На Земле впервые создана металлическая вода. Она оказалась золотой
Большинству людей, хоть что-то понимающих в физике и технике, может показаться удивительным, что вода, которая может ударить током, на самом деле является изолятором.
Все дело в примесях. Вода из-под крана проводит электрический ток благодаря содержащимся в ней солям. Дистиллированная же вода имеет свойства диэлектрика, потому что молекулы воды сами по себе электрически нейтральны.
Соответственно, чтобы сделать дистиллированную воду проводником, нужно изменить ее структуру таким образом, чтобы в ней появились свободные электроны.
Этого можно добиться, сжимая воду под давлением около 48 мегабар. По сути, таким образом можно «выдавить» электроны из молекул воды. Однако такое давление ни в лабораторных, ни в производственных условиях недостижимо. Оно, к сожалению, может существовать только в ядрах очень больших планет или звезд.
Другой способ наделить воду свободными электронами – отдать ей чужие. Этим и занялась команда исследователей, работающая на установке BESSY II в Берлине.
Установка для получения металлической воды.
Фото HZB.
Необычный эксперимент объединил 11 научных институтов разных стран мира. Ученые решили подарить воде электроны щелочных металлов, которые легко отдают их со внешних оболочек своих атомов.
Проблема состояла в том, как соединить воду со щелочным металлом, чтобы он поделился с ней своими электронами. Ведь в обычных условиях щелочные металлы, попадая в воду, шипят, воспламеняются и даже взрываются. Поэтому исследователи не стали погружать металл в воду, а нанесли тонкий слой воды на щелочной металл.
Внутри вакуумной камеры из сопла капал сплав натрия и калия. Поясним, что оба эти металла при комнатной температуре находятся в жидком состоянии. Затем в камеру по трубам подавался водяной пар. Он осаждался чрезвычайно тонким слоем на металлические капле.
Последовательность образования металлической воды на капле натрий-калиевого сплава. Она окрашивается в золотой цвет по мере того, как электроны и катионы металлов перемещаются в слой воды.
Фото HZB.
Электроны и катионы (атомы, лишенные электронов) металлов перетекали из капель в наружный слой воды. В итоге получалась проводящая электричество вода. То есть вода из диэлектрика (плохо проводящего ток) превратилась в металл.
Полученный образец короткоживущей металлической воды ученые изучили с помощью оптической и синхротронной рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Анализ подтвердил, что вода стала металлом.
Результаты любопытного исследования были опубликованы в журнале Nature.
Ранее мы писали о том, как физики согнули в дугу волокно изо льда, как ученые ННГУ создали девятислойный кремний, который в 100 раз лучше излучает свет. А еще мы рассказывали, как физики вырастили гибкие, как резина, алмазы. О, наука, спасибо тебе за всю эту «магию»!
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Осмий и иридий
Осмий и иридий – представители металлов платиновой группы, имеют почти одинаковую плотность. В своем чистом виде в природе встречаются невероятно редко, а чаще всего – в сплаве друг с другом. Иридий по природе своей обладает высокой твердостью, из-за чего плохо поддается металлообработке, как механической, так и химической.
Осмий и иридий обладают наивысшей плотностью
Активно применять иридий в промышленности стали сравнительно недавно
Раньше его использовали с осторожностью, поскольку его физико-химические характеристики были изучены не до конца. Теперь иридий используют даже в изготовлении ювелирных изделий (в качестве инкрустаций или в сплаве с платиной), хирургических инструментов и деталей для сердечных стимуляторов
В медицине металл просто незаменим: его биопрепараты могут помочь побороть онкологию, а облучение его радиоактивным изотопом может остановить процесс роста раковых клеток.
Две трети добываемого в мире иридия уходит в химическую промышленность, а остальное распределяется между другими отраслями производства – напыления в металлургической индустрии, товарах народного использования (элементы перьевых ручек, ювелирные изделия), медицине при производстве электродов, элементов кардиостимуляторов и хирургических инструментов, а также для улучшения физико-химических и механических свойств металлов.
