Расчёт температуры плавления сплава

[Pavel3333 1,134]

Всем привет! Вы когда-нибудь делали свой собственный сплав, или припой (из лени пойти в хозяйственный магазин, или просто чтобы сделать что-то своё)? Если нет, то здесь будет приведён способ расчёта температуры будущего сплава. Поиск в интернете не даст результата на эту тему, поэтому этот аспект очень актуален. Также, поверьте, очень интересно паять не только свинцово-оловянными припоями, но и  медно-цинковыми и другими типами припоев.

 

'Вычисление'

Допустим, мы хотим узнать, какая tпл будет у сплава:

 

Цинк - 40 г;

 

Олово - 61 г;

 

Свинец - 39 г;

 

Итого - 140 г.

 

Нужно найти, какое процентное содержание (концентрация) каждого металла в сплаве. Делим 140 на сто, получаем 1,4. Теперь делим массу каждого металла на 1,4.

 

Цинк - 28,5%;

 

Олово - 43,5%;

 

Свинец - 28%.

 

Теперь узнаём температуру плавления металлов:

 

 

Свинец 327,5

 

Олово 231,93

 

Цинк 419,6

 

Вычислим теперь температуры и сложим их.

 

Свинец 327,5 * 0,285 = 93,3375 C

 

Олово 231,93 * 0,435 = 100,88955 C

 

Цинк 419,6 * 0,285 = 119,586 С

 

93,3375 + 100,88955+ 119,586 = 313,81305 C.

 

Итак, наш сплав имеет температуру триста четырнадцать градусов. Погрешность такого способа - 15%. 

Вот сравнение.

Программа пока в разработке. Кстати, как думаете, какая удобнее - консольная, или оконная?

Edited July 16, 2015 by Pavel3333

[SkepticalFox 1,333]

Программа пока в разработке. Кстати, как думаете, какая удобнее - консольная, или оконная?

а для чего программа?

[seriych 2,178]

 

 

Погрешность такого способа

146%

Сплав может иметь совершенно отличные свойства по сравнению со всеми его компонентами. Например, температура плавления может быть ниже или выше, чем у всех компонентов сплава.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Сплав_Вуда

Температуры плавления всех его компонентов выше 230°C. Его температура плавления 68.5°C

[C.M. 42]

Тоже самое про ПОСВ-50: температура плавления 94°C, а в составе: олово 25%, свинец 25% и висмут 50%.

 

 

Кстати, как думаете, какая удобнее - консольная, или оконная?

А про это ответ всегда один - конечно оконная.

[seriych 2,178]

 

 

про это ответ всегда один - конечно оконная.

всё-таки не всегда.

Это как в байке про появление мышки:

когда компьютерные мыши только начинали широко распространяться, при переходе на работу с мышью производительность труда офисных работников снижалась. Потому что, работая с одной лишь клавиатурой человек запоминает множество сочетаний клавиш, а с мышью он лазает по менюшкам и тратит на команду времени больше даже если точно знает, где она расположена.

Так и здесь. В консольке иногда быстрее набрать нужные опции, чем тыкаться по менюшкам проги.

Так что всё не так однозначно.

 

*я думал Content Manager - это бот :-)

[Pavel3333 1,134]

а для чего программа?

Программа нужна для того, чтобы вычислить быстро и без калькулятора. Можно и на калькуляторе рассчитать, но это подольше.

146%

Сплав может иметь совершенно отличные свойства по сравнению со всеми его компонентами. Например, температура плавления может быть ниже или выше, чем у всех компонентов сплава.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Сплав_Вуда

Температуры плавления всех его компонентов выше 230°C. Его температура плавления 68.5°C

 

Лично я думаю, что Сплав Вуда скорее исключение из правил. Все содержащиеся металлы имеют разные свойства, и при этом относительно большую температуру плавления. Такой сплав можно легко расплавить в чашке чая - парадокс. Прямо ядерная смесь. Но в основном сплавы имеют температуру, которая отклоняется от результата этого способа на 15-30 %.

 

Тоже самое про ПОСВ-50: температура плавления 94°C, а в составе: олово 25%, свинец 25% и висмут 50%.

 

 

А про это ответ всегда один - конечно оконная.

 

Про программу понятно. А вот и узелок, который связывает легкоплавкий припой ПОСВ-50 со сплавом Вуда - висмут! Он и является интересным металлом, который сам плавится при большой температуре, но поразительно уменьшает tпл сплавов! @seriych, это явление можно изучить отдельно и добавить поправки в теорию. Висмут - суть парадокса!

 

 

Итак, выложу две программы - консоль и оконную. Лично я за консольку.

ПОСВ-50 имеет температуру плавления 94 градуса, а ПОС-50 (ПОСВ-50 без висмута, то же самое) - 222 °C. Здесь 50% висмут снижает tпл на 57,66%. Значит, содержание 1% висмута снижает температуру на 1,1532 %.

 

 

 

 

'Висмут - интересная инфа'

https://ru.wikipedia.org/wiki/Висмут#.D0.9B.D0.B5.D0.B3.D0.BA.D0.BE.D0.BF.D0.BB.D0.B0.D0.B2.D0.BA.D0.B8.D0.B5_.D1.81.D0.BF.D0.BB.D0.B0.D0.B2.D1.8B

 

Легкоплавкие сплавы[править | править вики-текст]

 

Сплавы висмута с другими легкоплавкими веществами (кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием) обладают очень низкой температурой плавления (некоторые — ниже температуры кипения воды, а наиболее легкоплавкий состав с висмутом имеет температуру плавления около +41 °C[12]). Наиболее известны сплав Вуда и (не содержащий ядовитый кадмий) сплав Розе.

