Как определить плотность стекла – проверенные методы + полезные таблицы

Проверка плотности

Чтобы определить этот показатель, не нужно обладать особыми навыками, с операцией справится каждый автовладелец, даже новичок. Процедура осуществляется с помощью специального устройства – ареометра. Купить его можно в любом строительном или хозяйственном магазине.

Ареометр выглядит как стеклянная колба с хоботом, необходимым для введения в раствор с одного края, а с другого – со специальной резиновой грушей. В составе прибора располагается поплавок со шкалой. Как только внутрь устройств попадает жидкость, поплавок начинает всплывать, тем самым показывая плотностные значения.

Важно знать, что большинство приборов обладают градацией по температурным показателям, поэтому они считаются лучшей вариацией применения, чтобы проверить плотность антифриза наиболее полноценно. Набрав в устройство хладоносителя, возможно, сразу увидеть, при какой минимальной температуре теплоноситель замерзнет

В прибор набирается хладоноситель, имеющий комнатную температуру. Теплоносителя следует набрать небольшое количество, чтобы поплавок находился в свободном плавании. Обычно изготовитель оставляет специальную отметку, по которой и нужно ориентироваться. Остается лишь снять значения ареометра по шкале, а также сопоставить их с оптимальной величиной плотности антифриза.

Теплофизические свойства фаянса

В таблице представлены теплофизические свойства фаянса при комнатной температуре. Свойства фаянса даны для следующих типов: глинистый, известковый фаянс, полевошпатовый фаянс: хозяйственный, санитарно-технический.

В таблице приведены следующие свойства фаянса:

• плотность фаянса, кг/м 3 ;
• пористость, %;
• коэффициент теплового расширения (КТР), 1/град;
• предел прочности на сжатие, кГ/см 2 ;
• предел прочности на изгиб, кГ/см 2 ;
• теплопроводность фаянса, Вт/(м·град).

1. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др. Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
2. Стекло: Справочник. Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1973.
3. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
4. Сентюрин Г. Г., Павлушкин Н. М. и др. Практикум по технологии стекла и ситаллов — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1970.
5. ГОСТ 13569-78 Стекло оптическое бесцветное Физико-химические характеристики. Основные параметры

Определение и использование плотности

Как известно, чтобы найти плотность вещества, его массу делят на объем. Плотность является физико-химической характеристикой вещества. Она постоянна. Материалы для промышленного производства должны соответствовать этому показателю. Для её обозначения принято использовать греческую букву ρ.

Плотность железа равна 7874 кг/м³, никеля — 8910 кг/м³, хрома — 7190 кг/м³, вольфрама — 19250 кг/м³. Конечно, это относится к твёрдым сплавам. В расплавленном состоянии веществам присущи другие характеристики.

В природе лишь некоторые металлы присутствуют в большом количестве. Удельный вес железа в земной коре 4,6%, алюминия — 8,9%, магния — 2,1%, титана — 0,63%. Металлы незаменимы в большинстве сфер человеческой деятельности. Их производство растёт год от года. Для удобства металлы разделены на группы.

Железо и его сплавы

Чёрными металлами принято называть стали и чугуны разных марок. Сплав железа и углерода считается сталью, если железа не менее 45%, а содержание углерода 0,1%—2,14%. Чугуны, соответственно, углерода содержат больше.

Для получения необходимых свойств сталям и сплавам их легируют (присаживают при переплаве легирующие добавки). Таким образом плавят заданные марки. Все марки металла строго соответствуют определённым техническим условиям. Свойства каждой марки регламентированы государственными стандартами.

В зависимости от состава плотность стали варьируется в диапазоне 7,6—8,8 (г/см³) в СГС или 7600—8800 (кг/м³) в СИ (это видно из таблицы 1). Конечно, сталь имеет сложную структуру, это не смесь различных веществ. Однако присутствие этих веществ и их соединений изменяют свойства, в частности, плотность. Поэтому самыми большими плотностями обладают быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама.

