Densidade de ácido sulfúrico kg m3. Qual é a densidade do ouro?

Coloquemos na balança cilindros de ferro e alumínio de mesmo volume (Fig. 122). O equilíbrio da balança foi perturbado. Por que?

Arroz. 122

No trabalho de laboratório, você mediu o peso corporal comparando o peso dos pesos com o seu peso corporal. Quando a balança estava em equilíbrio, essas massas eram iguais. O desequilíbrio significa que as massas dos corpos não são iguais. A massa do cilindro de ferro é maior que a massa do cilindro de alumínio. Mas os volumes dos cilindros são iguais. Isso significa que uma unidade de volume (1 cm3 ou 1 m3) de ferro tem massa maior que o alumínio.

A massa de uma substância contida em um volume unitário é chamada de densidade da substância. Para encontrar a densidade, é necessário dividir a massa de uma substância pelo seu volume. A densidade é denotada pela letra grega ρ (rho). Então

densidade = massa/volume

ρ =m/V.

A unidade SI de densidade é 1 kg/m3. As densidades de várias substâncias são determinadas experimentalmente e são apresentadas na Tabela 1. A Figura 123 mostra as massas de substâncias que você conhece em um volume V = 1 m 3.

Arroz. 123

Densidade de sólidos, líquidos e gases
(à pressão atmosférica normal)

Como entendemos que a densidade da água é ρ = 1000 kg/m3? A resposta a esta pergunta segue da fórmula. A massa de água em um volume V = 1 m 3 é igual a m = 1000 kg.

Pela fórmula da densidade, a massa de uma substância

m =ρV.

De dois corpos de igual volume, o corpo com maior densidade de matéria tem maior massa.

Comparando as densidades do ferro ρ l = 7.800 kg/m 3 e do alumínio ρ al = 2.700 kg/m 3, entendemos por que no experimento (ver Fig. 122) a massa de um cilindro de ferro acabou sendo maior que a massa de um cilindro de alumínio de mesmo volume.

Se o volume de um corpo é medido em cm 3, então para determinar a massa corporal é conveniente utilizar o valor da densidade ρ, expresso em g/cm 3.

A fórmula de densidade da substância ρ = m/V é usada para corpos homogêneos, ou seja, para corpos constituídos por uma substância. São corpos que não possuem cavidades de ar ou não contêm impurezas de outras substâncias. A pureza da substância é avaliada pela densidade medida. Existe, por exemplo, algum metal barato adicionado dentro de uma barra de ouro?

Pense e responda

1. Como mudaria o equilíbrio da balança (ver Fig. 122) se em vez de um cilindro de ferro fosse colocado um cilindro de madeira do mesmo volume sobre um copo?
2. O que é densidade?
3. A densidade de uma substância depende do seu volume? Das massas?
4. Em quais unidades a densidade é medida?
5. Como passar da unidade de densidade g/cm 3 para a unidade de densidade kg/m 3?

Interessante saber!

Via de regra, uma substância no estado sólido tem densidade maior que no estado líquido. A exceção a esta regra é o gelo e a água, que consistem em moléculas de H 2 O. A densidade do gelo é ρ = 900 kg/m 3, a densidade da água? = 1000 kg/m3. A densidade do gelo é menor que a densidade da água, o que indica um empacotamento menos denso de moléculas (ou seja, distâncias maiores entre elas) no estado sólido da substância (gelo) do que no estado líquido (água). No futuro, você encontrará outras anomalias (anormalidades) muito interessantes nas propriedades da água.

A densidade média da Terra é de aproximadamente 5,5 g/cm 3 . Este e outros fatos conhecidos pela ciência permitiram-nos tirar algumas conclusões sobre a estrutura da Terra. A espessura média da crosta terrestre é de cerca de 33 km. A crosta terrestre é composta principalmente de solo e rochas. A densidade média da crosta terrestre é de 2,7 g/cm 3, e a densidade das rochas situadas diretamente sob a crosta terrestre é de 3,3 g/cm 3. Mas ambos os valores são inferiores a 5,5 g/cm 3, ou seja, menos que a densidade média da Terra. Segue-se que a densidade da matéria localizada nas profundezas do globo é maior que a densidade média da Terra. Os cientistas sugerem que no centro da Terra a densidade da substância chega a 11,5 g/cm 3, ou seja, aproxima-se da densidade do chumbo.

