Номер 3, страница 274 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Какие заклёпки — медные или алюминиевые — предпочтительнее использовать для скрепления двух железных деталей?

Для того чтобы выбрать подходящий материал для заклёпок, необходимо учесть, как будут вести себя скрепляемые детали и сами заклёпки при изменении температуры. Основным физическим свойством, которое нужно рассмотреть, является коэффициент линейного теплового расширения.

При нагревании все тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Чтобы соединение оставалось прочным и не деформировалось при колебаниях температуры, материалы заклёпок и скрепляемых деталей должны иметь как можно более близкие коэффициенты линейного теплового расширения. Если эти коэффициенты сильно различаются, то при нагреве или охлаждении в месте соединения возникнут значительные механические напряжения, которые могут привести к ослаблению заклёпок или даже к разрушению конструкции.

Сравним коэффициенты линейного теплового расширения ($\alpha$) для рассматриваемых материалов (железо, медь, алюминий):

Коэффициент для железа (стали): $\alpha_{железа} \approx 12 \cdot 10^{-6} \, \text{К}^{-1}$

Коэффициент для меди: $\alpha_{меди} \approx 17 \cdot 10^{-6} \, \text{К}^{-1}$

Коэффициент для алюминия: $\alpha_{алюминия} \approx 23 \cdot 10^{-6} \, \text{К}^{-1}$

Теперь определим, у какого материала (меди или алюминия) коэффициент $\alpha$ ближе к значению для железа. Для этого рассчитаем абсолютную разницу коэффициентов:

Разница для пары "железо-медь":

$|\alpha_{меди} - \alpha_{железа}| = |17 \cdot 10^{-6} - 12 \cdot 10^{-6}| = 5 \cdot 10^{-6} \, \text{К}^{-1}$

Разница для пары "железо-алюминий":

$|\alpha_{алюминия} - \alpha_{железа}| = |23 \cdot 10^{-6} - 12 \cdot 10^{-6}| = 11 \cdot 10^{-6} \, \text{К}^{-1}$

Из сравнения видно, что коэффициент линейного теплового расширения меди гораздо ближе к коэффициенту железа, чем у алюминия. Разница для алюминия более чем в два раза превышает разницу для меди. Это означает, что при изменении температуры медные заклёпки и железные детали будут расширяться и сжиматься более согласованно, что обеспечит надежность и долговечность соединения.

Ответ: Для скрепления двух железных деталей предпочтительнее использовать медные заклёпки.