Плотность свинца 420 с

Плотность свинца, теплопроводность и удельная теплоемкость свинца Pb

В таблице приведены физические свойства свинца: плотность свинца d, удельная теплоемкость C_p, температуропроводность a, теплопроводность λ, удельное электрическое сопротивление ρ в зависимости от температуры (при отрицательных и положительных температурах — в интервале от -223 до 1000°С).

Плотность свинца зависит от температуры — при нагревании этого металла его плотность снижается. Уменьшение плотности свинца объясняется увеличением его объема при росте температуры. Плотность свинца равна 11340 кг/м 3 при температуре 27°С. Это довольно высокая величина, сравнимая, например, с плотностью технеция Tc и тория Th.

Плотность свинца намного больше плотности таких металлов, как олово (7260 кг/м 3 ), алюминий (2700 кг/м 3 ), хром (7150 кг/м 3 ) и других распространенных металлов. Однако свинец не самый тяжелый металл. Если, к примеру, положить кусочек свинца в чашку с ртутью или с расплавленным таллием Tl, то он будет плавать на их поверхности.

Свинец начинает плавиться при температуре 327,7°С. При переходе его в жидкое состояние плотность свинца снижается скачкообразно и при температуре 1000 К (727°С) плотность жидкого свинца составляет уже 10198 кг/м 3 .

Удельная теплоемкость свинца равна 127,5 Дж/(кг·град) при комнатной температуре и при нагревании его до температуры плавления — увеличивается. Например, удельная теплоемкость свинца при температуре 280°С составляет величину около 140 Дж/(кг·град). Теплоемкость свинца в жидком состоянии при нагревании, наоборот — уменьшается и при температуре более 1000 К также равна 140 Дж/(кг·град).

Теплофизические свойства свинца в зависимости от температуры

t, °С →	-223	-173	-73	27	127	227	327	327,7	527	727
d, кг/м 3	—	11531	11435	11340	11245	11152	11059	10686	10430	10198
Cp, Дж/(кг·град)	103	116,8	123,2	127,5	132,8	137,6	142,1	146,4	143,3	140,1
λ, Вт/(м·град)	43,6	39,2	36,5	35,1	34,1	32,9	31,6	15,5	19,0	21,4
a·10 6 , м 2 /с	35,7	29,1	24,3	24,3	22,8	21,5	20,1	9,9	12,7	15,0
ρ·10 8 , Ом·м	2,88	6,35	13,64	21,35	29,84	38,33	47,93	93,6	102,9	112,2

Среди множества распространенных металлов свинец обладает относительно невысокой удельной теплоемкостью при комнатной температуре. Для примера, теплоемкость стали равна 440…550, чугуна — 370…550, меди — 385, никеля — 444 Дж/(кг·град). Следует отметить, что теплоемкость тяжелых металлов в общем случае не высока. Отмечается такая зависимость: чем плотнее металл, тем ниже его удельная теплоемкость.

Температуропроводность твердого свинца при его нагревании уменьшается, а жидкого — увеличивается. Теплопроводность свинца равна 35,1 Вт/(м·град) при комнатной температуре. Свинец при нормальной температуре имеет довольно низкую теплопроводность — почти в 7 раз меньше теплопроводности алюминия и в 11 раз ниже теплопроводности меди. Зависимость теплопроводности свинца от температуры следующая: при его нагревании до температуры плавления теплопроводность свинца уменьшается, а теплопроводность жидкого свинца при повышении температуры — растет.

Источник

Плотность свинца

Плотность свинца.

Плотность свинца:

Плотность – скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ.

ρ = m / V , где m – масса тела, V – его объём.

Плотность свинца (ρ) составляет*:

• 11,34 г/см 3 (при 20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело),
• 10,66 г/см 3 (при температуре плавления 327,46 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость).

Необходимо иметь в виду, что плотность металлов может изменяться в зависимости от условий окружающей среды (температуры и давления). Точное значение плотности металлов в зависимости от условий окружающей среды (температуры и давления) необходимо смотреть в справочниках.