Твёрдость иридия по шкале Мосса – 5
Осмий – серебристо-белый металл с голубоватым отливом. Он был открыт позже иридия на год, а сейчас его нередко находят в железных метеоритах. Помимо высокой твёрдости, осмий отличается своей дороговизной – 1 грамм чистого металла оценивается в 10 тысяч долларов. Еще одной его особенностью считается его вес – 1 литр расплавленного осмия равен 10 литрам воды. Правда, ученые еще не нашли применения этому свойству.
Из-за редкости и высокой стоимости осмий задействуется только там, где никакой другой металл не может быть использован. Широкого применения ему так и не нашли, да и нет смысла в поисках, пока поставки металла не станут регулярными. Сейчас осмий используется для изготовления инструментов, требующих высокой точности. Изделия из него почти не изнашиваются и обладают значительной прочностью.
Показатель твёрдости осмия достигает 5.5
Плотность нержавейки
Плотность вещества вычисляется делением массы объекта на его объем. Такие вычисления для всех популярных человеку веществ уже выполнены, и метрологические службы иногда повторяют и уточняют эти измерения. В работе перед людьми становится иная фактическая задача: зная материал, из которого сделано изделие, определить его массу.
Плотность вещества также называют удельной массой (или, в бытовых условиях, удельным весом) — т. е. массой сплошного физического тела сделанного из этого вещества и содержащего единичный объем.
Нужно сказать, что, применяя термин «масса», в 99% случаев люди имеют дело с весом — силой притяжения физического тела к Земля. А дело все в том, что для определения массы тела в строгом физическом смысле требуется не простое оборудование, доступное лишь в крупных научных центрах. Для использования на практике во многих случаях достаточно обыкновенных, больше или меньше точных весов, применяющих гравитацию Земли и пружины, либо рычаги и обычные гири, либо пьезоэлектрические элементы.
В работе, чтобы высчитать вес погонного или кв.м. металлического проката применяют удельную массу, или плотность материала, из которого он сделан. В справочниках по сортаменту металлического проката среди ключевых параметров каждого сорта в первую очередь указывается масса погонного или кв.м. и значение плотности, использованное при вычислениях.
Но следует понимать, что данные в справочнике рассчитываются на основании типовой плотности стали, практически всегда это 7,85 т/м 3 . В то же время практическая плотность стали определенной марки зависит от состава и удельного количества присадок и колеблется от 7,6 до 8,8 т/м 3 .
Это может дать погрешность до 10% в большую или в меньшую сторону для изделия, выполненного из облегченного либо, наоборот, очень тяжёлого сплаваю. Для небольшого количества металла разница будет мала, и ею можно будет пренебречь. Но для трудных изделий, применяющих значительные объемы металла, понадобятся более правильные расчеты.
https://youtube.com/watch?v=eN9Y_AqExdI
Масса понадобится при формировании заявки на закупку металла. На основе плотности данного сплава делают исправление справочных значений массы одного погонного или кв.м., и дальше в расчетах применяют уже уточненное значение.
Характеристики самого плотного металла
Ученые сошлись во мнении, что, несмотря на практически одинаковую плотность, иридий совсем чуть-чуть уступает самому тяжелому металлу. Однако полностью физико-химические свойства этих двух элементов пока не изучены.
Редкостью и трудозатратностью добычи обусловлена стоимость осмия – в среднем от $15 000 за грамм. Он внесен в группу платиновых и условно считается благородным, однако название металла противоречит статусу: по-гречески «осме» значит «запах». Из-за высокой химической активности осмий пахнет смесью чеснока или редьки с хлором.
Температура плавления самого тяжелого металла – 3033 °C, а кипит он при 5012 °C.
Застывая из расплава, осмий образует красивые кристаллы с интересным сине- или серебристо-голубым отливом. Но, несмотря на красоту, для изготовления драгоценных аксессуаров он не подходит, так как не обладает свойствами, необходимыми ювелирам: ковкостью и пластичностью.
Элемент ценен только из-за особой прочности. Сплавы, в которые добавляют совсем малые дозы самого тяжелого металла, становятся невероятно износостойкими. Обычно им покрывают узлы, подвергающиеся постоянному трению.