A densidade média do tecido do corpo humano é de 1.036 kg/m3, a densidade do sangue (a t = 20°C) é de 1.050 kg/m3.

A madeira de balsa tem uma densidade de madeira baixa (2 vezes inferior à da cortiça). A partir dele são feitas jangadas e cintos salva-vidas. Em Cuba cresce a árvore de cabelos espinhosos Eshinomena, cuja madeira tem densidade 25 vezes menor que a densidade da água, ou seja, ρ = 0,04 g/cm 3 . A árvore cobra tem uma densidade de madeira muito alta. Uma árvore afunda na água como uma pedra.

Faça você mesmo em casa

Meça a densidade do sabão. Para fazer isso, use uma barra de sabão de formato retangular. Compare a densidade que você mediu com os valores obtidos por seus colegas. Os valores de densidade resultantes são iguais? Por que?

Interessante saber

Já durante a vida do famoso antigo cientista grego Arquimedes (Fig. 124), formaram-se lendas sobre ele, cuja razão foram as suas invenções que surpreenderam os seus contemporâneos. Uma das lendas diz que o rei de Siracusa, Heron II, pediu ao pensador que determinasse se sua coroa era feita de ouro puro ou se o joalheiro misturou nela uma quantidade significativa de prata. Claro, a coroa deveria permanecer intacta. Não foi difícil para Arquimedes determinar a massa da coroa. Muito mais difícil foi medir com precisão o volume da coroa para calcular a densidade do metal do qual ela foi fundida e determinar se era ouro puro. A dificuldade era que tinha o formato errado!

Arroz. 124

Um dia, Arquimedes, absorto em pensamentos sobre a coroa, estava tomando banho, onde teve uma ideia brilhante. O volume da coroa pode ser determinado medindo o volume de água por ela deslocado (você está familiarizado com este método de medir o volume de um corpo de formato irregular). Tendo determinado o volume da coroa e sua massa, Arquimedes calculou a densidade da substância com a qual o joalheiro fez a coroa.

Segundo a lenda, a densidade da substância da coroa revelou-se menor que a densidade do ouro puro, e o joalheiro desonesto foi apanhado em engano.

Exercícios

1. A densidade do cobre é ρ m = 8,9 g/cm 3, e a densidade do alumínio é ρ al = 2700 kg/m 3. Qual substância é mais densa e quantas vezes?
2. Determine a massa de uma laje de concreto cujo volume é V = 3,0 m 3.
3. De que substância é feita uma bola com volume V = 10 cm 3 se sua massa m = 71 g?
4. Determine a massa do vidro da janela cujo comprimento a = 1,5 m, altura b = 80 cm e espessura c = 5,0 mm.
5. Massa total N = 7 folhas idênticas de ferro para telhados m = 490 kg. O tamanho de cada folha é 1 x 1,5 M. Determine a espessura da folha.
6. Cilindros de aço e alumínio têm a mesma área de seção transversal e massa. Qual cilindro tem maior altura e em quanto?

Unidade

Densidade de Alumínio e qualquer outro material é uma quantidade física que determina a razão entre a massa do material e o volume ocupado.

• A unidade de medida de densidade no sistema SI é kg/m3.
• Para a densidade do alumínio, é frequentemente utilizada uma dimensão mais descritiva g/cm 3.

Densidade do alumínio em kg/m3mil vezes mais que em g/s m 3.

Gravidade Específica

Para estimar a quantidade de material por unidade de volume, é frequentemente usada uma unidade de medida não sistêmica, mas mais visual, como “gravidade específica”. Ao contrário da densidade, a gravidade específica não é uma unidade de medida absoluta. O fato é que depende da magnitude da aceleração gravitacional g, que varia dependendo da localização na Terra.

Dependência da densidade da temperatura

A densidade do material depende da temperatura. Geralmente diminui com o aumento da temperatura. Por outro lado, o volume específico – volume por unidade de massa – aumenta com o aumento da temperatura. Este fenômeno é chamado de expansão térmica. Geralmente é expresso como um coeficiente de expansão térmica, que dá a variação do comprimento por grau de temperatura, por exemplo mm/mm/ºC. A mudança no comprimento é mais fácil de medir e aplicar do que a mudança no volume.

