Двухкомпонентный сплав
Двухкомпонентный сплав — материал, состоящий из двух металлов. Чтобы найти его плотность, складывают массы компонентов и делят на общий объём, считая объёмы металлов складывающимися.
Сначала определяют массу каждого металла. Если известна масса сплава \(m\) и массовая доля первого компонента \(w_1\), то \(m_1=mw_1\), а масса второго компонента равна \(m_2=m(1-w_1)\). Для нахождения плотности используют плотности чистых металлов \(\rho_1\) и \(\rho_2\).
Если заданы массовые доли, формула упрощается: \(rho_{\text{сплава}}=\frac{1}{\frac{w_1}{\rho_1}+\frac{w_2}{\rho_2}}\), где \(w_1+w_2=1\). Такой расчёт связан с темой плотности двухкомпонентной смеси, которую полезно изучить раньше. Общие свойства рассматриваются также на странице плотности сплава.
Сплав состоит из 60% меди плотностью \(8{,}9\ \text{г/см}^3\) и 40% цинка плотностью \(7{,}1\ \text{г/см}^3\). Тогда \(\rho=\frac{1}{\frac{0{,}6}{8{,}9}+\frac{0{,}4}{7{,}1}}\approx7{,}99\ \text{г/см}^3\). Плотность сплава оказалась между плотностями компонентов.
Нельзя находить плотность простым средним арифметическим \(\frac{\rho_1+\rho_2}{2}\), если металлы взяты не в равных объёмах. При массовых долях нужно учитывать обратные плотности, как в формуле выше.
Как изменится плотность сплава, если увеличить долю более плотного металла, не меняя плотности компонентов?
Главное
- Двухкомпонентный сплав содержит два металла; его масса равна сумме масс компонентов.
- Плотность находят как отношение общей массы к суммарному объёму: \(\rho=\frac{m_1+m_2}{m_1/\rho_1+m_2/\rho_2}\).
- Для массовых долей используют \(\rho=\frac{1}{w_1/\rho_1+w_2/\rho_2}\); простое среднее плотностей обычно неверно.