Densité de l'acier et de l'aluminium kg m3. Densité du mercure et ses propriétés. Gravité spécifique des métaux non ferreux

Il n'y a pas une telle personne qui n'a pas vu le métal jaune de toute sa vie. Il existe plusieurs minéraux trouvés dans la nature qui apparence semblable au métal jaune. Mais comme on dit, "Tout ce qui brille n'est pas or". Afin de ne pas confondre le métal précieux avec d'autres matériaux, il est nécessaire de connaître la densité de l'or.

Densité de métal noble

Structure moléculaire de l'or.

L'une des caractéristiques importantes d'un métal précieux est sa densité. La densité de l'or se mesure en kg m3.

La gravité spécifique est une caractéristique très importante pour l'or. Ceci n'est généralement pas pris en compte, car les bijoux: bagues, boucles d'oreilles, pendentifs sont très légers. Mais si vous tenez entre vos mains un lingot d'un kilogramme de vrai métal jaune, vous pouvez voir qu'il est très lourd. La densité importante de l'or facilite son extraction. Ainsi, le rinçage aux serrures fournit haut niveau extraction de l'or des roches lavées.

La densité de l'or est de 19,3 grammes par centimètre cube.

Cela signifie que si vous prenez un certain volume de métal précieux, il pèsera près de 20 fois plus que le même volume d'eau ordinaire. Une bouteille en plastique de deux litres de sable doré pèse environ 32 kg. A partir de 500 grammes de métal précieux, vous pouvez disposer un cube de 18,85 mm de côté.

Tableau de densité de l'or de divers échantillons et couleurs.

La densité de l'or d'origine est inférieure de plusieurs unités à celle du métal déjà purifié et peut varier de 18 à 18,5 grammes par centimètre cube.

L'or 583 est moins dense, car cet alliage est composé de différents métaux.

À la maison, vous pouvez déterminer vous-même la densité de l'or. Pour ce faire, il est nécessaire de peser le produit en métal précieux sur des balances ordinaires, dans lesquelles la valeur de division doit être d'au moins 1 gramme. Après cela, le récipient avec le marquage du volume doit être rempli d'un liquide, en l'occurrence de l'eau, dans lequel les bijoux doivent être abaissés. Il faut veiller à ce que le liquide ne commence pas à déborder.

Après cela, nous mesurons à quel point le volume de liquide a changé après avoir abaissé le produit d'or dans le récipient. Selon une formule spéciale connue du banc d'école, on calcule la densité : masse divisée par volume.

Il faut se rappeler qu'un produit en métal précieux n'est pas constitué d'or pur, il est donc nécessaire de faire un ajustement pour la densité de l'échantillon d'alliage.

Comment distinguer le vrai métal jaune d'un faux

À l'heure actuelle, tant sur les marchés russes qu'étrangers, il existe un très grand pourcentage d'or contrefait. Il y a un risque énorme d'acquérir des bijoux en or contenant jusqu'à 5% de métal précieux ou pas du tout. Les règles de base lors de l'achat d'or vous aideront à ne pas vous sentir trompé.

Pour commencer, vous devez bien inspecter le produit. Il doit y avoir un échantillon dessus. De plus, il ne doit pas s'agir de chiffres tordus ou d'une marque tachée. Sinon, c'est le premier signe d'une contrefaçon.

Un exemple de poinçon d'État unifié pour les objets en or.

Le prochain signe d'un faux est le mauvais côté des bijoux en métaux précieux. Il doit être aussi bien fait que la face avant, sinon c'est un produit de mauvaise qualité. Il est également possible de déterminer la qualité d'un produit en utilisant une caractéristique telle que la densité de l'or, mais il est impossible de mener une telle expérience dans un magasin.

Il existe également une méthode de détermination telle qu'un test de résistance. Certes, il n'est pas toujours possible de gratter un objet en or devant le vendeur, cette méthode ne peut donc pas être mise en œuvre.

Vérification de l'iode.

Les méthodes chimiques suivantes peuvent servir de bons moyens pour déterminer la qualité d'un produit. Vous pouvez déposer un peu d'iode sur les bijoux en métal jaune. Si la tache est de couleur sombre, nous pouvons alors parler en toute confiance de la qualité du produit proposé. Le vinaigre de table peut également aider. Si, après trois minutes passées dedans, le métal précieux s'est assombri, vous pouvez alors amener le produit en toute sécurité dans une décharge.