Volume específico

O volume específico de um material é o inverso da densidade. Mostra o volume de uma unidade de massa e tem dimensão m 3 / kg. Com base no volume específico do material, é conveniente observar a mudança na densidade dos materiais durante o aquecimento e resfriamento.

A figura abaixo mostra a mudança no volume específico de vários materiais (metal puro, liga e material amorfo) com o aumento da temperatura. As seções planas dos gráficos representam a expansão térmica para todos os tipos de materiais nos estados sólido e líquido. Quando um metal puro é fundido, há um salto no aumento do volume específico (uma diminuição na densidade); quando uma liga é fundida, aumenta rapidamente à medida que derrete na faixa de temperatura. Materiais amorfos, quando fundidos (na temperatura de transição vítrea), aumentam seu coeficiente de expansão térmica.

Densidade de Alumínio

Densidade teórica do alumínio

A densidade de um elemento químico é determinada pelo seu número atômico e outros fatores, como o raio atômico e a forma como os átomos são compactados. T A densidade teórica do alumínio à temperatura ambiente (20 °C) com base nos parâmetros de sua rede atômica é:

• 2.698,72 kg/m3.

Densidade do alumínio: sólido e líquido

Um gráfico da densidade do alumínio versus temperatura é mostrado na figura abaixo:

• À medida que a temperatura aumenta, a densidade do alumínio diminui.
• Quando o alumínio transita do estado sólido para o líquido, sua densidade diminui abruptamente de 2,55 para 2,34 g/cm 3 .

A densidade do alumínio no estado líquido - fundido 99,996% - em diversas temperaturas é apresentada na tabela.

Ligas de alumínio

Efeito do doping

As diferenças na densidade das diferentes ligas de alumínio devem-se ao fato de conterem diferentes elementos de liga e em diferentes quantidades. Por outro lado, alguns elementos de liga são mais leves que o alumínio, outros são mais pesados.

Elementos de liga mais leves que o alumínio:

• silício (2,33 g/cm³),
• magnésio (1,74 g/cm³),
• lítio (0,533 g/cm³).

Elementos de liga mais pesados ​​que o alumínio:

• ferro (7,87 g/cm³),
• manganês (7,40 g/cm³),
• cobre (8,96 g/cm³),
• zinco (7,13 g/cm³).

O efeito dos elementos de liga na densidade das ligas de alumínio é demonstrado pelo gráfico da figura abaixo.

Densidade de ligas industriais de alumínio

As densidades do alumínio e das ligas de alumínio utilizadas na indústria são apresentadas na tabela abaixo para o estado recozido (O). Até certo ponto, depende do estado da liga, especialmente para ligas de alumínio termoendurecíveis.

Ligas de alumínio-lítio

As famosas ligas de alumínio-lítio têm a densidade mais baixa.

• O lítio é o elemento metálico mais leve.
• A densidade do lítio à temperatura ambiente é de 0,533 g/cm³ – este metal pode flutuar na água!
• Cada 1% de lítio em alumínio reduz sua densidade em 3%
• Cada 1% de lítio aumenta o módulo de elasticidade do alumínio em 6%. Isto é muito importante para a construção de aeronaves e tecnologia espacial.

As ligas industriais populares de alumínio-lítio são 2090, 2091 e 8090:

• A liga 2090 tem um teor nominal de lítio de 1,3% e uma densidade nominal de 2,59 g/cm3.
• A liga 2091 tem um teor nominal de lítio de 2,2% e uma densidade nominal de 2,58 g/cm3.
• A liga 8090 com teor de lítio de 2,0% tem densidade de 2,55 g/cm3.

Densidade de metais

Densidade do alumínio em comparação com a densidade de outros metais leves:

• alumínio: 2,70g/cm 3
• titânio: 4,51 g/cm3
• magnésio: 1,74 g/cm3
• berílio: 1,85 g/cm3

Fontes:
1. Alumínio e ligas de alumínio, ASM International, 1993.
2. FUNDAMENTOS DA FABRICAÇÃO MODERNA – Materiais, Processos e Sistemas / Mikell P. Groover – JOHN WILEY & SONS, INC., 2010

Não existe tal pessoa que não tenha visto metal amarelo em toda a sua vida. Existem vários minerais encontrados na natureza que têm aparência semelhante ao metal amarelo. Mas como dizem: “nem tudo que reluz é ouro”. Para não confundir o metal precioso com outros materiais, é preciso conhecer a densidade do ouro.