Иные сведения о плотности:

* Плотность свинца согласно [3] и [4] составляет 11,3415 г/см 3 (при 0 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) и 11,336 г/см 3 (при 20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) соответственно, а также 10,686 г/см 3 (при 327,4 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость).

Источник

«РОСАТОМ» — НИЯУ МИФИ

ГОЛОВНОЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ДАННЫХ

База данных по теплофизическим свойствам жидкометаллических теплоносителей перспективных ядерных реакторов

Теплофизические свойства жидкого cвинца и эвтектического сплава свинца и висмута

Раздел составлен по работам [17, 18, 19, 20, 21, 32, 43, 44, 47÷49], большая часть текста заимствована из [18].

Основные теплофизические константы свинца
Атомная масса	207,2
Атомный номер	82
Температура плавления	600,8 К
Температура кипения при атмосферном давлении	2018 К
Теплота плавления	24,7 кДж/кг
5,12 кДж/моль
Теплота испарения при атмосферном давлении	865,8 кДж/кг
179,4 кДж/моль
Изменение объёма при плавлении	+3,6 %
Критическая температура	5000±200 К
Критическое давление	180± 30 МПа
Критическая плотность	3250±100 кг/м 3
Сжимаемость	z = PkVk/RTk = 0,276

Основные теплофизические константы висмута
Атомная масса	209
Атомный номер	83
Температура плавления	544 К
Температура кипения при атмосферном давлении	1825 К
Теплота плавления	50,15 кДж/кг
10,48 кДж/моль
Теплота испарения при атмосферном давлении	857 кДж/кг
179,1 кДж/моль
Изменение объёма при плавлении	-3,3 %
Критическая температура	5100±200 К
Критическое давление	150 МПа
Критическая плотность	2660±200 кг/м 3
Сжимаемость	z = PkVk/RTk = 0,278

Основные теплофизические константы эвтектического сплава свинца с висмутом
Атомная масса	208,2
Температура плавления	398 К
Температура кипения при атмосферном давлении	1911 К
Теплота плавления	38,9 кДж/кг
8,09 кДж/моль
Теплота испарения при атмосферном давлении	862 кДж/кг
179,2 кДж/моль
Изменение объёма при плавлении	≈+0,5 %
Массовые доли	44,5/55,5
Мольные доли	43,7/56,3

Далее соотношения даны в следующих единицах: T в К; t в ° C; ρ в кг/м 3 ; Сp в Дж/(кг·К); λ в Вт/(м·К); a в м 2 /с; ν в м 2 /с ; σ в Н/м; ρ_е в Ом·м. Погрешности показаны в конце раздела.

Плотность свинца Для расчетов рекомендуется аппроксимационная формула кг/ м 3 :

ρ = [(11,42±0,01) -(12,42±0,12)10 –4 T ] ·10 3 (1)

Плотность сплава свинец-висмут Плотность сплава свинец-висмут эвтектического состава (Pb -45.4%, Bi — 55.4% по массе) рассчитана по закону аддитивности и может быть аппроксимирована формулой. кг/ м 3 : ρ = [(11,05±0,01) –(12,49±0,12)·10 –4 T]·10 3 (2)

Теплоемкость сплава свинец-висмут В справочном материале по теплофизическим свойствам расплавленных материалов, подготовленном группой специалистов ЭНИН Никольским и др. [18], даются следующие значения теплоемкостей: Висмут 0,036 ккал/(кг·К) = 150,6 Дж/(кг·К) Свинец 0,0352 ккал/(кг·К) = 147,3 Дж/(кг·К) Эвтектический сплав 147,3 Дж/(кг·К), Если воспользоваться законом аддитивности, то из этих данных для сплава должно быть значение 149,1 Дж/(кг·К),

