Плотность алюминия

Видео: Медь+Алюминий+Вода = энергия

В настоящее время достаточно сложно назвать металл, который по сфере использования смог бы конкурировать с алюминием. Он применяется как в товарах народного потребления, так и в высокотехнологичных устройствах: полностью их перечислять нет смысла из-за повсеместного распространения. Чем же так примечателен алюминий?

Видео: Ученые рассмотрели атом

Прежде всего, он является одним из наиболее распространенных металлов в земной коре, а среди других элементов занимает почетное третье место (после кремния и кислорода). Однако, как это ни удивительно, до конца Х I Х века он ценился наравне с золотом и серебром. Примечательно, что в 1889 году Д. Менделееву подарили весы, емкости которых были выполнены из золота и алюминия. Причина этого кроется в том, что на тот момент не существовало технологии, позволяющей получать данный металл в промышленных масштабах. Только в 1855 году химическим способом был получен восьмикилограммовый слиток.

В дальнейшем технология совершенствовалась, однако ее суть оставалась прежней – химическое вытеснение из растворов. И лишь в 1886 году одновременно в Америке и Франции был предложен электролитический способ, используемый в современном производстве. В расплавленный криолит (редкий природный минерал) добавляется глинозем, через массу пропускается постоянный ток, в результате на электродах кристаллизуется металл. Плотность алюминия составляет всего 2,7 г/см3, что делает его одним из самых легких металлов (для сравнения, у железа плотность существенно больше – 7,9 г/см3). Кстати, все металлы согласно своей плотности подразделяются на легкие и тяжелые. Так как удельный вес алюминия почти в три раза ниже, чем у меди, а электропроводность уступает ей всего в полтора раза, нетрудно понять, почему данный металл широко применяется в электротехнике.

Провода, шины и прочие элементы электроустановок, сделанные из алюминия, не только дешевле изготовленных из своего прямого конкурента, меди, но и более легки. Плотность алюминия вполне достаточна для создания прочных и в то же время пластичных изделий: кухонных принадлежностей (тарелок, вилок, мисок), рулонов фольги для бытового использования и пр. Вместе с тем, так как алюминий способен легко образовывать сплавы с большинством других металлов, ему можно придать необходимые свойства. Например, сплав на основе алюминия и магния характеризуются высокой прочностью (на каждый 1% магния приходится увеличение прочности на 30 МПа)- смешивание же меди с алюминием позволяет добиться механических свойств, характерных для некоторых марок стали.

Плотность алюминия (в чистом виде) находят из таблиц характеристик металлов. Как уже указывалось, она равна 2,7 г/см3. В некоторых случаях возникает необходимость узнать плотность алюминия, воспользовавшись формулами (к примеру, если неизвестен материал, из которого изготовлено тело). Существует несколько способов решения данной задачи, но наиболее точный результат дает деление массы тела на занимаемый им объем. Если с массой все понятно, то объем негабаритного изделия легко можно узнать путем замера вытесненной жидкости (вспоминаем Архимеда с его ванной). Понятно, что не всегда можно выполнить непосредственное взвешивание, поэтому такой способ не универсален, хотя именно он дает самый точный результат.

Видео: Решение задачи по гидро- или аэромеханике № 322 из сборника Бендрикова Г.А. Урок 119

Что интересно, те, кто застал времена Советского Союза, помнят обилие изделий из алюминия и его сплавов, однако сейчас от былого величия не осталось и следа, так как стоимость данного металла существенно выросла. Почему? Это объясняется тем, что при электролитическом способе для получения 1 тонны чернового алюминия необходимо затратить около 15–17 000 киловатт-часов электроэнергии (постоянный ток). Причем в этом случае не учитываются затраты редкого криолита, особенно если он был синтезирован искусственно.