L'or au chlore peut être d'une grande aide pour déterminer la qualité. Au cours de la chimie, il est devenu connu non seulement la densité de l'or, mais aussi le fait qu'il ne peut entrer dans aucune réaction chimique. Par conséquent, si, après avoir appliqué de l'or chloré sur le métal précieux, celui-ci a commencé à se détériorer, il s'agit d'un véritable faux et placez-le à la poubelle.

Un des plus bons moyens la protection contre l'acquisition de contrefaçons est l'achat de produits en métaux précieux dans des magasins spécialisés de renom.

Dans ce cas, il y a une forte probabilité d'acheter un produit vraiment de haute qualité. Que le prix y soit un peu plus élevé que dans divers magasins et marchés, mais la qualité en vaut la peine. Sinon, vous pouvez acheter un faux produit et regretter beaucoup l'argent économisé.

jumeaux d'or

Dans la nature, il existe plusieurs métaux qui ont la même densité que l'or. Il s'agit de l'uranium, qui est radioactif, et du tungstène. Il est moins cher que le métal jaune, mais la densité du tungstène et de l'or est presque la même, la différence est de trois dixièmes. Ce qui distingue le tungstène de l'or, c'est qu'il a une couleur différente et qu'il est beaucoup plus dur que le métal jaune. L'or pur est très doux et peut être facilement rayé avec un ongle.

Un faux lingot d'or rempli de tungstène de l'intérieur.

Le fait que la densité d'éléments tels que le tungstène et l'or soit la même est très attrayant pour les contrefacteurs. Ils remplacent les lingots d'or par du tungstène de densité et de poids similaires, et recouvrent d'une fine couche de métal précieux sur le dessus. Dans le même temps, le coût élevé du métal jaune rend le tungstène plus populaire auprès des jeunes. Les produits en tungstène sont beaucoup moins chers et plus résistants aux rayures.

Densité de plomb

Plus l'or est pur, moins il est dur, donc avant le métal jaune a été mordu pour vérifier. Cette méthode non fiable. Le décor peut être en plomb recouvert d'une très fine couche d'or. Et le plomb a aussi une structure molle. Vous pouvez essayer de ne pas gratter les bijoux par l'avant, et le métal de base peut se trouver sous une très fine couche de métal précieux.

La densité de l'élément du tableau périodique - le plomb et son homologue - l'or est différente. La densité du plomb est bien inférieure à celle de l'or et est de 11,34 grammes par centimètre cube. Ainsi, si l'on prend le métal jaune et le plomb de même volume, alors la masse de l'or sera bien supérieure à celle du plomb.

L'or blanc est un alliage d'un métal précieux jaune avec du platine ou d'autres métaux qui lui donnent une couleur blanche, ou plutôt argentée terne. Il existe une opinion dans la vie de tous les jours selon laquelle "l'or blanc" est l'un des noms du platine, mais ce n'est pas le cas. Ce type d'or coûte un peu plus cher que d'habitude. En apparence, le métal blanc est similaire à l'argent, qui est beaucoup moins cher. La densité d'éléments du tableau périodique tels que l'or et l'argent est différente. Comment distinguer l'or blanc de l'argent ? Ces métaux précieux ont des densités différentes.

L'argent est le matériau le moins dense de tous ceux considérés dans l'article.

La densité de l'or est supérieure à la densité de l'argent. Sa densité est de 10,49 grammes par centimètre cube. L'argent est beaucoup plus doux que le métal blanc. Par conséquent, si vous tenez un produit en argent sur une feuille blanche, il restera une trace. Si vous faites la même chose avec du métal précieux blanc, il n'y aura aucune trace.

Mettons sur la balance des cylindres de fer et d'aluminium de même volume (Fig. 122). L'équilibre de la balance a été perturbé. Pourquoi?

Riz. 122

En laboratoire, vous avez mesuré le poids corporel en comparant le poids des kettlebells au poids corporel. Lorsque les poids étaient en équilibre, ces masses étaient égales. Un déséquilibre signifie que les masses des corps ne sont pas les mêmes. La masse d'un cylindre en fer est supérieure à celle d'un cylindre en aluminium. Mais les volumes des cylindres sont égaux. Cela signifie qu'une unité de volume (1 cm 3 ou 1 m 3) de fer a une masse supérieure à celle de l'aluminium.