Densidade do metal nobre

Estrutura molecular do ouro.

Uma das características importantes de um metal precioso é a sua densidade. A densidade do ouro é medida em kg m3.

A gravidade específica é uma característica muito significativa do ouro. Isso geralmente não é levado em consideração, pois as joias: anéis, brincos, pingentes pesam muito pouco. Mas se você segurar um lingote de quilograma de metal amarelo verdadeiro em suas mãos, verá que é muito pesado. A densidade significativa do ouro facilita a mineração. Assim, a lavagem nas eclusas garante um alto nível de recuperação de ouro das rochas lavadas.

A densidade do ouro é de 19,3 gramas por centímetro cúbico.

Isso significa que se você pegar um certo volume de metal precioso, ele pesará quase 20 vezes mais que o mesmo volume de água pura. Uma garrafa plástica de areia dourada de dois litros pesa cerca de 32 kg. A partir de 500 gramas de metal precioso você pode fazer um cubo com um lado de 18,85 mm.

Tabela de densidade de ouro de diversas amostras e cores.

A densidade do ouro original é várias unidades inferior à do metal já purificado e pode variar de 18 a 18,5 gramas por centímetro cúbico.

O ouro 583 é menos denso, pois esta liga consiste em metais diferentes.

Em casa, você mesmo pode determinar a densidade do ouro. Para isso, é necessário pesar o produto de metal precioso em balança comum, na qual o valor da divisão deve ser de no mínimo 1 grama. Em seguida, deve-se encher um recipiente com marcação de volume com líquido, neste caso água, no qual deve ser baixada a decoração. Deve-se ter cuidado para garantir que o líquido não transborde.

Depois disso, medimos o quanto o volume do líquido mudou após colocar o item de ouro no recipiente. Usando uma fórmula especial, conhecida na escola, calculamos a densidade: massa dividida por volume.

Deve-se lembrar que um produto de metal precioso não é feito de ouro puro, por isso é necessário fazer um ajuste na densidade da amostra da liga.

Como distinguir o metal amarelo verdadeiro de um falso

Neste momento, existe uma percentagem muito grande de ouro falsificado tanto no mercado russo como no estrangeiro. Existe um grande risco de comprar joias de ouro contendo até 5% do metal precioso ou sem ele. As regras básicas ao comprar ouro ajudarão você a evitar se sentir enganado.

Primeiro, você deve dar uma boa olhada no produto. Deve haver uma amostra nele. Além disso, não deve consistir em números tortos ou marcas borradas. Caso contrário, este é o primeiro sinal de falsificação.

Uma amostra de uma marca estadual unificada para produtos de ouro.

O próximo sinal de falsificação é o verso das joias de metal precioso. Deve ser tão bem executado quanto a parte frontal, caso contrário é um produto de baixa qualidade. Também é possível determinar a qualidade de um produto usando uma característica como a densidade do ouro, mas é impossível realizar tal experimento em uma loja.

Também existe uma maneira de determiná-lo, chamada teste de força. É verdade que nem sempre é possível riscar um item de ouro na frente do vendedor, portanto esse método não pode ser implementado.

Teste de iodo.

Os métodos químicos a seguir podem servir como boas maneiras de determinar a qualidade de um produto. Você pode colocar um pouco de iodo nas joias de metal amarelo. Se a mancha for escura, podemos falar com segurança sobre a qualidade do produto oferecido. O vinagre de mesa também pode ajudar. Se, após três minutos de permanência nele, o metal precioso escurecer, você poderá levar o produto com segurança para um aterro sanitário.

O cloreto de ouro pode ser uma grande ajuda na determinação da qualidade. A partir do curso de química, ficou conhecido não só a densidade do ouro, mas também o fato de ele não poder entrar em nenhuma reação química. Portanto, se após a aplicação de cloreto de ouro em um metal precioso ele começar a se deteriorar, então esta é uma verdadeira falsificação e deve pertencer ao lixo.

Uma das melhores maneiras de se proteger contra a compra de produtos falsificados é adquirir produtos de metais preciosos em lojas especializadas conhecidas.

