והשומן המצויים בגופנו. בים המלח ריכוז מלח גבוה פי 7 מריכוז המלח הממוצע באוקיינוסים בעולם, והוא ידוע ברחבי העולם בעובדה שאנשים יכולים לצוף בקלות על פני המים ולא לטבוע. אמנם, לחשוב שאי אפשר למות בים הזה זו טעות. למעשה, אנשים מתים בים הזה מדי שנה. תכולת המלח הגבוהה הופכת מים למסוכנים אם הם נכנסים לפה, לאף ולעיניים. אם אתה בולע מים כאלה, אתה יכול לקבל כוויה כימית - במקרים חמורים, שחיינים חסרי מזל כאלה מאושפזים בבית חולים.

צפיפות אוויר

כמו במקרה של מים, לגופים עם צפיפות נמוכה מזו של אוויר יש ציפה חיובית, כלומר, הם ממריאים. דוגמה טובה לחומר כזה היא הליום. הצפיפות שלו היא 0.000178 גרם / ס"מ³, בעוד שצפיפות האוויר היא בערך 0.001293 גרם / ס"מ³. אתה יכול לראות איך הליום ממריא באוויר אם אתה ממלא בו בלון.

צפיפות האוויר יורדת ככל שהטמפרטורה שלו עולה. מאפיין זה של אוויר חם משמש בבלונים. הבלון בתצלום בעיר המאיה העתיקה Teotiuocan במקסיקו מלא באוויר חם שהוא פחות צפוף מאוויר הבוקר הקר שמסביב. לכן הבלון טס בגובה מספיק גבוה. כשהבלון עף מעל הפירמידות, האוויר בו מתקרר ומחומם מחדש בעזרת מבער גז.

חישוב צפיפות

לעתים קרובות צפיפות החומרים מצוינת עבור תנאים סטנדרטיים, כלומר, עבור טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ולחץ של 100 kPa. בדרך כלל אתה יכול למצוא את הצפיפות הזו בספרי לימוד ובספרי עיון לחומרים הנפוצים בטבע. כמה דוגמאות מוצגות בטבלה שלהלן. במקרים מסוימים, הטבלה אינה מספקת ויש לחשב את הצפיפות באופן ידני. במקרה זה, המסה מחולקת בנפח הגוף. קל למצוא את המסה עם קנה מידה. כדי למצוא את הנפח של גוף גיאומטרי סטנדרטי, אתה יכול להשתמש בנוסחאות נפח. ניתן למצוא את נפח הנוזלים והמוצקים בתפזורת על ידי מילוי כוס מדידה בחומר. לחישובים מורכבים יותר, השתמש בשיטת תזוזת הנוזל.

שיטת עקירת נוזלים

כדי לחשב את הנפח בצורה זו, יש לשפוך תחילה כמות מסוימת של מים לכלי מדידה ולהניח את הגוף, שיש לחשב את נפחו, עד לטבילה מלאה. נפח הגוף שווה להפרש בין נפח המים ללא הגוף, ואיתו. הוא האמין כי כלל זה נגזר על ידי ארכימדס. ניתן למדוד נפח בצורה זו רק אם הגוף אינו סופג מים ואינו מתדרדר ממים. לדוגמה, לא נמדוד נפח של מצלמה או מוצרי בד בשיטת תזוזת הנוזל.

לא ידוע עד כמה אגדה זו משקפת אירועים אמיתיים, אך מאמינים שהמלך היירון השני נתן לארכימדס את המשימה לקבוע אם הכתר שלו עשוי מזהב טהור. המלך חשד שהצורף שלו גנב חלק מהזהב שהוקצה לכתר ובמקום זאת הכין את הכתר מסגסוגת זולה יותר. ארכימדס יכול היה לקבוע בקלות את הנפח הזה על ידי המסת הכתר, אך המלך הורה לו למצוא דרך לעשות זאת מבלי לפגוע בכתר. הוא האמין כי ארכימדס מצא את הפתרון לבעיה זו תוך כדי אמבטיה. שקוע במים הבחין שגופו עקר כמות מסוימת של מים, והבין שנפח המים העקורים שווה לנפח הגוף במים.

גופים חלולים

כמה חומרים טבעיים ומלאכותיים מורכבים מחלקיקים חלולים בפנים, או מחלקיקים כל כך קטנים עד שהחומרים הללו מתנהגים כמו נוזלים. במקרה השני, נותר חלל ריק בין החלקיקים, מלא באוויר, נוזל או חומר אחר. לפעמים המקום הזה נשאר ריק, כלומר הוא מתמלא בוואקום. דוגמאות לחומרים כאלה הם חול, מלח, תבואה, שלג וחצץ. ניתן לקבוע את הנפח של חומרים כאלה על ידי מדידת הנפח הכולל והפחתת נפח הריק שנקבע על ידי חישובים גיאומטריים ממנו. שיטה זו נוחה אם צורת החלקיקים פחות או יותר אחידה.

עבור חומרים מסוימים, כמות החלל הריק תלויה במידת הדחיסה של החלקיקים. זה מסבך את החישובים, מכיוון שלא תמיד קל לקבוע כמה חלל ריק בין חלקיקים.

טבלת צפיפות של חומרים שכיחים

צפיפות ומסה

בתעשיות מסוימות, כמו תעופה, יש צורך להשתמש בחומרים קלים ככל האפשר. מכיוון שלחומרים בצפיפות נמוכה יש גם משקל נמוך, במצבים כאלה נסו להשתמש בחומרים בעלי הצפיפות הנמוכה ביותר. לדוגמה, צפיפות האלומיניום היא רק 2.7 גרם / ס"מ³, בעוד שהצפיפות של פלדה היא מ-7.75 עד 8.05 גרם / ס"מ³. בגלל הצפיפות הנמוכה 80% מגוף המטוסים משתמשים באלומיניום ובסגסוגות שלו. כמובן שבמקרה זה אסור לשכוח את החוזק - כיום מעטים מייצרים מטוסים מעץ, עור ומשאר חומרים קלים אך בעלי חוזק נמוך.

חומרים מרוכבים משמשים לעתים קרובות במטוסים במקום מתכות טהורות, שכן, בניגוד למתכות, לחומרים כאלה יש גמישות גבוהה עם משקל נמוך. המדחפים של Bombardier Q400 זה עשויים לחלוטין מחומרים מרוכבים.

חורים שחורים

מצד שני, ככל שהמסה של חומר גבוהה יותר עבור נפח נתון, כך הצפיפות גבוהה יותר. חורים שחורים הם דוגמה לגופים פיזיים בעלי נפח קטן מאוד ומסה עצומה, ובהתאם, צפיפות עצומה. גוף אסטרונומי כזה סופג אור וגופים אחרים שקרובים אליו מספיק. החורים השחורים הגדולים ביותר נקראים סופר מסיביים.

האם אתה מתקשה לתרגם יחידת מדידה משפה אחת לאחרת? עמיתים מוכנים לעזור לך. פרסם שאלה ל-TCTermsותקבל תשובה תוך מספר דקות.