Единицы измерения материальных потоков в металлургии

Практическое занятие № 1

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ В МЕТАЛЛУРГИИ

                       В настоящее время при технических расчетах пользуются разработанной на научной основе метрической системой мер. Основными единицами технической и метрической системы мер (МКS) являются 1 м, 1 кг, 1 сек. Для выражения размерностей, применяемых в расчетах физических или физико-химических величин, пользуются и абсолютной системой (СGS), основные единицы которой 1 см, 1 г, 1 сек.

Важными достоинствами метрической системы мер являются следующее.

1. Её однообразное десятичное деление. Каждая крупная единица длины, площади, объема, веса содержит в себе 10, 100, 1000 и более мелких единиц, благодаря чему дробления превращения производятся крайне просто путем умножения или деления на 10, 102, 103, т.е. перестановкой знака в числе, выражающем количество.

2. Простая связь между единицами веса и объема, вытекающая  из того, что за единицу веса принят вес нормального килограмма (под широтой 45о на уровне моря), так названа масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при 4о; следовательно, 1 м3 такой воды составляет 1000 кг, или 1 т, а 1 см3-1 г. Зная удельный вес любого вещества, можно очень просто определить его объем, и наоборот.

Благодаря этим двум особенностям метрической системы мер пользование ею упрощает расчеты, поэтому метрическая система мер и получила международное признание на Интернациональной конвенции мер и весов ещё в 1875 г.

Несмотря на это, некоторые страны до сих пор в технике придерживаются частично или полностью старых, громоздких, неудобных систем. К числу таких консервативных стран относятся страны с английским государственным языком (Англия, США, Канада и др.), в которых, например, основной единицей длины служит 1 фут (12 дюймов = 0,3048 м), единицей веса – 1 фунт (16 унций = 7000 гран = 0,4536 кг) и т.д. Так как на английском языке имеется обширная литература по металлургии, то металлургу часто приходится иметь дело с английской системой мер и весов. Для использования цифрового материала английской литературы его перечитывают на метрическое исчисление. В литературе приведены переводные множители для перехода от английской системы мер к метрической.

Отметим применяемые в стехиометрических и тепловых металлургических расчетах метрические единицы для основных величин.

Вес (G, g). Основной мерой веса в металлургических расчетах является килограмм (кг); для выражения веса больших количеств материала применяют тонну (т), а для малых количеств – грамм (г).

Нередко вес вещества выражают в молекулярных единицах – килограмм-молекулах (кг⋅моль) или грамм-молекулах (г⋅моль), под которыми подразумевается количество вещества, соответствующее его молекулярному весу, выраженному в килограммах или граммах. Например, 1 кг.моль кислорода равен 32 кг, сернистого ангидрида – 64 кг, пирита – 120 кг или 1 г.моль равен соответственно 32, 64, 120 г. От весового выражения количества вещества легко перейти к молекулярному, и наоборот. Например, 224 кг сернистого ангидрида составляют 224:64=3,5 кг.моль его, а 0,8 кг.моль SO2 равны 64х0,8=51,2 кг; 36 кг пирита составляют 36:120=0,3 кг.моль, а 12 кг.моль его равны 120х12=1440 кг.

Объем, вместимость (V,υ). За единицу объема принят кубический метр (м3)-объем куба, ребро которого равно 1 м. Единицей вместимости служит литр (л) – объем 1 кг воды при наибольшей её плотности (при 4оС и 1 ат).

Основной  единицей измерения объема твердых тел в технике является кубический метр (м3), а жидкостей и газов – литр (л) или кубический метр (м3).

Удельный вес (D, d), удельный объем (υ/g). Удельным весом (уд.вес), или плотностью (пл.), называют отношение веса (массы) тела к его объему:

D = m/υ = g/υ