Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Омский государственный технический университет

Кафедра «Физика»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Экспериментальные методы исследования и метрология»

на тему: «Исследование и разработка структурной схемы измерения образца меди»

Выполнил: студент группы

РНБ-419 Андреев Д.А.

Проверил: к.т.н., доцент

Николаева Е.В.

Омск-2012

Оглавление

Введение 3

1 Структурный и химический состав исследуемого образца 4

1.1 Структура меди 5

1.2 Химические свойства меди. 6

2 Факторы, влияющие на изменение отклонения формы, расположения, качества поверхности и внутреннего содержания исследуемого образца 12

3 Основные характеристики исследуемого образца 13

4 Исследование поверхности образца 14

5 Разработка структурной схемы измерения одного или нескольких параметров исследуемого образца 15

6 Определение основных составляющих погрешностей при исследовании образца 16

Список литературы 17

Введение

Медь (лат. Cuprum) - химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным - медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до н. э. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой сравнительной легкостью получения ее из соединений. Особенно важна медь для электротехники. По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

1 Структурный и химический состав исследуемого образца

Медь - один из семи металлов, известных с глубокой древности. Переходный период от каменного к бронзовому веку (4 - 3-е тысячелетие до н.э.) назывался медным веком или халколитом (от греческого chalkos - медь и lithos - камень) или энеолитом (от латинского aeneus - медный и греческого lithos - камень). В этот период появляются медные орудия. Известно, что при возведении пирамиды Хеопса использовались медные инструменты.

Чистая медь - ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розового цвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый (плотность 8,93 г/см3), отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом отношении только серебру (температура плавления 1083 °C).

Рисунок 1 – Медь в чистом виде

Медь легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, но сравнительно мало активна. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Но она достаточно легко вступает в реакции: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажным хлором образует хлорид CuCl₂, при нагревании с серой образует сульфид Cu₂S, с селеном. Но с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют, например, соляная и разбавленная серная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах с образованием соотвествующих солей: 2Cu + 4HCl + O₂ = 2CuCl₂ + 2H₂O.

Характеристики меди

Плотность - 8,93*10³кг/м3;

Удельный вес - 8,93 г/cм3;

Удельная теплоемкость при 20 °C - 0,094 кал/град;

Температура плавления - 1083 °C ;

Удельная теплота плавления - 42 кал/г;

Температура кипения - 2600 °C ;

Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20 °C) - 16,7 *10⁶(1/град);

Коэффициент теплопроводности - 335ккал/м*час*град;

Удельное сопротивление при 20 °C - 0,0167 Ом*мм²/м;

1.1 Структура меди

В структурном типе меди кристаллизуются очень многие металлы: золото, серебро, никель, алюминий, кальций, торий, свинец и др. Все эти металлы сравнительно мягкие, пластичные, легко обрабатываются. Многие из них образуют непрерывные ряды твердых растворов например, Ag-Au, Cu-Au. Структурой типа меди обладают также интерметаллические соединения AuSb, Au₂Bi, Au₂Pb, Cu₂Mg, Bi₂K, ZrH, TiH и др.

Элементарная ячейка меди — кубическая, гранецентрированная. Атомы располагаются в вершинах и центрах граней F –ячейки. На элементарную ячейку приходится 4 атома. Каждый атом окружен 12 ближайшими атомами, координационное число (к.ч.) =12. Координационный многогранник – кубооктаэдр.

Рисунок 2 - Кубооктаэдр

В структуре имеется одна правильная система точек с кратностью 4. Плотнейшие слои 1 перпендикулярны направлениям. Плотнейшая упаковка кубическая трехслойная ….АВСАВС….