Плотность стекла

В таблице представлены значения плотности стекол распространенных типов при температуре от 0 до 50°С в размерности кг/м3. Следует отметить, что плотность стекла находится в широком диапазоне — от 2180 до 8000 кг/м3 и зависит от состава стекла, его температуры и режима термообработки.

К стеклам с низкой плотностью относятся: викор, кварцевое стекло, пирекс. Плотность обыкновенного оконного стекла составляет величину около 2500 кг/м3, что сравнимо с плотностью сплавов алюминия. К стеклам с высокой плотностью можно отнести стекла, содержащие оксиды тяжелых металлов. Например, стекла с большим содержанием (до 80%) оксидов бария BaO и свинца PbO, висмута, талия, вольфрама обладают плотностью около 8000 кг/м3 — их удельный вес может превышать величину плотности стали.

Необходимо отметить, что плотность стекла зависит от температуры. При нагревании стекла его плотность снижается из-за увеличения объема за счет теплового расширения. В процессе нагрева плотность стекла снижается в среднем на 7,5 кг/м3 на каждые 50 градусов температуры.

Термообработка также влияет на величину плотности стекла. В процессе закалки и отжига стекла изменяется его внутренняя структура. При закалке фиксируется состояние высокотемпературной структуры расплава, которая обладает большим объемом, чем структура стекла, подвергнутого длительному отжигу. В результате термообработки плотность закаленного стекла становиться ниже на 4-5%, по сравнению с отожженным.

Экспериментально определить плотность стекла или изделия из него можно с высокой точностью по методу пикнометра или с помощью гидростатических весов. Метод гидростатического взвешивания основан на законе Архимеда и сводится к определению объема вытесненной стеклом жидкости.

В следующей таблице представлена плотность оптического бесцветного стекла обычных марок по ГОСТ 3514 при комнатной температуре.

Что предлагает стекольная фабрика «Omni Vitrum»

Если у вас не получилось самостоятельно сделать расчёт веса стекла, то просто напишите или позвоните нам по телефону, указанному на сайте в разделе «Контакты». Наши специалисты не только обязательно помогут вам узнать точную массу вашего экземпляра, но и подскажут, как лучше перевозить и устанавливать его.

В стенах нашего производства налажен профессиональный выпуск стекол и зеркал любых видов и габаритов. Вы сможете выбрать изделия из нашего каталога или же реализовать совершенно новое оформление интерьера по отдельному проекту, который будет выполнен в единичном экземпляре.

Что такое ареометр

Плотность — вес перемешанной с водой серной кислоты по отношению к полному раствору, иными словами, уровень закисленности смеси. Согласно законам гидростатики получается, что когда тело погружается в жидкую среду, его вес равен массе вытесняемого объема. Данный принцип лежит в основании принципа работы этого простого устройства, позволяющего точно определять кислотность смеси.

Ареометр для электролита конструктивно напоминает стеклянный поплавок, внутри которого располагается шкала измерений. Во многих модификациях он размещен в прозрачной колбе (пипетке) из стекла либо пластика. Это по максимуму упрощает процесс сбора жидкости. Некоторые виды приборов позволяют измерять не только измерить кислотность, но и температуру тосола. Полностью конструкция составлена из:

• Ареометра;
• Груши;
• Стеклянной пипетки, в которой размещенное само устройство;
• Плотной пробки;
• Заборника.

Популярные модели

Владельцы автомобилей, что в первый раз столкнулись с измерением кислотности, часто задают вопрос относительно того, каким может быть ареометр для электролита и сколько он стоит. Современными производителями предложено несколько разновидностей, у которых не только разные стоимость и внешний вид, но и функционал.