Neste caso, existe uma grande probabilidade de adquirir um produto verdadeiramente de alta qualidade. Mesmo que o preço seja um pouco mais alto do que em diversas lojas e mercados, a qualidade vale a pena. Caso contrário, você pode comprar um produto falsificado e se arrepender muito do dinheiro economizado.

Gêmeos de ouro

Existem vários metais encontrados na natureza que possuem a mesma densidade do ouro. Estes são o urânio, que é radioativo, e o tungstênio. É mais barato que o metal amarelo, mas a densidade do tungstênio e do ouro é quase a mesma, a diferença é de três décimos. O que distingue o tungstênio do ouro é que ele tem uma cor diferente e é muito mais duro que o metal amarelo. O ouro puro é muito macio e pode ser facilmente arranhado com a unha.

Uma barra de ouro falsa cheia de tungstênio por dentro.

O fato de a densidade de elementos como tungstênio e ouro ser a mesma é muito atraente para os falsificadores. Eles substituem as barras de ouro por tungstênio de densidade e peso semelhantes e cobrem a parte superior com uma fina camada de metal precioso. Ao mesmo tempo, o alto custo do metal amarelo torna o tungstênio mais popular entre os jovens. Os produtos de tungstênio são muito mais baratos e mais resistentes a riscos.

Densidade de chumbo

Quanto mais puro o ouro, menos duro ele é, por isso, no passado, o metal amarelo era mordido para teste. Este método não é confiável. As joias podem ser feitas de chumbo, cobertas com uma camada muito fina de ouro. O chumbo também possui uma estrutura suave. Você pode tentar arranhar as joias do lado errado e, por baixo de uma camada muito fina de metal precioso, você poderá encontrar metal comum.

A densidade do elemento da tabela periódica - chumbo e seu irmão - ouro é diferente. A densidade do chumbo é muito menor que a do ouro e é de 11,34 gramas por centímetro cúbico. Assim, se pegarmos o metal amarelo e o chumbo do mesmo volume, a massa do ouro será muito maior que a do chumbo.

O ouro branco é uma liga de metal precioso amarelo com platina ou outros metais que lhe conferem uma cor branca, ou melhor, prata fosca. Existe uma opinião no dia a dia de que “ouro branco” é um dos nomes da platina, mas não é assim. Esse tipo de ouro custa um pouco mais que o normal. Na aparência, o metal branco é semelhante à prata, que é muito mais barata. A densidade de elementos da tabela periódica como ouro e prata é diferente. Como distinguir o ouro branco da prata? Esses metais preciosos têm densidades diferentes.

A prata é o material menos denso de todos os discutidos no artigo.

A densidade do ouro é maior que a da prata. Sua densidade é de 10,49 gramas por centímetro cúbico. A prata é muito mais macia que o metal branco. Portanto, se você passar um item prateado sobre uma folha branca, uma marca permanecerá. Se você fizer o mesmo com o metal precioso branco, não haverá vestígios.

Todos os metais possuem certas propriedades físicas e mecânicas, que, de fato, determinam sua gravidade específica. Para determinar quão adequada é uma determinada liga de aço preto ou inoxidável para produção, é calculado gravidade específica do metal laminado. Todos os produtos metálicos que possuem o mesmo volume, mas são feitos de metais diferentes, por exemplo, ferro, latão ou alumínio, possuem massas diferentes, que dependem diretamente do seu volume. Em outras palavras, a relação entre o volume da liga e sua massa - densidade específica (kg/m3) é um valor constante que será característico de uma determinada substância. A densidade da liga é calculada por meio de uma fórmula especial e está diretamente relacionada ao cálculo da gravidade específica do metal.

A gravidade específica de um metal é a razão entre o peso de um corpo homogêneo desta substância e o volume do metal, ou seja, isso é densidade, nos livros de referência é medida em kg/m3 ou g/cm3. A partir daqui você pode calcular a fórmula para descobrir o peso de um metal. Para descobrir isso, você precisa multiplicar o valor da densidade de referência pelo volume.