История открытия
1803—1804 годы стали для самого тяжелого металла поворотными: именно в это время его открытие проходило практически в условиях соревнований.
Сначала английский химик Смитсон Теннант и его ассистент Уильям Хайд Уолластон, совершившие не одно важное открытие, обнаружили в процессе эксперимента с платиновыми рудами и азотной и соляной кислотами необычный осадок с характерным запахом и поделились своей находкой с другими. Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента
Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым
Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента. Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым.
Однако и Теннант не спал: он продолжал свои исследования и не упускал из виду опыты французов. В итоге Смитсон добился более конкретных результатов и в официальном документе, отправленном Лондонскому королевскому обществу, указал, что разделил птен на два родственных элемента: иридий («радуга») и осмий («запах»).
Где применяют
Список сфер применения довольно обширен: авиация, военная и ракетная техника, аэрокосмическая промышленность, медицина. Хотя производители оружия уже задумываются, чем можно заменить самый тяжелый в мире металл, так как осмий слишком трудно обрабатывать.
Почти половина мировых запасов самого тяжелого металла отдана на нужды химической промышленности. Им окрашивают живые ткани под микроскопом, обеспечивая их сохранность. Кроме того, его применяют как краситель при росписи фарфора.
Изотопы самого тяжелого металла используют для изготовления тары для хранения ядерных отходов.
Места природного залегания
В чистом виде осмий обнаружить практически нереально. Обычно этот тяжелый элемент встречается в соединении с иридием. Вещество содержится в месторождениях платиновых руд и на месте падения или в самих попавших на Землю метеоритах.
Что такое удельный вес
Удельным весом называют плотность, умноженную на ускорение свободного падения (силу тяжести) или отношение веса тела к его объёму. Путать его с плотностью недопустимо. Однако часто это происходит из-за смешения понятий массы и веса. Вес тела, а следовательно и удельный вес, изменяется в зависимости от силы тяжести. Он не является постоянной величиной. В зависимости от места, где находится предмет, он имеет разные значения. Эта физическая величина будет разной даже в разных точках Земли. Ускорение свободного падения на экваторе больше, чем на полюсах. Масса и плотность постоянны.
К примеру, можно вычислить удельный вес серебра. На Земле эта величина будет составлять 10500 кг/м³ (плотность чистого металла). Умножив на 9,81м/с 2 (сила тяжести), можно получить 103005 Н/м³. А на Луне 10500 кг/м³ умножается на 1,62м/с 2 (сила тяжести на Луне). Результат уже другой — 17,01Н/м³. В кабине корабля, вращающегося вокруг Земли — невесомость, ускорение равно нулю. Следовательно, и вес любого материала здесь ноль.
Все значения будут разными. Самое большое значение будет в первом случае, потому что на Земле ускорение свободного падения имеет самое большое значение. В невесомости вещь не весит ничего. Плотность одного и того же материала в любом месте будет одинаковой. Она является константой.
Для того, чтобы составить таблицы удельного веса металлов на различных планетах (или в других условиях), необходимо знать ускорение свободного падения и плотность.
Платина
Этот элемент был известен с незапамятных времен, однако в Европе, в чистом виде, он был получен в начале 19 века. Платина – это благородный металл, стоимость которого раньше в 2,2 раза превышает стоимость золота. Это было связано с очень малым количеством платины в мире. На один килограмм желтого металла приходится около 30 грамм платины. На данный момент времени стоимость золота заметно больше. Это связано с химическими и физическими свойствами металла.
Платина — необычайной красоты бело-серебристый металл, который так же, как и золото занимает ведущее место среди металлов
Самой важной чертой данного металла является его прочность. Поэтому ювелирные изделия из платины не изнашиваются
В России существуют следующие пробы платины — 950,900, 850. Ювелирное изделие из платины содержит около 95% чистой платины, а изделие из золота — 750 пробы, 75% золота.
Благодаря высокому содержанию, этот металл практически невозможно поцарапать. Именно поэтому он так широко используется в промышленности. А вот с золотом совсем другая история. Еще одной причиной выступает тот факт, что все золотовалютные фонды стран состоят из золота. Это практика складывалась веками и теперь просто бессмысленно тратить десятилетия на реформирования хорошо работающей системы.