Анализ данных по теплопроводности методами статистики невозможен из-за отсутствия информации в оригинальных работах. В [18] обобщения сделаны на основе сравнения результатов различных авторов с теоретической зависимостью таплопроводности от температуры (λ(Т) = LT/ρ_e(T)), которая следует из закона Видемана-Франца при использовании теоретического значения числа Лоренца (L = 2.443·10 -8 Вт·Ом/K 2 ). Здесь ρ_e(T)-удельное электросопротивление жидкого металла при температуре Т. Среднее значение теплопроводности, полученное статистической обработкой результатов около температуры кристаллизации авторы [18] оценивают значением 15,8 ±1,3 Вт/(м·К) и для использования рекомендуют соотношение Пауэлла [3]:

λ = 15,8 + 108·10 -4 (Т-600,4), Вт/(м·К) (3)

Экстраполяция этого соотношения на область высоких температур дает хорошее согласие в пределах экспериментальных погрешностей с данными Банчилла, Филиппова [17]. Первые измерения теплопроводности сплава PbBi были выполнены Брауном, Биениасом в 20-х годах. Позже были опубликованы справочные таблицы специалистов ЭНИН — Никольский и др. и измерения Кржижановского (теплопроводность и электрическое сопротивление). Учитывая близость атомных весов компонентов сплава, их процентных долей по массе и объемных долей (Pb-0,491, Bi-0,509) можно сделать оправданные оценки теплопроводности по закону аддитивности. Другие расчетные оценки были выполнены Кирилловым в соответствии с теорией Одолевского и предложения Новикова. Наиболее надежными по [18] являются совпадающие данные, которые могут быть аппроксимированы формулой:

λ = 11+9,9·10 -3 (Т-397)(4)

Аппроксимирующая формула для коэффициента кинематической вязкости свинца из справочных данных для t = 400-700 ° С, представленных в [3, 17], имеет вид:

ν = (43,8–7,57·10 –2 t+0,467·10 –4 t) 2 10 –8 ±1,2% (5)

Однако, она дает неверные результаты при экстраполяции на более высокие температуры (>800 ° С). Более предпочтительна формула, которая получена из обработки тех же данных [3, 17] в других координатах:

ν = [15,87·10 3 /T-2,65]10 –8 ,(6) где Т в [K], ν в м 2 /c.

Для сплавов свинца с висмутом, по своим термодинамическим свойствам близким к идеальным, предложено большое количество формул, связывающих вязкость сплава, состав его и вязкость компонентов. Эти зависимости представлены формулой:

на месте f(μ) могут стоять μ, ν, 1/μ, 1/ν, lgμ, lgν, на месте f(μ_i) соответствующие вязкости компонентов, N_i -молярные или объемные доли. Эти выражения носят эмпирический характер. Аддитивность μ наблюдалась во многих сплавах, где теплота смешения (ΔH) компонентов мала и свойства компонентов близки:

Справочные данные[3, 17] аппроксимируются зависимостью:

ν· = [68,9-0,126Т+6,95·10 -5 Т 2 ] 10 -8 (9)

Однако, если справедлив для кинематической вязкости закон аддитивности, то формула должна иметь вид:

ν· = 10 -8 [12,88·10 3 /T-1,89](10)

Пока причины расхождений значений, получаемых по формулам (9) и (10) не выяснены, рекомендуется использовать формулу (8)

Зависимость поверхностного натяжения от температуры веществ, для диапазона температур вдалеке от критической точки, является линейной

где σ_m , T_m — поверхностное натяжение и температура в точке плавления. Значения σ_m, dσ/dT по данным справочника Ниженко и др. [23] для Pb и Bi находятся в следующих пределах: свинец σ_m = 410÷470 Н/м; висмут σ_m = 360÷390 Н/м;

Поверхностное натяжение чувствительно к наличию примесей в жидкости и паре. При отборе данных использовались сведения последних публикаций [23].

σ(Pb) = 446 – 0,0640(T — 600)(11) σ(Bi) = 375 – 0,0766(T — 545)(12)

Близость поверхностных натяжений чистых компонентов позволяет использовать правило аддитивности для вычисления σ (сплава PbBi):

σ(PbBi) = 416 – 0,0703(T — 398) (13) Этот результат подтверждается прямыми измерениями в [23].