A tabela mostra as densidades de metais não ferrosos e ferro ferroso. A tabela está dividida em grupos de metais e ligas, onde sob cada nome são indicados o grau de acordo com GOST e a densidade correspondente em g/cm3, dependendo do ponto de fusão. Para determinar o valor físico da densidade específica em kg/m3, é necessário multiplicar o valor tabelado em g/cm3 por 1000. Por exemplo, desta forma você pode descobrir qual é a densidade do ferro - 7.850 kg/m3.

O metal ferroso mais típico é o ferro. O valor da densidade - 7,85 g/cm3 pode ser considerado a gravidade específica do metal ferroso à base de ferro. Os metais ferrosos na tabela incluem ferro, manganês, titânio, níquel, cromo, vanádio, tungstênio, molibdênio e ligas ferrosas baseadas neles, por exemplo, aço inoxidável (densidade 7,7-8,0 g/cm3), aço preto (densidade 7,85 g /cm3) o ferro fundido (densidade 7,0-7,3 g/cm3) é usado principalmente. Os demais metais são considerados não ferrosos, assim como as ligas baseadas neles. Os metais não ferrosos da tabela incluem os seguintes tipos:

− leve - magnésio, alumínio;

− metais nobres (preciosos) - platina, ouro, prata e cobre semiprecioso;

− metais de baixo ponto de fusão – zinco, estanho, chumbo.

Gravidade específica de metais não ferrosos

Na laminação de blanks de metais não ferrosos, também é necessário saber exatamente sua composição química, pois dela dependem suas propriedades físicas.
Por exemplo, se o alumínio contiver impurezas (mesmo dentro de 1%) de silício ou ferro, as características plásticas desse metal serão muito piores.
Outro requisito para a laminação a quente de metais não ferrosos é o controle extremamente preciso da temperatura do metal. Por exemplo, o zinco requer uma temperatura estritamente de 180 graus durante a laminação - se for um pouco mais alta ou um pouco mais baixa, o metal caprichoso perderá drasticamente sua ductilidade.
O cobre é mais “leal” à temperatura (pode ser laminado a 850 – 900 graus), mas exige que o forno de fusão tenha uma atmosfera oxidante (alto teor de oxigênio) - caso contrário, torna-se quebradiço.

Tabela de gravidade específica de ligas metálicas

A gravidade específica dos metais é mais frequentemente determinada em condições de laboratório, mas na sua forma pura são muito raramente utilizados na construção. Ligas de metais não ferrosos e ligas de metais ferrosos, que de acordo com sua gravidade específica são divididas em leves e pesadas, são muito mais utilizadas.

As ligas leves são ativamente utilizadas pela indústria moderna devido à sua alta resistência e boas propriedades mecânicas em altas temperaturas. Os principais metais dessas ligas são titânio, alumínio, magnésio e berílio. Mas ligas à base de magnésio e alumínio não podem ser utilizadas em ambientes agressivos e em altas temperaturas.

As ligas pesadas são baseadas em cobre, estanho, zinco e chumbo. Entre as ligas pesadas, o bronze (uma liga de cobre com alumínio, uma liga de cobre com estanho, manganês ou ferro) e o latão (uma liga de zinco e cobre) são utilizados em muitas indústrias. Peças arquitetônicas e acessórios sanitários são produzidos a partir desses tipos de ligas.

A tabela de referência abaixo mostra as principais características de qualidade e gravidade específica das ligas metálicas mais comuns. A lista fornece dados sobre a densidade das principais ligas metálicas a uma temperatura ambiente de 20°C.

A densidade dos metais e ligas apresentada na tabela ajudará no cálculo do peso do produto. O método de cálculo da massa de uma peça consiste em calcular seu volume, que é então multiplicado pela densidade do material com que é feita. Densidade é a massa de um centímetro cúbico ou metro cúbico de um metal ou liga. Os valores de massa calculados em uma calculadora usando fórmulas podem diferir dos valores reais em vários pontos percentuais. Não porque as fórmulas não sejam precisas, mas porque na vida tudo é um pouco mais complicado do que na matemática: os ângulos retos não são exatamente corretos, os círculos e as esferas não são ideais, a deformação da peça durante a dobra, gravação e martelamento leva a irregularidade de sua espessura , e você pode listar mais alguns desvios do ideal. O golpe final em nosso desejo de precisão vem do lixamento e do polimento, que levam a uma perda imprevisível de peso do produto. Portanto, os valores obtidos devem ser tratados como indicativos.