Самые известные из них:

• Sparta 549125. Модель с компактными размерами, прочным стеклянным корпусом и невысокой стоимостью.
• Skybear 623000. Производится в Китае, недорогой прибор, получивший многочисленные положительные отзывы.
• Орион АР-02. Отечественный прибор со стеклянной колбой. Есть один недостаток: поплавок липнет к колбе, что немного усложняет измерительный процесс.
• Рефрактометры (цифровые ареометры). Профессиональные инструменты. С их помощью могут измеряться характеристики различных жидкостей, но для автолюбителей принесут пользу кислотность электролита и температура тосола (антифриза). Стоят много, но их можно настраивать по дистиллированной воде, что дает возможность всегда четко определить параметры независимо от того, какие создаются внешние условия.

Бюджетные приборы стоят не более 600 рублей, цифровые устройства — от 800 рублей и выше. Для корректной работы следует придерживаться оптимальных условий эксплуатации. Рекомендуемая температура измеряемых жидкостей — 20±2 градуса.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Плотность – масса вещества в единице объема, кг/м3: d = М/V. Плотность стекла зависит от его химического состава. Среди силикатных стекол минимальную плотность имеет кварцевое стекло – 2200 кг/м3. Плотность боросиликатных стекол меньше плотности кварцевого стекла; плотность стекол, содержащих оксиды Рb, Вi, Та и др., достигает 7500 кг/м3. Плотность обычных натрий-кальций-силикатных стекол, в том числе оконных, колеблется в пределах 2500…2600 кг/м3. При повышении температуры от 20 до 1300°С плотность большинства стекол уменьшается на 6… 12%, т.е. в среднем на каждые 100°С плотность уменьшается на 15 кг/м3.

Упругость – свойство материалов восстанавливать форму и объем после прекращения действия деформирующих сил. Коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформациями называется модулем упругости. Упругость стекол в зависимости от их химического состава изменяется в пределах 48·103…12·104 МПа. Упругость кварцевого стекла – 71,4 ГПа. Модуль упругости, как и некоторые другие свойства стекол, можно определить, пользуясь принципом аддитивности — суммированием значений свойств образующих компонентов (оксидов) пропорционально их содержанию:

р = a₁X₁ + a₁X₂ + a₃X₃…a_nX_n ,

где р – искомое свойство;

а₁…а_n – содержание оксидов в стекле, %; Х₁…Х_n – удельный (парциальный) фактор некоторого свойства для соответствующего оксида в стекле.

Увеличивают упругость стекол СаО, В₂О₃, Аl₂O₃, МgO при введении вместо SiO₂ (частично). Щелочные оксиды снижают модуль упругости, так как прочность связей Ме-O значительно ниже прочности связи Si-О.

Механическая прочность характеризует свойство материалов сопротивляться разрушению при воздействии внешних нагрузок. Мерой прочности является предел прочности – максимальное напряжение, вызывающее разрушение материала под действием статической нагрузки или удара. Различают пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, кручении и т.д.

Предел прочности обычных отожженных стекол при сжатии составляет 500…2000 МПа (оконного стекла 900…1000 МПа).

Предел прочности при растяжении и изгибе. При поперечном изгибе в стекле со стороны действия силы возникают напряжения сжатия, а с противоположной – напряжения растяжения. Поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Стекло работает на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Теоретическая прочность стекла, т.е. прочность связей в его структурной сетке, является высокой и составляет примерно 10 000 МПа. Однако фактическая прочность стекла при растяжении гораздо ниже и колеблется в пределах 35… 100 МПа. Таким образом, предел прочности при растяжении в 15…20 раз меньше, чем при сжатии.

Прочность закаленного стекла при прочих равных условиях в 3…4 раза больше прочности отожженного. Значительно повышает прочность стекол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т.д.).

Твердость стекла зависит от химического состава. Стекла имеют различную твердость в пределах 4000…10000 МПа или по шкале Мооса она составляет 6…7, что находится между твердостью апатита и кварца. Наиболее твердыми являются кварцевое и малощелочное боросиликатное стекло (до 10…12% В₂O₃). С увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекол снижается. Наиболее мягкие многосвинцовые стекла.

