چگالی فلز

چگالی فلز ها یک ویژگی اساسی است که جرم بر واحد حجم یک فلز یا آلیاژ خاص را تعریف می‌کند. این ویژگی در صنایع مختلف، از ساخت‌وساز و تولید گرفته تا هوافضا و بهداشت و درمان، نقش مهمی ایفا می‌کند. در واقع، چگالی یکی از مهم‌ترین عوامل برای انتخاب و استفاده از فلزات مختلف است. در این مقاله، در ابتدا به مفهوم چگالی فلزات می‌پردازیم و سپس چگالی فلزات و آلیاژهای مختلف را بررسی خواهیم کرد. در ادامه، برخی از سوالات رایج پیرامون چگالی فلزات را مرور می‌کنیم و تاثیر چگالی در کاربردها و موارد استفاده از فلزات را مرور خواهیم کرد.

چگالی فلزات به چه معناست؟

چگالی فلزات به جرم یک فلز در واحد حجم آن اشاره دارد. چگالی معمولاً بر حسب گرم بر سانتی‌متر مکعب یا کیلوگرم بر متر مکعب بیان می‌شود. چگالی یک ویژگی فیزیکی بسیار با اهمیت برای فلزات است، چراکه وزن، شناوری و تناسب آنها را برای کاربردهای مختلف تعیین می‌کند. به صورت کلی، چگالی یک فلز تحت تأثیر ساختار اتمی، آرایش شبکه کریستالی و ترکیب عنصری آن قرار دارد.

چگالی یک آلیاژ چیست؟

آلیاژ مخلوطی از دو یا چند فلز یا فلزی است که با یک یا چند عنصر غیرفلزی ترکیب شده باشد. چگالی یک آلیاژ با چگالی فلز ها تشکیل دهنده آن و نسبت آنها در آلیاژ تعیین می‌شود. برای مثال، اگر یک آلیاژ ۹۵ درصد آهن و ۵ درصد کربن داشته باشد، چگالی آن بیشتر نزدیک به آهن خواهد بود. با این حال، این تمام ماجرا نیست. چگالی آلیاژ بسته به عواملی مانند ترکیب آلیاژ، روش‌های فرآوری و عملیات حرارتی نیز می‌تواند به طور قابل توجهی تغییر کند. آلیاژها معمولاً برای بهبود خواص فلزات، مانند استحکام، سختی و مقاومت در برابر خوردگی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جدول چگالی فلز ها

در جدول زیر چگالی ۴۵ مورد از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین فلزات را بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) و گرم بر سانتیمتر مکعب (g/cm³) فهرست کرده‌ایم:

نام فلز	چگالی (kg/m³)	چگالی (g/cm³)
آلومینیوم	2700	2.70
مس	8960	8.96
طلا	19320	19.32
نقره	10500	10.50
پلاتین	21450	21.45
آهن	7870	7.87
تیتانیوم	4500	4.50
روی	7140	7.14
نیکل	8900	8.90
سرب	11340	11.34
تنگستن	19300	19.30
کبالت	8900	8.90
کروم	7190	7.19
منیزیم	1738	1.738
بریلیوم	1840	1.840
وانادیم	6100	6.10
منگنز	7470	7.47
اورانیوم	19050	19.05
پالادیم	12160	12.16
رودیم	12410	12.41
روتنیم	12370	12.37
اسمیم	22610	22.61
ایریدیم	22420	22.42
ایندیوم	7310	7.31
گالیوم	5900	5.90
آنتیموان	6697	6.697
جیوه	13546	13.546
رنیوم	21020	21.02
لوتتیم	9841	9.841
تانتالوم	16650	16.65
هافنیوم (هافنیم)	13310	13.31
نیوبیم	8570	8.57
اسکاندیم	2985	2.985
گادولینیم	7901	7.901
سریم	6700	6.70
اروبیم	5240	5.24
دیسپروزیوم	8550	8.55
تربیوم	8250	8.25
اربيوم	9066	9.066
تالیوم	9320	9.32
لانتان	6146	6.146
نئودیمیم	7010	7.01
ساماریم	7520	7.52
پرازیئودیم	6769	6.769

 