La masse d'une substance contenue dans une unité de volume s'appelle la densité de la substance. Pour trouver la densité, vous devez diviser la masse d'une substance par son volume. La densité est désignée par la lettre grecque ρ (rho). Alors

densité = masse/volume

ρ = m/V.

L'unité SI de densité est 1 kg/m 3. Les densités de différentes substances sont déterminées expérimentalement et sont présentées dans le tableau 1. La figure 123 montre les masses de substances que vous connaissez dans un volume V = 1 m 3.

Riz. 123

Densité des substances solides, liquides et gazeuses
(à pression atmosphérique normale)

Comment comprendre que la densité de l'eau ρ \u003d 1000 kg / m 3? La réponse à cette question découle de la formule. La masse d'eau dans un volume V \u003d 1 m 3 est égale à m \u003d 1000 kg.

De la formule de densité, la masse d'une substance

m = ρV.

De deux corps de volume égal, le corps avec la plus grande densité de matière a la plus grande masse.

En comparant la densité du fer ρ w = 7800 kg / m 3 et de l'aluminium ρ al = 2700 kg / m 3, on comprend pourquoi dans l'expérience (voir Fig. 122) la masse d'un cylindre de fer s'est avérée supérieure à la masse d'un cylindre en aluminium de même volume.

Si le volume du corps est mesuré en cm 3, alors pour déterminer la masse du corps, il convient d'utiliser la valeur de densité ρ, exprimée en g / cm 3.

La formule de densité de substance ρ = m/V est utilisée pour les corps homogènes, c'est-à-dire pour les corps constitués d'une seule substance. Ce sont des corps qui n'ont pas de cavités d'air ou qui ne contiennent pas d'impuretés d'autres substances. La pureté de la substance est jugée par la valeur de la densité mesurée. Y a-t-il, par exemple, du métal bon marché ajouté à l'intérieur d'un lingot d'or ?

Réfléchissez et répondez

1. Comment changerait l'équilibre de la balance (voir fig. 122) si, au lieu d'un cylindre de fer, on plaçait sur la coupe un cylindre de bois de même volume ?
2. Qu'est-ce que la densité ?
3. La densité d'une substance dépend-elle de son volume ? De la messe ?
4. Dans quelles unités la densité est-elle mesurée ?
5. Comment passer de l'unité de masse volumique g/cm 3 à l'unité de masse volumique kg/m 3 ?

Intéressant à savoir !

En règle générale, une substance à l'état solide a une densité plus élevée qu'à l'état liquide. Une exception à cette règle sont la glace et l'eau, constituées de molécules H 2 O. La densité de la glace est ρ = 900 kg / m 3, la densité de l'eau? \u003d 1000 kg/m3. La densité de la glace est inférieure à la densité de l'eau, ce qui indique un empilement moins dense de molécules (c'est-à-dire de grandes distances entre elles) à l'état solide de la matière (glace) qu'à l'état liquide (eau). À l'avenir, vous rencontrerez d'autres anomalies (anomalies) très intéressantes dans les propriétés de l'eau.

La masse volumique moyenne de la Terre est d'environ 5,5 g/cm 3 . Ceci et d'autres faits connus de la science ont permis de tirer des conclusions sur la structure de la Terre. L'épaisseur moyenne de la croûte terrestre est d'environ 33 km. La croûte terrestre est composée principalement de terre et de roches. La densité moyenne de la croûte terrestre est de 2,7 g / cm 3 et la densité des roches situées directement sous la croûte terrestre est de 3,3 g / cm 3. Mais ces deux valeurs sont inférieures à 5,5 g/cm 3 , c'est-à-dire inférieures à la densité moyenne de la Terre. Il en résulte que la densité de matière située dans les profondeurs du globe est supérieure à la densité moyenne de la Terre. Les scientifiques suggèrent qu'au centre de la Terre, la densité de matière atteint 11,5 g/cm 3 , c'est-à-dire se rapproche de la densité du plomb.

La densité moyenne des tissus du corps humain est de 1036 kg / m 3, la densité du sang (à t = 20 ° C) est de 1050 kg / m 3.

Le bois de balsa a une faible densité de bois (2 fois moins que le liège). Des radeaux, des bouées de sauvetage en sont fabriqués. À Cuba, pousse un arbre échinomène aux cheveux épineux, dont le bois a une densité 25 fois inférieure à la densité de l'eau, c'est-à-dire ρ = 0,04 g / cm 3. L'arbre aux serpents a une densité de bois très élevée. Le bois coule dans l'eau comme une pierre.