Хрупкость. В области низких температур (ниже t_g – температуры стеклования) стекло наряду с алмазом и кварцем относится к идеально хрупким материалом, т.е. способно разрушаться под действием механических напряжений без заметной пластической деформации. Поскольку хрупкость четче всего проявляется при ударе, ее характеризуют прочностью на удар, которую определяют работой удара, отнесенной к единице объема разрушаемого образца, называемой удельной ударной вязкостью. Прочность стекла на удар зависит от многих факторов. Введение В₂0₃ (до 12%) повышает прочность на удар почти вдвое, введение МgO, Fе₂О₃, увеличение содержания SiO₂ – на 5…20%. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет 1,5…2 кН/м, что на 2 порядка ниже, чем у металлов.

Теплопроводность стекла при различных температурах

В таблице представлены значения коэффициента теплопроводности стекол различной плотности в зависимости от температуры. Теплопроводность стекла приведена при отрицательной и положительной температуре — в интервале от 4 до 1140 К (-269…867°С).

Рассмотрены такие типы стекол, как: кварцевое стекло (плавленый кварц), крон (легкий ЛК5 и баритовой серии 100БК110), стекло боросиликатное (С38-1, С39-1, С47-1, пирекс), известково-натриевое, свинцово-тугоплавкое, фарфор, фаянс, флинт (тяжелый ТФ1 и баритовый БФ8), хрусталь с плотность 2600…2850 кг/м3.

Теплопроводность стекол различных типов при комнатной температуре лежит в диапазоне от 0,7 до 1,6 Вт/(м·град). Например, теплопроводность кварцевого стекла при комнатной температуре составляет величину 1,36 Вт/(м·град); теплопроводность хрусталя находится в пределах 0,88-0,91 Вт/(м·град); теплопроводность фарфора имеет величину 1,68 Вт/(м·град).

При низких отрицательных температурах стекло обладает теплопроводностью 0,13-0,4 Вт/(м·град). При увеличении температуры стекла его теплопроводность возрастает. При высоких температурах теплопроводность стекла увеличивается до значения 2-2,25 Вт/(м·град).

Примечание: Размерность теплопроводности в таблице Вт/(м·град), все образцы отожженые, теплопроводность стекол соответствует указанным в таблице температурам, возможна интерполяция данных.

Что это — плотность металлов, как она определяется? Расчет плотности для осмия

Плотность является важной физической величиной для любого агрегатного состояния материи. В данной статье рассмотрим вопрос, что это — плотность металлов, приведем таблицу этого параметра для химических элементов и расскажем о самом плотном металле на Земле

О какой физической характеристике пойдет речь?

Плотность представляет собой величину, которая характеризует количество вещества, находящегося в известном объеме. Согласно этому определению, ее можно математически вычислить так:

ρ = m/V.

Обозначают эту величину греческой буквой ρ (ро).

Плотность является универсальной характеристикой, поскольку по ней можно сравнивать разные материалы. Этот факт можно использовать для их идентификации, что и сделал греческий философ Архимед, согласно легенде (он смог установить подделку золотой короны, измерив величину ρ для нее).

Этот параметр для конкретного материала зависит от двух основных факторов:

• от массы составляющих вещество атомов и молекул;
• от средних межатомных и межмолекулярных расстояний.

Например, любой из переходных металлов (золото, железо, ванадий, вольфрам) имеет большую плотность, чем любой углеродный материал, поскольку масса атома последнего в десятки раз меньше. Другой пример. Графит и алмаз — это две углеродные структуры. Второй является более плотным, поскольку межатомные расстояния в его решетке меньше.

Плотность металлов

Это самая многочисленная группа периодической таблицы Менделеева. Металлом является любое вещество, которое обладает высокой тепло- и электропроводностью, характерным блеском поверхности при ее полировке, способностью к пластической деформации.

Такой химический элемент обладает низкой электроотрицательностью в сравнении с такими веществами, как азот, кислород и углерод. Этот факт приводит к тому, что в объемных структурах атомы металла образуют друг с другом металлическую связь. Она представляет собой электрическое взаимодействие между положительно заряженными ионными основаниями и отрицательным электронным газом.