Удивительным считается тот факт, что платину, в определенный промежуток времени, считали отходами при добыче золота, которые сразу же выбрасывались.
Оценив плотность вышеуказанных металлов, захотелось узнать, что все-таки будет тяжелее, золото, которое останется непревзойденным лидером, или же платина. Плотность платины составляет 21,45 грамм на сантиметр кубический. Из этого можно сделать вывод о том, что платина тяжелее желтого металла. Поэтому ювелирное изделие из платины весит больше, чем из золота.
Топ-10 самых тяжелых металлов в мире
Предлагаю ознакомиться с элементами согласно их рейтингу.
Тантал
Считается редким и не очень тяжелым металлом, он обладает плотностью 16,65 г/см³. Его используют хирурги – он практически не поддается разрушению и ржавчине, легок в обработке.
Уран
Плотность урана – 19,07 г/см³. Его основное отличие от собратьев – природная радиоактивность. В процессе трансформации, которые претерпевают атомы урана, вещество превращается в другой излучающий элемент. Цепочка превращений состоит из 14 этапов, один из них – преобразование в радий, последняя стадия – образование свинца. Правда, для полного перехода урана в свинец понадобится не один миллиард лет.
Вольфрам
Вольфрам (19,25 г/см³) в шутку называют идеальным кандидатом для подделки золотых слитков. Это самый тугоплавкий материал, температура плавления приближена к фотосфере Солнца – 3422 °C. Поэтому он лучше всего подходит для спиралей в лампах накаливания.
Золото
Плотность золота – 19,3 г/см³. Мягкое, тягучее, обладающее хорошей тепло- и электрической проводимостью, оно не боится химического воздействия. Золото находится не только на поверхности Земли. В 5 раз больше его содержится в ядре планеты.
Плутоний
Этот элемент – одна из ступеней радиоактивного преобразования урана. В недрах планеты он тоже есть, но в мизерных количествах. Плотность его составляет 19,7 г/см³. Из-за своей радиоактивности плутоний всегда теплый, при этом плохо проводит ток и тепло.
Нептуний
Это еще одно детище урана, полученное в ходе ядерных реакций. Плотность – 20,25 грамм на кубический сантиметр. Нептуний довольно мягкий и ковкий материал, который медленно вступает в реакцию с воздухом и водой.
Рений
Рений – еще один тугоплавкий, ковкий, стойкий к окислению элемент. Температура плавления – 2000 °C. В общей сложности мировые запасы элемента составляют примерно 17 000 тонн. Плотность рения – 21,03 г/см³. Его используют в медицине, ювелирном деле, вакуумной технике, электронных приборах и металлургии.
Платина
Платина – хоть и не самый тяжелый металл, но довольно близок к этому – 21,45 г/см³. Она используется не только ювелирами, но и хирургами, специалистами в области инвестиций, в химической и стекольной промышленности, автомобильном деле, биомедицине и электронике. Платина исключительно вынослива, а изделия из нее трудно поцарапать. Этот элемент встречается в 30 раз реже золота.
Осмий
Плотность 22,6 г/см³ – самый тяжелый в мире металл, он твердый, но довольно ломкий. Как его ни нагревай, свой блеск и серо-голубоватый оттенок он не потеряет ни при каких условиях. Его трудно обрабатывать, в основном залегает в местах падения метеоритов.
Иридий
Разница между иридием и осмием по плотности – в сотых частях грамма. Иридий тугоплавкий, относится к редким, драгоценным. Не взаимодействует с кислотами, воздухом и водой. Применяется для контроля сварочных швов, а в палеонтологии и геологии используется в качестве индикатора слоя, сформировавшегося после падения метеорита.
Что представляют собой
Термин «тяжелые металлы» еще двести лет назад пытался ввести в научный оборот немецкий химик Лео Гмелин.
Однако в номенклатуре Международного союза, курирующего вопросы теории и практики химии (IUPAC), такое подразделение отсутствует.