Faites-le vous-même à la maison

Mesurez la densité du savon. Pour ce faire, utilisez un pain de savon rectangulaire. Comparez la valeur de densité que vous avez mesurée avec les valeurs obtenues par vos camarades de classe. Les valeurs de densité obtenues sont-elles égales ? Pourquoi?

Intéressant à savoir

Déjà du vivant du célèbre scientifique grec ancien Archimède (Fig. 124), des légendes ont été composées à son sujet, dont la raison était ses inventions qui ont étonné ses contemporains. L'une des légendes raconte que le roi syracusain Héron II a demandé au penseur de déterminer si sa couronne était en or pur ou si un bijoutier y avait mélangé une quantité importante d'argent. Bien sûr, la couronne aurait dû rester intacte. Il n'était pas difficile pour Archimède de déterminer la masse de la couronne. Il était beaucoup plus difficile de mesurer avec précision le volume de la couronne afin de calculer la densité du métal à partir duquel elle était coulée et de déterminer s'il s'agissait d'or pur. La difficulté était qu'il n'avait pas la bonne forme !

Riz. 124

Une fois Archimède, absorbé par les pensées de la couronne, prenait un bain, où il eut une idée brillante. Le volume d'une couronne peut être déterminé en mesurant le volume d'eau qu'elle déplace (vous connaissez cette méthode de mesure du volume d'un corps de forme irrégulière). Après avoir déterminé le volume de la couronne et sa masse, Archimède a calculé la densité de la substance à partir de laquelle le bijoutier a fabriqué la couronne.

Selon la légende, la densité du matériau de la couronne s'est avérée inférieure à la densité de l'or pur et le bijoutier malhonnête a été surpris en train de tricher.

Des exercices

1. La densité du cuivre est ρ m = 8,9 g / cm 3 et la densité de l'aluminium est ρ al = 2700 kg / m 3. Quelle substance est la plus dense et de combien ?
2. Déterminer la masse d'une dalle de béton dont le volume est V = 3,0 m 3.
3. De quelle matière est faite une boule de volume V = 10 cm 3 , si sa masse est m = 71 g ?
4. Déterminer la masse d'une vitre de fenêtre dont la longueur a = 1,5 m, la hauteur b = 80 cm et l'épaisseur c = 5,0 mm.
5. La masse totale N = 7 tôles de toiture identiques m = 490 kg. La taille de chaque feuille est de 1 x 1,5 m. Déterminez l'épaisseur de la feuille.
6. Les cylindres en acier et en aluminium ont les mêmes aires de section et les mêmes masses. Lequel des cylindres grande hauteur et combien de fois ?

Tous les métaux ont certaines propriétés physiques et mécaniques qui, en fait, déterminent leur gravité spécifique. Pour déterminer si un alliage particulier d'acier noir ou inoxydable convient à la production, il est calculé poids spécifique du métal laminé. Tous les produits métalliques qui ont le même volume, mais qui sont fabriqués à partir de métaux différents, par exemple du fer, du laiton ou de l'aluminium, ont une masse différente, qui dépend directement de son volume. En d'autres termes, le rapport du volume de l'alliage à sa masse - gravité spécifique (kg / m3), est une valeur constante qui sera caractéristique pour substance donnée. La densité de l'alliage est calculée à l'aide d'une formule spéciale et est directement liée au calcul de la gravité spécifique du métal.

La gravité spécifique d'un métal est le rapport du poids d'un corps homogène de cette substance au volume du métal, c'est-à-dire c'est la masse volumique, dans les ouvrages de référence elle est mesurée en kg/m3 ou g/cm3. De là, vous pouvez calculer la formule permettant de connaître le poids du métal. Pour trouver cela, vous devez multiplier la valeur de référence de la densité par le volume.

Le tableau donne la densité des métaux non ferreux et du fer noir. Le tableau est divisé en groupes de métaux et d'alliages, où sous chaque nom le grade selon GOST et la densité correspondante en g / cm3 sont indiqués, en fonction de la température de fusion. Pour déterminer signification physique gravité spécifique en kg / m3, vous devez multiplier la valeur tabulaire en g / cm3 par 1000. Par exemple, vous pouvez ainsi savoir quelle est la densité du fer - 7850 kg / m3.