Атомы металлов в пространстве располагаются в виде упорядоченной структуры, которая называется кристаллической решеткой. Существует всего три их типа:

• кубическая;
• ОЦК (объемно-центрированная кубическая);
• ГПУ (гексагональная плотноупакованная);
• ГЦК (гранецентрированная кубическая).

Плотность металлов — это физическая величина, которая зависит от типа кристаллической решетки. Ниже приводится таблица этого параметра для всех химических элементов в г/см3, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии.

Из таблицы следует, что плотность металлов — это изменяющаяся в широких пределах величина. Так, самым слабым является литий, который при одинаковых объемах в два раза легче воды. Плотность редкого металла осмия является самой большой в природе. Она составляет 22,59 г/см3.

Плотность металлов — это характеристика, которую можно определить двумя принципиально разными способами:

• экспериментальным;
• теоретическим.

Экспериментальные методы бывают следующего вида:

1. Непосредственные измерения веса тела и его объема. Последний легко вычислить, если известны геометрические параметры тела, а его форма является идеальной, например, призмой, пирамидой или шаром.
2. Гидростатические измерения. В этом случае используются специальные весы, изобретенные еще Галилеем в XVI веке. Принцип их действия достаточно прост: сначала взвешивают тело неизвестной плотности в воздухе, а затем — в жидкости (воде). После этого по простой формуле вычисляют искомую величину.

Что касается теоретического способа определения плотности металлов — это достаточно простой метод, который требует знания типа кристаллической решетки, межатомного расстояния в ней и массы атома. Далее покажем на примере осмия, как этот метод применяют.

Плотность редкого металла осмия

Он содержится в незначительных количествах на нашей планете. Чаще всего его встречают в виде сплавов с иридием и платиной, а также в форме оксидов. Осмий обладает ГПУ решеткой с параметрами a = 2,7343 и c = 4,32 ангстрема. Масса одного атома составляет в среднем m = 190,23 а.е.м.

Приведенных выше цифр достаточно, чтобы определить величину ρ. Для этого следует воспользоваться исходной формулой для плотности и учесть, что одна гексагональная призма содержит шесть атомов. В результате мы приходим к рабочей формуле:

ρ = 4*m/(√3*a2*c).

Подставляя записанные выше цифры и учитывая их размерности, приходим к результату: ρ = 22 579 кг/м3.

Таким образом, плотность редкого металла равна 22,58 г/см3, что равняется измеренному экспериментально табличному значению.

Измерение удельного веса

Плотность топлива измеряется при помощи ареометров. Плотность дизтоплива измеряется ареометрами для нефтепродуктов, названия которых начинаются с букв АН, к примеру, таких как АНТ-1 или АНТ-2. Чем больший процент дизтоплива приходится на углеводороды, имеющие высокий удельный вес, тем больше плотность этой солярки. С одной стороны, при сгорании такого дизтоплива выделяется больше энергии, с другой, оно хуже испаряется, тяжелее поджигается и не сгорает в цилиндрах без остатка. Так как летом испарение и воспламенение происходит проще у летней солярки, удельный вес выше, чем у зимнего дизельного топлива.

Поскольку ГОСТ предписывает измерять плотность ДТ при температуре 20 ◦C, для правильного определения плотности нужно принести емкость с соляркой домой и дождаться, чтобы зимой она прогрелась, а летом остыла до +20 ◦C. Если же вам некогда ждать, можно измерить интересующий вас параметр и температуру ДТ, а после пересчитать каков будет результат при 20 ◦С. Для этого нужно знать, что уменьшение температуры солярки на 1 ◦C увеличивает ее удельный вес в среднем на 0,0007 г/см3. А увеличение температуры соответственно уменьшает плотность на туже величину.