Промышленность
В академических и промышленных кругах циркулирует четыре десятка критериев, по которым металл признается тяжелым.
Самые популярные основания:
- Атомный номер выше 50.
- Плотность 5+ г/см3.
На практике чаще востребован второй критерий.
В соответствии с ним таковыми считаются:
- Традиционные: железо, медь, хром, марганец, кобальт, олово, свинец, никель, цинк.
- Менее известные: кадмий, молибден, вольфрам, сурьма. Плюс экзотика – галлий, теллур.
- И самые коварные – ртуть, таллий, висмут.
На бытовом уровне они считаются токсичными элементами. Подобное отождествление некорректно.
Экология, медицина
У экологов и врачей свои подходы. Для них тяжелыми металлами являются особо значимые (полезные либо опасные) для биологических организмов элементы.
ООН
Суровее критерии Организации Объединенных наций (ООН). В соответствии с ее экологической доктриной, тяжелыми считаются стабильные металлы либо металлоиды, их соединения (особенно соли тяжелых металлов) с плотностью более 4,5 г/см3.
Критерий действует с 1998 года.
Платина, Плотность: 21,45 г/см3
Платина является чрезвычайно редким металлом на Земле со средним содержанием 5 микрограммов на килограмм. Южная Африка является крупнейшим производителем платины с 80% мирового производства, а также небольшим вкладом США и России. Это плотный, пластичный и нереактивный металл.
Помимо символа престижа (ювелирные изделия или любые аналогичные аксессуары), платина используется в различных областях, таких как автомобильная промышленность, где она используется для производства устройств контроля выбросов автомобилей и для переработки нефти. Другие малые области применения включают, например, медицину и биомедицину, оборудование для производства стекла, электроды, противоопухолевые препараты, датчики кислорода, свечи зажигания.
Общие единицы
СИ единица для плотности:
килограмм на кубический метр (кг / м 3 )
Литр и метрические тонны не являются частью системы СИ, но могут использоваться вместе с ней, что приводит к следующим единицам:
- килограмм на литр (кг / л)
- грамм на миллилитр (г / мл)
- метрическая тонна на кубический метр (т / м 3 )
Плотности, использующие следующие метрические единицы, имеют точно такое же числовое значение, одну тысячную значения в (кг / м 3 ). Жидкая вода имеет плотность около 1 кг / дм 3 , что делает любую из этих единиц системы СИ численно удобной для использования, поскольку большинство твердых и жидких веществ имеют плотность от 0,1 до 20 кг / дм 3 .
- килограмм на кубический дециметр (кг / дм 3 )
- грамм на кубический сантиметр (г / см 3
1 г / см 3 = 1000 кг / м 3
- мегаграмм (метрическая тонна) на кубический метр (Мг / м 3 )
В обычных единицах США плотность может быть выражена в:
- Avoirdupois унция на кубический дюйм (1 г / см 3 ≈ 0,578036672 унции / куб. Дюйм)
- Аввордупуа унция на жидкую унцию (1 г / см 3 ≈ 1,04317556 унций / жидкая унция США = 1,04317556 фунта / флюпинта США)
- Avoirdupois фунт на кубический дюйм (1 г / см 3 ≈ 0,036127292 фунта / куб. Дюйм)
- фунт на кубический фут (1 г / см 3 ≈ 62,427961 фунт / куб фут)
- фунт на кубический ярд (1 г / см 3 ≈ 1685,5549 фунт / куб. ярд)
- фунт на жидкий галлон США (1 г / см 3 ≈ 8,34540445 фунтов / галлон США)
- фунт на бушель США (1 г / см 3 ≈ 77,6888513 фунт / бушель )
- пуля на кубический фут
Императорские единицы, отличные от указанных выше (поскольку имперские галлоны и бушели отличаются от американских), на практике используются редко, хотя и встречаются в более старых документах. Имперский галлон был основан на концепции, что имперская жидкая унция воды будет иметь массу в одну авуардупуа-унцию, и действительно, 1 г / см 3 ≈ 1,00224129 унций на британскую жидкую унцию = 10,0224129 фунтов на британский галлон. Плотность драгоценных металлов предположительно может быть основана на тройских унциях и фунтах, что является возможной причиной путаницы.
