구리의 밀도는 구리의 가장 특징적인 공학적 특성 중 하나입니다. 실온에서, 순수 구리의 표준 밀도는 8.96g/cm³(8960kg/m³)입니다.는 무게 계산, 구조 하중, 열 설계 및 재료 비용 평가에 널리 사용되는 벤치마크 값입니다. 이 값이 황동 및 청동과 같은 구리 합금과 어떻게 비교되는지 이해하는 것은 가공, 성형 및 시스템 수준 설계에서 정확한 재료 선택을 위해 필수적입니다.
구리의 밀도란 무엇인가요?
순수 구리의 밀도는 다음과 같이 안정적입니다. 8.96g/cm³ 약 20°C에서.
구리는 원소 금속(원자 번호 29, 원자 질량 63.546 u)으로, 원자 번호는 얼굴 중심 큐빅(FCC) 결정 구조로 원자가 단단하고 균일하게 밀집되어 있습니다. 이렇게 정렬된 패킹은 내부 공극을 최소화하기 때문에 고순도 구리의 밀도는 다음과 같습니다. 높고 예측 가능한 일관성 엔지니어링 조건에 따라 다릅니다.
측정 밀도의 미세한 변화는 온도와 미량의 불순물로 인해 발생하지만 엔지니어링 계산을 위해 발생합니다, 8.96g/cm³는 표준 기준값으로 유지됩니다.
구리의 순도 및 밀도 안정성
상업용 구리는 제련 및 전해 공정을 통해 고순도로 정제되며, 종종 다음과 같이 도달합니다. 99.9% 순도(예: C11000) 이상입니다. 이 순도 수준에서 밀도는 다음과 같이 매우 가깝게 유지됩니다. 8.96g/cm³산소 함량이나 정제 방법에 따라 약간의 차이가 있을 뿐입니다.
| 등급 | 일반적인 순도 | 주요 기능 | 밀도(g/cm³) |
|---|---|---|---|
| C10100 | ≥ 99.99% | 무산소, 최고의 전도성 | ~8.96 |
| C10200 | ≥ 99.95% | 매우 낮은 산소, 안정적인 전기 성능 | ~8.95 |
| C11000 | ≥ 99.90% | 일반 엔지니어링 및 가공 등급 | ~8.94 |
이러한 변형은 다음과 같습니다. 너무 작아서 무게 또는 하중 계산에 영향을 미치지 않음하지만 전도성 및 애플리케이션 선택에 영향을 미칩니다.-전기, 열 및 구조용 애플리케이션에 다양한 구리 등급이 존재하는 이유입니다.
구리 합금의 밀도는 어떻게 되나요?
구리 합금의 밀도는 합금 원소가 원자 질량과 결정 구조에서 원자가 모이는 방식을 모두 변화시키기 때문에 다양합니다. 다른 합금 원소가 도입되면 결과물은 순수 구리보다 약간 더 가벼워지거나 무거워질 수 있습니다.
일반적인 구리 합금의 밀도 비교.
황동(Cu-Zn 합금)
황동은 주로 구리-아연 합금입니다. 아연은 구리보다 밀도가 낮기 때문에 대부분의 황동 등급은 다음과 같습니다. 약간 더 가벼움일반적으로 8.4~8.7g/cm³. 정확한 밀도는 아연 함량과 강도 또는 가공성을 조정하는 데 사용되는 추가 요소에 따라 달라집니다.
브론즈(Cu-Sn/Cu-Al/Cu-Ni 시스템)
청동은 다음을 사용하는 구리 합금 제품군을 의미합니다. 주석, 알루미늄 또는 니켈 을 주요 합금 원소로 사용합니다. 청동의 밀도는 황동보다 더 다양하며 일반적으로 다음 사이에 속합니다. 7.4 및 8.9 g/cm³. 주석 청동은 구리의 밀도에 가깝게 유지되는 경향이 있는 반면 알루미늄 청동은 더 가벼울 수 있고 니켈 청동은 더 무겁고 강할 수 있습니다.
큐로니켈(Cu-Ni 합금)
큐프로니켈은 구리 합금으로 니켈 이 주요 첨가물입니다. 니켈은 구리와 밀도가 거의 같기 때문에 큐프로니켈 합금은 일반적으로 밀도가 8.9 및 9.0g/cm³-순수 구리에 매우 가깝거나 약간 높습니다. 이 합금은 해양 및 고압 환경에서 내식성과 안정성이 뛰어나다는 평가를 받고 있습니다.
구리 밀도에 영향을 미치는 요인
구리 및 그 합금의 실제 밀도에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다:
- 온도: 구리는 열팽창의 원리를 따릅니다. 온도가 상승함에 따라 부피가 팽창하고 밀도가 약간 감소합니다..
- 합금 원소: 원자 질량과 부피가 다른 원소를 추가하면 합금의 전체 밀도가 크게 달라집니다.
- 다공성: 재료 내부의 공극이나 틈(다공성)으로 인해 측정된 실제 밀도가 이론 밀도보다 낮아질 수 있습니다.
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구리의 밀도를 계산하는 방법
구리 부품의 밀도를 결정하려면 두 가지 값만 있으면 됩니다. mass 및 그 볼륨. 이 방법은 모양이 일반 또는 불규칙.
