Щільність алюмінію
В даний час досить складно назвати метал, який у сфері використання зміг би конкурувати з алюмінієм. Він застосовується як і товарах народного споживання, і у високотехнологічних пристроях: повністю їх перераховувати немає сенсу через повсюдного поширення. Чим же такий чудовий алюміній?
Насамперед, він є одним із найпоширеніших металів у земній корі, а серед інших елементів посідає почесне третє місце (після кремнію та кисню). Однак, як це не дивно, до кінця ХІХ століття він цінувався нарівні із золотом та сріблом. Примітно, що в 1889 Д. Менделєєву подарували ваги, ємності яких були виконані з золота і алюмінію. Причина цього полягає в тому, що на той момент не існувало технології, що дозволяє отримувати цей метал у промислових масштабах. Тільки 1855 року хімічним способом було отримано восьмикілограмовий злиток.
Надалі технологія вдосконалювалася, проте її суть залишалася незмінною – хімічне витіснення з розчинів. І лише в 1886 році одночасно в Америці та Франції було запропоновано електролітичний спосіб, що використовується у сучасному виробництві. У розплавлений кріоліт (рідкісний природний мінерал) додається глинозем, через масу пропускається постійний струм, у результаті електрода кристалізується метал. Щільність алюмінію становить лише 2,7 г/см3, що робить його одним із найлегших металів (для порівняння, у заліза щільність істотно більша – 7,9 г/см3). До речі, всі метали відповідно до своєї щільності поділяються на легкі та важкі. Так як питома вага алюмінію майже втричі нижча, ніж у міді, а електропровідність поступається їй всього в півтора рази, неважко зрозуміти, чому цей метал широко застосовується в електротехніці.
Провід,шини та інші елементи електроустановок, виготовлені з алюмінію, не тільки дешевше виготовлених зі свого прямого конкурента, міді, але й легші. Щільність алюмінію цілком достатня для створення міцних і водночас пластичних виробів: кухонного приладдя (тарелок, виделок, мисок), рулонів фольги для побутового використання та ін. Водночас, алюміній здатний легко утворювати сплави з більшістю інших металів, йому можна надати необхідних властивостей. Наприклад, сплав на основі алюмінію та магнію характеризуються високою міцністю (на кожний 1% магнію доводиться збільшення міцності на 30 МПа); змішування міді з алюмінієм дозволяє досягти механічних властивостей, характерних для деяких марок сталі.
Щільність алюмінію (у чистому вигляді) знаходять із таблиць характеристик металів. Як зазначалося, вона дорівнює 2,7 г/см3. У деяких випадках виникає необхідність дізнатися щільність алюмінію, скориставшись формулами (наприклад, якщо невідомий матеріал, з якого виготовлено тіло). Існує кілька способів розв'язання цієї задачі, але найбільш точний результат дає розподіл маси тіла на об'єм, який він займає. Якщо з масою все зрозуміло, то об'єм негабаритного виробу легко можна дізнатися шляхом виміру витісненої рідини (згадуємо Архімеда з його ванною). Зрозуміло, що не завжди можна виконати безпосереднє зважування, тому такий спосіб не є універсальним, хоча саме він дає найточніший результат.
Що цікаво, ті, хто застав часи Радянського Союзу, пам'ятають безліч виробів з алюмінію та його сплавів, проте зараз від колишньої величі не залишилося і сліду, оскільки вартість даного металу суттєво зросла. Чому? Це тим, що з електролітичному способі отримання 1 тонни чорнового алюмінію необхідновитратити близько 15–17 000 кіловат-годин електроенергії (постійний струм). Причому в цьому випадку не враховуються витрати рідкісного кріоліту, якщо він був синтезований штучно.