Удельное электрическое сопротивление

Температурная зависимость ρ_e (удельное электрическое сопротивление) жидкого свинца линейна. На основании анализа ряда работ и своих собственных измерений авторы обзора [20] обобщили результаты для интервала температур 600÷1200 К соотношением:

ρ_e = [(65,73 ± 0,15) + (4,65 ± 0,05)·10 -2 T]10 -8 (14)

Для температур 1100 — 2400 К можно воспользоваться формулой из работы [17]

ρ_e = [-84,5 + 0,3655T – 2,135·10 -4 T 2 + 4,77·10 -8 T 3 ] 10 -8 (15)

Результаты обобщения [18] по удельному сопротивлению висмута описываются формулой:

ρ_e = [(97,45±0,8) + (5,70 ± 0,12)·10 –2 T] 10 -8 (16)

Удельное электрическое сопротивление сплава свинца с висмутом

Используя закон аддитивности из формул (14)÷(16), получим:

ρ_e = [(83,3 ± 0,5) + (5,23 ± 0,09)·10 -2 T] 10 -8 (17) Экспериментальные данные практически совпадают со значениями, вычисленными по этой формуле.

Давление насыщенных паров

В монографии Несмеянова [24] рекомендуется соотношение:

Исследования показали, что в парах Bi находится значительное количество двухатомных молекул Bi₂, доля которых при 600 0

20%. При измерении температуры происходит и изменение состава пара.

Приближенные соотношения (±10%) для давлений насыщенных паров имеют вид.

Давление насыщенных паров для свинца:

при T T>1000 K lgP(Па) = 9,844–9804/T(19)

Давление насыщенных паров для висмута:

при T где Р_Pb, Р_Bi — давление насыщенного пара над чистыми компонентами; N_Pb, N_Bi — мольные доли компонентов в сплаве — (N_Pb = 0,553; N_Bi = 0,447).

Проведенный в [18] анализ теплофизических свойств свинца и сплава свинец-висмут эвтектического состава показал достаточно удовлетворительную точность описания по отношению к экспериментальным данным по следующим свойствам: — плотность — (± 0,2%) — теплоемкость — (± 0,2%) — вязкость — (± 1,5%). Расходятся данные разных исследователей по: — теплопроводности — (± 15%) — поверхностному натяжению — (± 15%) — давлению паров элементов — (± 10%).

В таблицах ниже представлены сводные данные о теплофизических свойствах свинца и эвтектического сплава свинец-висмут.

Источник

Плотность свинца 420 с

В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.

Вещество	Плотность в твёрдом состоянии*, г/см 3	Температура плавления, °C	Удельная теплота плавления, кДж/кг
Алюминий	2,70	660	380
Медь	8,90	1083	180
Свинец	11,35	327	25
Серебро	10,50	960	87
Цинк	7,10	420	120

* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твёрдом состоянии.

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Кольцо из серебра нельзя расплавить в алюминиевой посуде.

2) Алюминиевая проволока утонет в расплавленном цинке.

3) Для плавления 3 кг цинка, взятого при температуре плавления, потребуется такое же количество теплоты, что и для плавления 2 кг меди при её температуре плавления.

4) Свинцовый шарик будет плавать в расплавленной меди при частичном погружении.

5) Плотность алюминия почти в 3 раза больше плотности меди.

1. Верно. Температура плавления серебра равна 960°С, температура плавления алюминия составляет 660°С. Значит, серебро нельзя расплавить в алюминиевой посуде.

2. Неверно. Плотность алюминия равна 2,7 г/см 3 , плотность цинка — 7,1 г/см 3 . Значит, алюминиевая проволока не утонет в расплавленном цинке.

3. Верно. Для плавления 3 кг цинка потребуется теплоты, для плавления 2 кг меди необходимо теплоты.

4. Неверно. Плотность свинца равна 11,35 г/см 3 , меди — 8,9 г/см 3 . Значит, свинцовый шарик утонет в расплавленной меди.

5. Неверно. Плотность алюминия меньше плотности меди.

Источник