بررسی چگالی برخی از فلزات

همان‌طور که گفتیم، هرکدام از فلزات، بسته به ویژگی‌های خاص خود، چگالی خاصی دارند. از سوی دیگر، چگالی آلیاژها نیز با یکدیگر متفاوت است. برخی از آن‌ها چگالی بیشتر و برخی هم چگالی کمتری دارند. این موضوع می‌تواند تاثیر زیادی روی ویژگی‌ها و به‌خصوص کاربردها و موارد استفاده آن‌ها داشته باشد. در این بخش، بیایید چگالی برخی از فلزات مختلف را بررسی کرده و با آن‌ها آشنایی بیشتری پیدا کنیم:

کدام فلز کمترین چگالی را دارد؟

یکی از فلزات با کمترین چگالی، لیتیم است که چگالی آن تقریباً ۰.۵۳۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد. لیتیم یک فلز قلیایی است که به دلیل چگالی پایین، واکنش‌پذیری بالا و وزن سبک شناخته می شود. به‌خاطر همین ویژگی‌های خاص، این فلز به طور معمول در باتری‌های قابل شارژ، قطعات هوافضا و آلیاژهای سبک وزن استفاده می‌شود. پتاسیم و سدیم هم جزو فلزات کم چگالی هستند، ولی چگالی آن‌ها از لیتیوم بیشتر است.

کدام فلز بیشترین چگالی را دارد؟

در سمت دیگر ماجرا، ،اسمیوم (Osmium) با چگالی تقریباً ۲۲.۵۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب، متراکم‌ترین عنصر فلزی به شمار می‌رود. اسمیوم فلزی کمیاب و چگال است که اغلب برای افزایش سختی و مقاومت به سایش، با سایر فلزات آلیاژسازی می‌شود. این عنصر در آلیاژهای با استحکام بالا، اتصالات الکتریکی و نوک خودنویس کاربرد دارد. در کنار اسمیوم، فلز ایریدیوم با چگالی ۲۲.۵۶۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب و پلاتین نیز به عنوان فلزات با بیشترین چگالی شناخته می‌شوند.

چگالی فلزات گرانبها

فلزات گرانبها مانند طلا، نقره و پلاتین نیز در مقایسه با سایر فلزات، چگالی نسبتاً بالایی دارند. برای مثال، چگالی طلا حدود ۱۹.۳۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است که آن را به یکی از متراکم‌ترین فلزات گرانبها تبدیل می‌کند. فلزات گرانبها به دلیل کمیابی، زیبایی و خواص ذاتی‌شان، برای ساخت جواهرات، سرمایه‌گذاری و کاربردهای صنعتی بسیار مورد توجه هستند. نقره چگالی بسیار کمتری نسبت به طلا دارد و چگالی آن تنها ۱۰.۴۹ گرم بر سانتی‌متر معکب است. پلاتین کمیاب‌تر است و به عنوان گران‌بهاترین فلز دنیا شناخته می‌شود، به همین خاطر چندان به عنوان یک فلز تزئینی استفاده نمی‌شود، با این حال، چگالی آن بسیار بالا بوده و برابر با ۲۱.۵ است.

مقایسه چگالی سرب و فولاد

چگالی سرب به طور قابل توجهی از فولاد بیشتر است. چگالی سرب تقریباً ۱۱.۳۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، در حالی که چگالی فولاد بسته به ترکیب و فرآیند آن، معمولاً بین ۷.۷۵ تا ۸.۰۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب قرار دارد. سرب فلزی متراکم و چکش‌خوار است که به طور معمول در محافظ تشعشع، باتری و لوله کشی کاربرد دارد. با این حال، توجه داشته باشید که چگالی فولاد بسته به نوع آلیاژ، مقدار کربن و نوع فناوری تولید آن می‌تواند بسیار متفاوت باشد.

تنگستن یا سرب، کدام چگالی بیشتری دارد؟

تنگستن از سرب متراکم‌تر است. چگالی تنگستن تقریباً ۱۹.۲۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب است که آن را به یکی از متراکم‌ترین عناصر طبیعی تبدیل می‌کند. در مقابل، سرب چگالی پایین‌تری داشته و همان‌طور که گفتیم، چگالی آن در حدود ۱۱.۳۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. تنگستن به دلیل چگالی بالا، سختی زیاد و مقاومت در برابر دماهای بالا، برای کاربردهایی مانند اتصالات الکتریکی، گلوله‌های زره‌پوش و ابزار صنعتی ایده‌آل است.