Le métal ferreux le plus typique est le fer. La valeur de densité - 7,85 g/cm3 peut être considérée comme la gravité spécifique du métal ferreux à base de fer. Les métaux ferreux du tableau comprennent le fer, le manganèse, le titane, le nickel, le chrome, le vanadium, le tungstène, le molybdène et les alliages ferreux à base de ceux-ci, par exemple, aciers inoxydables(densité 7,7-8,0 g/cm3), l'acier noir (densité 7,85 g/cm3), la fonte (densité 7,0-7,3 g/cm3) sont principalement utilisés. Les métaux restants sont considérés comme non ferreux, ainsi que les alliages à base d'eux. Les métaux non ferreux du tableau comprennent les types suivants :

− léger - magnésium, aluminium;

− métaux nobles (précieux) - platine, or, argent et cuivre semi-précieux ;

− métaux fusibles – zinc, étain, plomb.

Gravité spécifique des métaux non ferreux

Table. Gravité spécifique métaux, propriétés, désignations des métaux, point de fusion
Nom du métal, désignation	Poids atomique	Point de fusion, °C	Gravité spécifique, g / cc
Zinc Zn (Zinc)	65,37	419,5	7,13
Aluminium Al (Aluminium)	26,9815	659	2,69808
Plomb Pb (Plomb)	207,19	327,4	11,337
Étain Sn (étain)	118,69	231,9	7,29
Cuivre Cu (Cuivre)	63,54	1083	8,96
Titane Ti (Titane)	47,90	1668	4,505
Nickel Ni (Nickel)	58,71	1455	8,91
Magnésium Mg (Magnésium)	24	650	1,74
Vanadium V (Vanadium)	6	1900	6,11
Tungstène W (Wolframium)	184	3422	19,3
Chrome Cr (chrome)	51,996	1765	7,19
Molybdène Mo (Molybdène)	92	2622	10,22
Argent Ag (Argentum)	107,9	1000	10,5
Tantale Ta (tantal)	180	3269	16,65
Fer Fe (Fer)	55,85	1535	7,85
Or Au (Aurum)	197	1095	19,32
Platine Pt (Platine)	194,8	1760	21,45

Lors du laminage d'ébauches à partir de métaux non ferreux, il est toujours nécessaire de connaître avec précision leur composition chimique, car leurs propriétés physiques en dépendent.
Par exemple, si l'aluminium contient des impuretés (au moins à moins de 1%) de silicium ou de fer, les caractéristiques plastiques d'un tel métal seront bien pires.
Une autre exigence pour le laminage à chaud des métaux non ferreux est le contrôle extrêmement précis de la température du métal. Par exemple, le zinc nécessite une température strictement de 180 degrés pendant le laminage - si elle est légèrement supérieure ou légèrement inférieure, le métal capricieux perdra fortement sa plasticité.
Le cuivre est plus "fidèle" à la température (il peut être laminé à 850 - 900 degrés), mais il nécessite une atmosphère oxydante (avec une forte teneur en oxygène) dans le four de fusion - sinon il devient cassant.

Tableau de gravité spécifique des alliages métalliques

La gravité spécifique des métaux est le plus souvent déterminée en laboratoire, mais sous sa forme pure, ils sont très rarement utilisés dans la construction. On utilise beaucoup plus souvent des alliages de métaux non ferreux et des alliages de métaux ferreux, qui sont divisés en légers et lourds en fonction de leur gravité spécifique.

Les alliages légers sont activement utilisés par l'industrie moderne en raison de leur haute résistance et de leurs bonnes propriétés mécaniques à haute température. Les principaux métaux de ces alliages sont le titane, l'aluminium, le magnésium et le béryllium. Mais les alliages à base de magnésium et d'aluminium ne peuvent pas être utilisés dans des environnements agressifs et à des températures élevées.

Les alliages lourds sont à base de cuivre, d'étain, de zinc et de plomb. Parmi les alliages lourds dans de nombreuses industries, on utilise le bronze (un alliage de cuivre avec de l'aluminium, un alliage de cuivre avec de l'étain, du manganèse ou du fer) et le laiton (un alliage de zinc et de cuivre). Les détails architecturaux et les équipements sanitaires sont produits à partir de ces qualités d'alliages.

Le tableau de référence ci-dessous présente les principales caractéristiques de qualité et la densité des alliages métalliques les plus courants. La liste contient des données sur la densité des principaux alliages métalliques à une température ambiante de 20°C.

