Щільність алюмінію

В даний час досить складно назвати метал, який за сфері використання зміг би конкурувати з алюмінієм. Він застосовується як в товарах народного споживання, так і у високотехнологічних пристроях: повністю їх перераховувати немає сенсу через повсюдне поширення. Чим же так примітний алюміній?

Насамперед, він є одним з найбільш поширених металів в земній корі, а серед інших елементів займає почесне третє місце (після кремнію і кисню). Однак, як це не дивно, до кінця Х I Х століття він цінувався нарівні з золотом і сріблом. Примітно, що в 1889 році Д. Менделєєву подарували ваги, ємності яких були виконані із золота й алюмінію. Причина цього криється в тому, що на той момент не існувало технології, що дозволяє отримувати даний метал в промислових масштабах. Тільки в 1855 році хімічним способом був отриманий восьмикілограмовий злиток.

Надалі технологія удосконалювалася, проте її суть залишалася колишньою - хімічне витіснення з розчинів. І лише в 1886 році одночасно в Америці і Франції був запропонований електролітичний спосіб, використовуваний в сучасному виробництві. У розплавлений кріоліт (рідкісний природний мінерал) додається глинозем, через масу пропускається постійний струм, в результаті на електродах кристалізується метал. Щільність алюмінію складає всього 2,7 г / см3, що робить його одним з найлегших металів (для порівняння, у заліза щільність істотно більше - 7,9 г / см3). До речі, всі метали згідно своїй щільності поділяються на легкі і важкі. Так як питома вага алюмінію майже в три рази нижче, ніж у міді, а електропровідність поступається їй всього в півтора рази, неважко зрозуміти, чому даний метал широко застосовується в електротехніці.

Дроти, шини та інші елементи електроустановок, зроблені з алюмінію, не тільки дешевше виготовлених зі свого прямого конкурента, міді, але і більш легкі. Щільність алюмінію цілком достатня для створення міцних і в той же час пластичних виробів: кухонного приладдя (Тарілок, виделок, мисок), рулонів фольги для побутового використання тощо. Разом з тим, оскільки алюміній здатний легко утворювати сплави з більшістю інших металів, йому можна надати необхідні властивості. Наприклад, сплав на основі алюмінію і магнію характеризуються високою міцністю (на кожен 1% магнію припадає збільшення міцності на 30 МПа) - змішування ж міді з алюмінієм дозволяє домогтися механічних властивостей, характерних для деяких марок сталі.

Щільність алюмінію (у чистому вигляді) знаходять з таблиць характеристик металів. Як уже зазначалося, вона дорівнює 2,7 г / см3. У деяких випадках виникає необхідність дізнатися щільність алюмінію, скориставшись формулами (наприклад, якщо невідомий матеріал, з якого виготовлено тіло). Існує кілька способів рішення даної задачі, але найбільш точний результат дає поділ маси тіла на займаний ним об`єм. Якщо з масою все зрозуміло, то обсяг негабаритного вироби легко можна дізнатися шляхом заміру витісненої рідини (згадуємо Архімеда з його ванною). Зрозуміло, що не завжди можна виконати безпосереднє зважування, тому такий спосіб не універсальний, хоча саме він дає найточніший результат.

Що цікаво, ті, хто застав часи Радянського Союзу, пам`ятають велика кількість виробів з алюмінію і його сплавів, однак зараз від колишньої величі не залишилося й сліду, так як вартість даного металу істотно виросла. Чому? Це пояснюється тим, що при електролітичному способі для отримання 1 тонни чорнового алюмінію необхідно затратити близько 15-17 000 кіловат-годин електроенергії (постійний струм). Причому в цьому випадку не враховуються витрати рідкого кріоліту, особливо якщо він був синтезований штучно.