چگالی فولاد بیشتر است یا طلا؟

این سوال برای بسیاری ایجاد می‌شود که چگالی فولاد بیشتر است یا طلا؟ شاید انتظارش را نداشته باشید، ولی طلا چگالی بیشتری نسبت به فولاد دارد! چگالی طلا تقریباً ۱۹.۳۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، در حالی که چگالی فولاد معمولاً پایین‌تر بوده و بین ۷.۷۵ تا ۸.۰۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب متغیر است. با توجه به وزن بالایی که از فولاد در ذهن داریم، احتمالاً انتظار چنین پاسخی نداشتید. به هرحال، طلا به دلیل چگالی، چکش‌خواری و مقاومت در برابر خوردگی، انتخابی محبوب برای جواهرات، سکه و قطعات الکترونیکی است. از طرف دیگر، فولاد به دلیل استحکام، دوام و تطبیق‌پذیری بالا در صنایع ساخت‌وساز، تولید و حمل‌ونقل مورد توجه قرار می‌گیرد.

چگالی سرب بیشتر است یا آلومینیوم؟

چگالی سرب به طور قابل توجهی از چگالی آلومینیوم بالاتر است. سرب دارای چگالی تقریباً ۱۱.۳۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، در حالی که چگالی آلومینیوم بسیار کمتر و حدود ۲.۷۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. آلومینیوم در واقع یکی از کم چگال‌ترین فلزات است. آلومینیوم یک فلز سبک با مقاومت عالی در برابر خوردگی و هدایت حرارتی است که آن را برای کاربردهای هوافضا، خودرو و بسته‌بندی ایده‌آل می‌کند. سرب از طرف دیگر، فلزی متراکم و سمی است که در کاربردهای مختلف صنعتی از جمله محافظ تشعشع، مهمات و لحیم کاری استفاده می‌شود.

چگالی تیتانیوم چقدر است؟

چگالی تیتانیوم تقریباً ۴.۵۱ گرم بر سانتی متر مکعب است که آن را به فلزی سبک اما در عین حال محکم تبدیل می‌کند. تیتانیوم به دلیل نسبت استحکام به وزن عالی، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری، برای کاربردهای هوافضا، پزشکی و صنعتی ایده‌آل است. سبک و بادوام بودن تیتانیوم باعث شده تا به طور معمول در اجزای هواپیما، ایمپلنت‌های پزشکی و لوازم ورزشی استفاده شود.

چگالی برنز چقدر است؟

چگالی برنز نیز بسته به ترکیب آن می‌تواند متفاوت باشد و مقدار ثابتی ندارد. اما به طور معمول بین ۷.۸ تا ۸.۸ گرم بر سانتی متر مکعب است. برنز آلیاژی از مس و قلع است که بیشتر به واسطه استحکام، دوام و مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده است. برنز هزاران سال است که در کاربردهای مختلف از جمله مجسمه سازی، سکه زنی و آلات موسیقی مورد استفاده قرار گرفته است. این فلز به دلیل زیبایی شناسی، قابلیت کار و اهمیت تاریخی خود مورد توجه است.

چگالی مس چند است؟

چگالی مس تقریباً ۸.۹۶ گرم بر سانتی متر مکعب است که در دسته فلزات با چگالی متوسط جای می‌گیرد. مس به دلیل هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی و مقاومت عالی در برابر خوردگی، یکی از پرکاربردترین فلزات در جهان است. از مس در کاربردهای متنوعی از جمله سیم‌کشی برق، لوله‌کشی، سقف‌سازی و ماشین آلات ‌صنعتی استفاده می‌شود.

نتیجه گیری مقاله چگالی فلز

همان‌طور که گفتیم، چگالی فلز یک ویژگی حیاتی است که بر وزن، شناوری و تناسب فلزات برای کاربردهای مختلف تأثیر می‌گذارد. با درک چگالی فلزات و آلیاژهای مختلف، مهندسان، دانشمندان و تولیدکنندگان می‌توانند مناسب‌ترین مواد را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند. هر فلزی ویژگی‌های منحصربه‌فردی را ارائه می‌دهد، خواه استحکام سبک تیتانیوم باشد، دوام متراکم اسمیوم، یا خواص همه کاره مس! در این مقاله فلزات را از منظر چگالی خود بررسی کرده و آشنایی بیشتری با آن‌ها پیدا کردیم. یرای دیدن قیمت روز تیرآهن کلیک کنید

pdf منبع قسمت از مقاله