Liste des alliages métalliques	Densité des alliages (kg/m3)
Laiton de l'Amirauté - Laiton de l'Amirauté (30 % de zinc et 1 % d'étain)	8525
Bronze d'aluminium - Bronze d'aluminium (3-10 % d'aluminium)	7700 - 8700
Babbit - Métal antifriction	9130 -10600
Bronze au béryllium (cuivre au béryllium) - Cuivre au béryllium	8100 - 8250
Delta métal - Wikiwand Delta métal	8600
Laiton Jaune - Laiton Jaune	8470
Bronzes phosphoreux - Bronze - phosphoreux	8780 - 8920
Bronzes ordinaires - Bronze (8-14% Sn)	7400 - 8900
Inconel - Inconel	8497
Incoloy - Incoloy	8027
Fer malléable - Fer forgé	7750
Laiton rouge (peu de zinc) - Red Brass	8746
Laiton, fonderie - Laiton - fonderie	8400 - 8700
Laiton , laminé - Laiton - laminé et étiré	8430 - 8730
Poumons alliages aluminium - Alliage léger à base d'Al	2560 - 2800
Poumons alliages magnésium - Alliage léger à base de Mg	1760 - 1870
Bronze au manganèse - Bronze au manganèse	8359
Melchior - Cupronickel	8940
Monel - Monel	8360 - 8840
Inox - Inox	7480 - 8000
Maillechort - Maillechort	8400 - 8900
Soudure 50% étain/ 50% plomb - Soudure 50/50 Sn Pb	8885
Alliage anti-friction de couleur claire pour la coulée des roulements = mat avec 72-78% de teneur en Cu - Métal blanc	7100
Bronzes au plomb, Bronze - plomb	7700 - 8700
Acier au carbone - Acier	7850
Hastelloy - Hastelloy	9245
Fonte - Fonte	6800 - 7800
Electrum (alliage or-argent, 20% Au) - Electrum	8400 - 8900

La densité des métaux et alliages présentés dans le tableau vous aidera à calculer le poids du produit. La technique de calcul de la masse d'une pièce consiste à calculer son volume, qui est ensuite multiplié par la densité du matériau à partir duquel elle est fabriquée. La densité est la masse d'un centimètre cube ou d'un mètre cube d'un métal ou d'un alliage. Les valeurs de masse calculées sur la calculatrice à l'aide de formules peuvent différer des valeurs réelles de plusieurs pour cent. Ce n'est pas parce que les formules ne sont pas exactes, mais parce que dans la vie tout est un peu plus compliqué qu'en mathématiques : les angles droits ne sont pas tout à fait droits, un cercle et une sphère ne sont pas idéaux, déformation de la pièce lors du pliage, du cisaillage et du poinçonnage conduit à une épaisseur inégale, et vous pouvez énumérer un tas d'autres écarts par rapport à l'idéal. Le coup de grâce à notre engagement envers la précision vient du meulage et du polissage, qui entraînent une perte de poids imprévisible. Par conséquent, les valeurs obtenues doivent être traitées à titre indicatif.

unité de mesure

densité d'aluminium et tout autre matériau - il s'agit d'une quantité physique qui détermine le rapport de la masse du matériau au volume occupé.

• L'unité de mesure de la densité dans le système SI est le kg/m 3 .
• Pour la densité de l'aluminium, une dimension plus descriptive g/cm 3 est souvent utilisée.

Densité de l'aluminium en kg/m 3mille fois plus qu'en g/s m 3.

Gravité spécifique

Pour évaluer la quantité de matériau par unité de volume, une unité de mesure non systémique, mais plus descriptive, telle que la "gravité spécifique", est souvent utilisée. Contrairement à la densité, la gravité spécifique n'est pas une unité de mesure absolue. Le fait est que cela dépend de l'amplitude de l'accélération gravitationnelle g, qui varie en fonction de l'emplacement sur Terre.

Densité en fonction de la température

La densité du matériau dépend de la température. Il diminue généralement avec l'augmentation de la température. D'autre part, le volume spécifique - le volume par unité de masse - augmente avec l'augmentation de la température. Ce phénomène est appelé dilatation thermique. Il est généralement exprimé en coefficient de dilatation thermique, ce qui donne un changement de longueur par degré de température, par exemple, mm / mm / ºС. Un changement de longueur est plus facile à mesurer et à appliquer qu'un changement de volume.