Зная объем элементарной ячейки кристаллического материала и его формульную массу (в дальтонах ), можно рассчитать плотность. Один дальтон на кубический ангстрём равен плотности 1,660 539 066 60 г / см 3 .
Самый дорогой металл
Многие люди инвестируют в металлы и одним из самых дорогих сегодня является золото. По курсу за июнь 2020 года, грамм золота стоит около 4000 рублей, тогда как цена той же массы платины еле достигает 2000 рублей. Чуть выше мы уже выяснили, что добывать золото из ртути — это очень дорогой процесс. Поэтому получением золота занимаются работники аффинажных заводов — грубо говоря, они извлекают золота из смесей других металлов.
Так как персонал работает с очень дорогим металлом, в заводах действует строгий контроль. Если у человека, например, есть золотой зуб — охрана всегда проверяет, находится ли он на месте. А то вдруг человек избавится от золотого зуба и решит пронести кусочек драгоценного металла, поместив его в освободившемся пространстве между зубами? В некоторых аффинажных заводах работники проходят внутрь голыми и облачаются в рабочую одежду внутри.
Влияние на экологию
Особо опасные загрязнители биосферы – именно тяжелые металлы. Самая вредная форма соединений – соли.
Пути поступления
Загрязнение биосферы происходит следующими способами:
- Металлургия. Выбросы в процессе плавки, обжига. Вымывание тяжелых веществ из отвалов месторождений либо меткомбинатов водой, выветривание.
- Агросектор. Полив плантаций, удобрение полей илом бытовых стоков либо пестицидами.
- Быт. Использование как топлива торфа, угля, другого сырья.
- Автобаны. Свинцом, цинком, кадмием насыщены обочины автострад.
Свинец
Способы очищения
Почва очищается от такого груза десятилетиями, иногда столетиями.
Концентрация цинка уменьшается наполовину спустя столетие, кадмию требуется вдвое меньше.
Медь исчезает через три столетия, свинец – через десять:
- Токсичные соединения растворяются в воде.
- В почве процесс активируют влажность и растительность.
Флора вытягивает «свои» металлы. Так, лишайники «кушают» цинк, никель, медь.
Самородная медь
Самый стойкий металл
Самым стойким металлом считается иридий — его невозможно растворить ни в одной кислоте. Из-за стойкости, этот металл используется в Международном бюро мер и весов — из него создан эталон килограмма. Этот цилиндр из иридия необходим для того, чтобы у всех стран было единое представление о том, сколько именно должен весить килограмм
Это важно, потому что любое отклонение может стать причиной неисправности в самолётах и кораблях и, впоследствии, серьезной катастрофы.
Также иридий используется при изготовлении денег. Например, в африканской стране Руанде была выпущена иридиевая монета номиналом 10 руандийских франков. Можно сказать, что это самая устойчивая к химическому воздействию монета. Повредить ее можно разве что кину в сосуд со фтором — сильнейшим окислителем. Но разрушительная реакция начнется только при нагревании до 450 градусов Цельсия.
Преонная звезда: 10 ^ 23 кг / м3
Мы вошли в тройку лидеров с объектами, чьи существование не подтверждено, потому что все основано на предположениях и теориях физики. Следовательно, на данный момент упомянутая выше кварковая плазма является самым плотным веществом во Вселенной.
Преонные звезды — это звезды, существование которых возможно (и теоретически должно существовать) по законам физики, но они настолько малы, что мы не можем их обнаружить. Астрофизики считают, что существует космическое явление, с помощью которого определенные субатомные частицы (включая кварки) могут образовывать эти типы звезд. Эти гипотетические звезды имели бы плотность в 47 миллионов раз больше, чем у нейтронной звезды. Другими словами, представьте, что вся масса Солнца сжимается в мяч для гольфа. Это преонная звезда. Однако его существование не доказано. Все гипотетически.
Определение массы изделия
Все современные справочные материалы, ГОСТ и технические условия предприятий скорректированы в соответствии с международной классификацией.