방법 1: 아르키메데스 원리(불규칙한 도형의 경우)
구리 조각이 구부러지거나 복잡한 형상을 가지고 있을 때 사용합니다.
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공기 중 부품의 질량을 측정합니다.
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물에 완전히 담근 후 물속에서 겉보기 질량을 측정합니다.
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두 측정값의 차이는 변위된 물의 양을 결정하는 데 사용됩니다.
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질량을 계산된 부피로 나누어 밀도를 구합니다.
주물, 곡면, 표준 형상이 없는 부품에 적합합니다.
방법 2: 직접 측정(일반 도형의 경우)
부품의 모양이 표준인 경우에 사용합니다.
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질량을 측정합니다.
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캘리퍼스 또는 마이크로미터를 사용하여 길이, 너비, 높이 또는 지름과 같은 치수를 측정합니다.
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적절한 기하학적 공식을 사용하여 부피를 계산합니다.
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질량을 부피로 나누어 밀도를 구합니다.
구리 막대, 플레이트, 블록, 실린더 및 명확한 치수의 가공 부품에 적합합니다.
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구리 밀도와 다른 금속의 밀도 비교
구리 (8.96g/cm³)는 일반적으로 사용되는 재료 중 적당히 밀도가 높은 금속으로 간주됩니다.
| 일반 금속 | 밀도(약. g/cm³) | 구리에 대한 상대적 특성 |
| 알루미늄(Al) | 2.70 | 빛: 구리보다 약 70% 가볍습니다. |
| 아연(Zn) | 7.14 | 더 가벼워집니다: 황동의 주요 구성 요소입니다. |
| 철(Fe) | 7.87 | 약간 더 가벼워졌습니다: 일반적인 구조 재료입니다. |
| 구리(Cu) | 8.96 | 벤치마크: 적당히 높은 밀도. |
| 은(Ag) | 10.49 | 무겁습니다: 구리보다 약 17% 더 무겁습니다. |
| 납(Pb) | 11.34 | 무겁습니다: 구리보다 훨씬 밀도가 높습니다. |
구리 밀도의 실제 응용
구리의 비밀도는 단순한 데이터 포인트가 아니라 직접적으로 실용적인 가치 질량, 부피, 무게 계산과 직접적으로 관련된 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
- 무게 및 하중 계산: 밀도에 따라 대형의 최종 무게가 결정됩니다. 전기 시스템 (변압기 및 고전력 케이블 등) 구조적 지원 및 운송 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 구조적 안정성: For 배관 및 배관 설치 시 구리와 그 합금의 밀도는 유체로 채워질 때 시스템의 총 구조적 하중을 계산하는 데 매우 중요합니다.
- 순도 및 품질 관리: 밀도는 다음을 위한 핵심 도구입니다. 합금 식별 및 순도 검사. 밀도를 정밀하게 측정함으로써 제조업체는 재료가 조성 및 순도에 대한 정확한 사양을 충족하는지 확인할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
다음은 구리 밀도 및 관련 재료 특성에 관한 가장 일반적인 질문에 대한 답변입니다:
구리의 상대 밀도는 얼마인가요?
구리 상대 밀도 는 4°C에서 물의 밀도에 대한 구리의 밀도 비율입니다. 물의 밀도는 대략 1.0g/cm³구리의 상대 밀도는 약 8.9. 상대 밀도는 차원이 없는(단위가 없는) 숫자입니다.
고철 구리의 밀도는 얼마인가요?
밀도 구리 스크랩 은 형태와 압축 수준에 따라 달라집니다. 순수하고 압축된 구리 블록을 가리키는 경우, 밀도는 약 8.9g/cm³로 순수 구리에 가깝습니다. 느슨하고 압축되지 않은 스크랩(전선 묶음 또는 부스러기 등)을 가리키는 경우 측정된 겉보기 밀도 는 내부 공극으로 인해 현저히 낮아집니다.
가장 밀도가 높은 세 가지 금속은 무엇인가요?
현재 과학적 측정에 따르면 가장 밀도가 높은 세 가지 원소 금속은 다음과 같습니다:
- 오스뮴(Os): 밀도는 약 22.59g/cm³
- 이리듐(Ir): 밀도는 약 22.56g/cm³
- 플래티넘(Pt): 밀도는 약 21.45g/cm³
전선이 가벼운 알루미늄이 아닌 구리로 만들어진 이유는 무엇인가요?
알루미늄은 가볍지만 구리는 전기 전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하며 산화에 대한 저항성이 높습니다. 이러한 특성으로 인해 구리는 대부분의 전력 전송 및 전자 애플리케이션에 선호되는 소재입니다.
결론
구리의 밀도(대략 8.96g/cm³)는 중요한 엔지니어링 소재로서의 역할을 정의하는 핵심 속성입니다. 구리 합금의 밀도는 조성에 따라 크게 달라지며 온도, 다공성, 합금화가 주요 영향을 미치는 요소입니다. 구리와 그 합금의 밀도에 대한 정확한 지식은 정확한 재료 수량 계산, 구조적 중량 관리, 전기 효율 및 무결성 보장에 매우 중요합니다.
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