 

'Кадмий'

Сплавы[править | править вики-текст]

Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет[8][9].

Edited July 17, 2015 by Pavel3333

[seriych 2,178]

 

 

Программа нужна для того, чтобы вычислить быстро и без калькулятора.

Для этого лучше подойдет картинка. Еще быстрее и главное намного точнее:

 

 

 

Висмут - суть парадокса!

1) Висмут ни при чем (см. картинку выше для обычных припоев).

2) Это не парадокс.

[Pavel3333 1,134]

Как это - висмут ни при чём? См. спойлер про висмут. 

Сплавы висмута с другими легкоплавкими веществами (кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием) обладают очень низкой температурой плавления (некоторые — ниже температуры кипения воды, а наиболее легкоплавкий состав с висмутом имеет температуру плавления около +41 °C[12]). Наиболее известны сплав Вуда и (не содержащий ядовитый кадмий) сплав Розе.

 

Может быть, картинка быстрее и намного точнее, но как по мне - лучше вычислить. 

 

И ещё: если это был бы не парадокс, то температура бы не уменьшалась до 41 градуса

[seriych 2,178]

 

 

Как это - висмут ни при чём?

Ты видишь на картинке, что температура плавления сначала дол 61% падает, а потом расти начинает? А висмут на картинке видишь?

[Pavel3333 1,134]

Вижу. Это самый легкоплавкий припой серии ПОС: ПОС-61. 61% олова и 39% свинца.Температура плавления 190 градусов. На картинке 2 металла - свинец и олово. А как быть с сплавом, состоящим из нескольких металлов? seriych, а где Вы взяли эту картинку?

Эта картинка, уверен, нарисована с результатов исследований. Что делать, к примеру, со сплавом цинк-олово-кадмий-алюминий? Самим делать исследования, покупая дорогое оборудование. Мне кажется, легче найти температуру в теории. Может быть, примерную, но достаточную.

[Yupi 504]

@Pavel3333, по твоему методу 61% олова + 39% свинца с какой температурой должны плавиться?)

Edited July 17, 2015 by TwoPizza

[Pavel3333 1,134]

@Pavel3333, по твоему методу 61% олова + 39% свинца с какой температурой должны плавиться?)

269 гр. C в отличие от 190. Погрешность 30%.

[Yupi 504]

Это не погрешность, а ошибочный метод. Чтобы говорить о погрешности, вычисления должны кореллировать с эталоном.

[Pavel3333 1,134]

, 

Сплав представляет из себя сплавленные металлы, имеющие концентрацию и tпл. Металл 0,28 + Металл 0,285 + Металл 0,435 = Сплав. При этом у получаемого сплава должна быть своя tпл. В нашем случае сумма tпл каждого металла должна быть представлена как единое целое. Чтобы получить это единое целое, нужно взять часть tпл каждого металла в зависимости от концентрации его в сплаве и сложить. А какие у Вас предположения по этому счету?

[SkepticalFox 1,333]

А какие у Вас предположения по этому счету?

Соотносить свойства составов сплавов к свойствам самих сплавов и делать статистические выборки.

нужно взять часть tпл каждого металла в зависимости от концентрации его в сплаве и сложить.

Здесь решает не концентрация, а свойства + концентрация

P.S. t_пл - тоже свойство.

Edited July 17, 2015 by ShadowHunterRUS

[Pavel3333 1,134]

Соотносить свойства составов сплавов к свойствам самих сплавов и делать статистические выборки.

Здесь решает не концентрация, а свойства + концентрация

P.S. t_пл - тоже свойство.

Хорошая мысль! Так и сделаем.

[SkepticalFox 1,333]

1) Висмут ни при чем (см. картинку выше для обычных припоев).

2) Это не парадокс.

Висмут, как и лед, сопровождает плавление увеличением плотности. Такое редкое свойство явно должно сказываться на сплаве его содержащем. Edited July 17, 2015 by ShadowHunterRUS

[seriych 2,178]

 

 

Мне кажется, легче найти температуру в теории.

как видим, не легче. В сплаве атомы металлов могут взаимодействовать не так, как в чистом металле, а как именно не факт что вообще можно определить без эксперимента. А если и можно, то там далеко не все так просто и вряд ли обходится без квантовой механики.

 

 

 

где Вы взяли эту картинку?

https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0+%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F+%D0%BF%D0%BE%D1%81

[Pavel3333 1,134]

Интересно. Очень интересно.

[Pavel3333 1,134]

Висмут, как и лед, сопровождает плавление увеличением плотности. Такое редкое свойство явно должно сказываться на сплаве его содержащем.

Мысль по поводу такого свойства: при разогреве поверхности, которая будет плавить висмут (паяльник, паяльная лампа, стальной лист с разогревом), увеличивается ее давление. Увеличение плотности при разогреве - увеличение давления тела (висмута) по второму свойству - если концентрация увеличивается, увеличивается и давление. Когда два тела (паяльник и висмут) соприкасаются, происходит разность давлений, и они взаимно вычитаются. Но так как свинец, олово, цинк не обладают таким свойством, они увеличиваются в объеме, и если смешать их с висмутом, то при разогреве львиная доля давления будет уничтожаться именно висмутом. Как мы знаем, температура зависит от давления, но если давление малое, то и температура плавления будет малой.

 

Старался при написании учесть все свойства закона Паскаля. seriych, если я ошибся, напишите пожалуйста.