Пользуясь справочными таблицами плотностей различных материалов, легко определить их массу. Это особенно актуально, когда предметы тяжёлые или отсутствуют соответствующие весы. Для этого требуется знать их геометрические параметры. Чаще всего узнать требуется массу предмета в форме цилиндра, трубы или параллелепипеда:
- Металлические прутки имеют форму цилиндра. Зная диаметр и длину, легко узнать массу. Масса равна плотности, умноженной на объём. Находим объём предмета. Он получается умножением площади сечения на длину. Площадь круга, зная диаметр, определить несложно. Диаметр в квадрате умножается на 3,14 (число пи), делится на 4.
- Массу трубы получаем аналогично. При нахождении площади берём разницу между внешним и внутренним диаметром сечения.
- Чтобы определить массу листа, блюма, сляба или прутка прямоугольного сечения, определяем объём, перемножая длину, высоту и толщину. Умножаем на плотность из справочника.
Читать также: Шестеренный насос принцип работы
При таких вычислениях всегда допускается маленькая погрешность, ведь формы не идеальны. На практике ей можно пренебречь. Производители металлоизделий разработали специальные калькуляторы вычисления массы для пользователей. Достаточно ввести уникальные размеры в соответствующие окна и получить результат.
Планковская частица: 10 ^ 96 кг / м3.
И если все уже было недостаточно странно, мы добрались до плотности Планка. Частица Планка — это гипотетическая субатомная частица, которая определяется как миниатюрная черная дыра. И очень миниатюрный. Чтобы «легко» понять это, представим себе эту частицу как протон, но в 13 миллионов квадриллионов раз тяжелее и в несколько триллионов раз меньше.
Это полностью ускользает от нашего понимания. А поскольку черная дыра — это точка в пространстве, плотность которой настолько высока, что она создает гравитацию, из которой не может выйти даже свет, поэтому мы говорим, что частица Планка — это «Миниатюрная черная дыра».
Чёрные дыры во Вселенной
Следует обратить внимание, на то, что сегодня уже открыто. Это чёрные дыры
Возможно, именно эти загадочные объекты могут быть претендентами на то, что самое тяжёлое вещество во Вселенной — их составляющая. Обратите внимание, что гравитация чёрных дыр настолько велика, что свет не может её покинуть.
По предположениям учёных, вещество, затянутое в область пространства времени, уплотняется настолько, что пространства между элементарными частицами не остаётся.
К сожалению, за горизонтом событий (так называется граница, где свет и любой объект, под действием сил гравитации, не может покинуть чёрную дыру) следуют наши догадки и косвенные предположения, основанные на выбросах потоков частиц.
Ряд учёных предполагают, что за горизонтом событий смешиваются пространство и время. Существует мнение, что они могут являться «проходом» в другую Вселенную. Возможно, это соответствует истине, хотя вполне возможно, что за этими пределами открывается другое пространство с совершенно новыми законами. Область, где время поменяется «местом» с пространством. Местонахождение будущего и прошлого определяется всего лишь выбором следования. Подобно нашему выбору идти направо или налево.
Потенциально допустимо, что во Вселенной существуют цивилизации, которые освоили путешествия во времени через чёрные дыры. Возможно, в будущем люди с планеты Земля откроют тайну путешествий сквозь время.
Почему золото и платина больше не самые дорогие металлы
Падение цен на металлы связано с различными факторами. Чтобы понять основные причины, разберём две ценнейших в прошлом драгоценности — золото и платину.
Платина
В первую очередь стоит понять, что цена зависит не только от стоимости добычи и редкости, но и от значимости металла. Например, цены на платину упали после 2015 года, когда произошёл скандал с дизельными двигателями. Оказалось, что они являются крайне вредными для природы. Так политика по отношению к дизелю кардинально изменилась и приоритет вновь отдали бензину.
Тут следует обратиться к компонентам, из которых производятся разные виды двигателей. В дизельных 70-80 % приходится на платину, 18-28 % на палладий, остальное — родий. Бензиновое соотношение же совершенно иное и составляет пропорцию 1:8:1, материалы всё те же.