Volume spécifique

Le volume spécifique d'un matériau est l'inverse de la densité. Il indique la valeur du volume par unité de masse et a pour dimension m 3 /kg. Selon le volume spécifique du matériau, il convient d'observer l'évolution de la densité des matériaux lors du chauffage-refroidissement.

La figure ci-dessous montre l'évolution du volume spécifique de divers matériaux (métal pur, alliage et matériau amorphe) avec l'augmentation de la température. Les sections plates des graphiques représentent la dilatation thermique pour tous les types de matériaux à l'état solide et liquide. Lors de la fusion d'un métal pur, il y a un saut dans l'augmentation du volume spécifique (diminution de la densité), lors de la fusion d'un alliage, il augmente rapidement à mesure qu'il fond dans la plage de température. Les matériaux amorphes lorsqu'ils sont fondus (à la température de transition vitreuse) augmentent leur coefficient de dilatation thermique.

densité d'aluminium

Densité théorique de l'aluminium

La densité d'un élément chimique est déterminée par son numéro atomique et d'autres facteurs tels que le rayon atomique et la façon dont les atomes sont emballés. J La masse volumique théorique de l'aluminium à température ambiante (20 °C) basée sur les paramètres de son réseau atomique est :

• 2698,72 kg/m3.

Densité de l'aluminium : solide et liquide

Un graphique de la densité d'aluminium en fonction de la température est présenté dans la figure ci-dessous :

• Lorsque la température augmente, la densité de l'aluminium diminue.
• Lorsque l'aluminium passe d'un état solide à un état liquide, sa masse volumique décroît brusquement de 2,55 à 2,34 g/cm 3 .

La densité de l'aluminium à l'état liquide - fondu 99,996% - à différentes températures est présentée dans le tableau.

Alliages d'aluminium

Effet du dopage

Les différences de densité des différents alliages d'aluminium sont dues au fait qu'ils contiennent différents éléments d'alliage et en différentes quantités. D'autre part, certains éléments d'alliage sont plus légers que l'aluminium, tandis que d'autres sont plus lourds.

Éléments d'alliage plus légers que l'aluminium :

• silicium (2,33 g/cm³),
• magnésium (1,74 g/cm³),
• lithium (0,533g/cm³).

Éléments d'alliage plus lourds que l'aluminium :

• fer (7,87 g/cm³),
• manganèse (7,40 g/cm³),
• cuivre (8,96 g/cm³),
• zinc (7,13 g/cm³).

L'effet des éléments d'alliage sur la densité des alliages d'aluminium montre le graphique de la figure ci-dessous.

Densité des alliages d'aluminium industriels

Les densités d'aluminium et d'alliages d'aluminium utilisés dans l'industrie sont présentées dans le tableau ci-dessous pour l'état recuit (O). Dans une certaine mesure, cela dépend de l'état de l'alliage, en particulier pour les alliages d'aluminium thermodurcissables.

Alliages aluminium-lithium

Les fameux alliages aluminium-lithium ont la plus faible densité.

• Le lithium est l'élément métallique le plus léger.
• La densité du lithium à température ambiante est de 0,533 g/cm³ - ce métal peut flotter dans l'eau !
• Chaque 1% de lithium dans l'aluminium réduit sa densité de 3%
• Chaque 1% de lithium augmente le module d'élasticité de l'aluminium de 6%. Ceci est très important pour la construction aéronautique et la technologie spatiale.

Les alliages aluminium-lithium industriels populaires sont les alliages 2090, 2091 et 8090 :

• La teneur nominale en lithium de l'alliage 2090 est de 1,3 % et la densité nominale est de 2,59 g/cm 3 .
• L'alliage 2091 a une teneur nominale en lithium de 2,2 % et une densité nominale de 2,58 g/cm3.
• L'alliage 8090 avec une teneur en lithium de 2,0 % a une densité de 2,55 g/cm3.

Densité des métaux

La densité de l'aluminium par rapport à la densité d'autres métaux légers :

• aluminium : 2,70 g/cm 3
• titane : 4,51 g/cm3
• magnésium : 1,74 g/cm3
• béryllium : 1,85 g/cm 3

Sources:
1. Aluminium et alliages d'aluminium, ASM International, 1993.
2. FONDAMENTAUX DE LA FABRICATION MODERNE - Matériaux, processus et systèmes / Mikell P. Groover - JOHN WILEY & SONS, INC., 2010