Как не стоит определять пробу

Покупая золото с рук, даже у знакомого, желательно использовать как можно больше способов для проверки его подлинности. Ограничения касаются методов, которые могут нанести непоправимый ущерб изделию или здоровью проверяющего. Естественно, не стоит узнавать, что внутри кольца, распиливая изделие пополам, отламывать какие-либо части. Ювелирная ценность его после этого становится нулевой. Это уже не украшение, а лом.

Дедовский способ на зуб

Мягкость золота объясняет способность оставить на его поверхности след от зубов. Этот метод неблагоприятен для зубной эмали. От прикусывания на ней появляются микротрещины, которые могут привести к развитию кариеса или разрушению зуба.

Украшение и зубы будут безнадежно испорчены. И ради чего?

Как проверить плотность антифриза

Проверка плотности антифриза – достаточно простая процедура, с которой с легкостью справится любой водитель. Она проводится при помощи ареометра – прибора, приобрести который можно в строительном, автомобильном и практически любом хозяйственном магазине.

Ареометр представляет собой колбу с «носиком» для погружения в жидкость с одной стороны и резиновой «грушей» с другой стороны. Внутри колбы находится поплавок с проградуированной шкалой. Когда внутрь ареометра набирается жидкость, поплавок всплывает, а по высоте, на которой он оказался, можно определить плотность.

Обратите внимание: Большинство ареометров имеют градацию по температуре, и они являются наилучшим вариантом для использования с целью проверки плотности антифриза. Набрав в такой ареометр охлаждающей жидкости, можно сразу посмотреть, при какой отрицательной температуре антифриз начнет замерзать

Чтобы проверить плотность антифриза при помощи ареометра, достаточно набрать в прибор немного охлаждающей жидкости средней комнатной температуры, то есть, от +15 до +25 градусов по Цельсию. Антифриза нужно набрать столько, чтобы поплавок в нем свободно плавал, чаще всего производители указывают отметку, до которой лучше заливать жидкость внутрь инструмента. Далее остается снять показания по шкале и сравнить их с нормальной плотностью антифриза.

Виды реактивов и их действие на сплавы из золота

Проверка золотых украшений проводится с применением нескольких типов реактивов. Каждый из них используется для определенного сплава и оказывает на него характерное влияние.

Хлорное золото

Хлорное золото — реактив, применяемый для апробирования ювелирных изделий без указания проб. Таким образом, можно узнать, содержится ли в проверяемом сплаве драгметалл и в каком количестве.

Хлорное золото подходит для выявления подделок. С его помощью можно отличить настоящее золото от позолоты и бижутерии. Кроме этого реактив применим для белого драгметалла 500, 583/585 пробы.

Выбирая химический препарат для апробирования ювелирных изделий, нужно знать, что он работает только на сплавах с содержанием золота до 60%.

Кислотные реактивы

Кислотные составы для проверки драгоценных металлов представляют собой смесь азотной и соляной кислот в различных пропорциях. К ним добавляется дистиллированная вода. Например:

• азотная кислота плотностью 1,5;
• соляная кислота, плотностью 1,20;
• дистиллированная вода.

Действие кислотных реактивов на золото бывает двух видов. На одних изделиях они оставляют светлое пятно, на другие не оказывают никакой реакции. На высокопробные сплавы к химический элемент не действует, либо оставляет на них темные отметины.

Каждому кислотному реактиву соответствует определенная проба для анализа: 375, 750 и т.д. Чем меньше содержание золота в сплаве, тем более выраженный цвет будет иметь пятно от реагента.

Кислотные реактивы для определения золота

Если реактив капнуть на изделие из недрагоценного металла, на его поверхности начнется определенная реакция с последующим пузырением и появлением зеленоватого осадка. Также появится специфический неприятный запах.

Средство применяется для проверки сплавов с высоким содержанием драгметалла. С помощью этого химического вещества определяют подделки из металлов, которые устойчивы к другим реактивам. Реактив с раствором йодистого калия не действует на сплавах, проба которых начинается от 900. На изделии с клеймом 800 и на бижутерии с высокой химической устойчивостью образуется черное или зеленое пятно с возможным последующим пузырением.