Вкупе с изменённой политикой, цены на платину начали стремительно падать, а на палладий — расти. Таким образом, уже к 2018 году палладий очень сильно поднялся в цене, а в отдельных городах по всему миру со старых автомобилей стали спиливать катализаторы для извлечения драгоценных металлов.
График продажи палладиума и платины
Золото
С ценами на золото ситуация совершенно иная. Основной причиной падения цен является повышение процентной ставки ФРС. То есть инвестировать в золото стало в разы дороже, а стоимость продажи не изменилась. Также на цену влияет стабильность на фондовом рынке: игроки предпочитают инвестировать в ценные бумаги, а не в золото.
Таким образом, инвесторам невыгодно вкладываться в золото. Единственным крупным покупателем на тот момент являлся Китай, который активно увеличивал свой золотой запас. Связанно это с тем, что в недалёком прошлом восточной стране пришлось распродать свои запасы, чтобы спасти население от голода.
Однако на данный момент спрос на золото вновь вырос. Самая главная причина заключается в инфляции доллара. Разумеется, из-за этого стал более неустойчивый и фондовый рынок, а золото стало привлекательно выделяться, как один из самых стабильных активов. Многие страны, в том числе и Россия, стали переводить активы из долларов в золото.
Цены на золото с 2011 до 2021 года
Инфляция доллара США по годам
Самый жидкий металл
Ртуть считается самым жидким металлом и, в то же время, одним из самых опасных для человеческого организма. Он практически всегда пребывает в жидком состоянии, потому что температура его плавления равна -38 градусам Цельсия. Именно поэтому этот металл используется в градусниках — при увеличении температуры, жидкость расширяется. Поскольку градусник сделан в виде стеклянной трубочки, расширяться она может только в одном направлении. Чтобы на показатели градусника не влияли другие условия вроде атмосферного давления, из трубочки выкачан воздух.
В средневековье считалось, что при смешивании ртути, серы и загадочного «философского камня» можно получить чистое золото. Поэтому внимания этому металлу уделялось очень много. С средние века получить из ртути золота никому не удалось, но это стало под силу ученым в 1947 году — они поместили 100 миллиграмм ртути в атомный реактор и получили 35 микрограмм золота. Вот и второе удивительное свойство ртути — его можно превратить в золото, но это слишком дорогой процесс.
Третья особенность ртути заключается в том, что при вдыхании его паров человек получает сильное отравление — опасные вещества оседают в легких. Симптомы отравления включают в себя слабость, понижение аппетита, боль при глотании, набухание десен и сильная боль в животе. Из-за своей ядовитости, ртуть входит в десятку химических веществ, представляющих опасность для общественного здоровья.
Как производят металлы?
Металлы добываются из руд. Для определения их вкладов используются различные сложные методы и системы расчетов. Производство металлов осуществляется в несколько этапов:
- Разработка рудного месторождения. Он может быть открытым или закрытым. Иногда методы добычи комбинируются. Метод открытого разреза менее опасен.
- Очистка руды. Этот процесс осуществляется для извлечения полезных компонентов (рудного концентрата), которые будут использоваться в дальнейшем производстве.
- Добыча металла. Осуществляется с использованием электролитических или химических методов восстановления.
- Выплавка металлов. Это достигается в технологических печах, где сырье нагревается до повышенной температуры. Кроме того, используется восстановитель.
Разработка рудного месторождения (Фото: Instagram / polyus_official)
Плотность алюминия
Теоретическая плотность алюминия
Плотность химического элемента определяется его атомным номером и другими факторами, такими как атомный радиус и способ упаковки атомов. Т еоретическая плотность алюминия при комнатной температуре (20 °С) на основе параметров его атомной решетки составляет:
Плотность алюминия: твердого и жидкого
График зависимости плотности алюминия в зависимости от температуры представлена на рисунке ниже :
- С повышением температуры плотность алюминия снижается.
- При переходе алюминия из твердого в жидкое состояние его плотность снижается скачком с 2,55 до 2,34 г/см 3 .
Плотность алюминия в жидком состоянии — расплавленного чистого алюминия 99,996 % — при различных температурах представлена в таблице.
