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Stoffwerte

zuletzt geändert : 21.12.02 		Arsenatom

Stoffeigenschaften

Festkörper Tabelle

Flüssigkeiten Tabelle

Gase Tabelle

Berechnungsbeispiele
















Von den 328129! verschiedenen Materialien und ihren 256! Eigenschaften findet man hier nur zu einer kleinen Werkstoffauswahl die Angaben über einige wenige Werkstoffeigenschaften

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Stoffeigenschaften

Festkörper Tabelle





EigenschaftBedeutung
OrdnungszahlStellung des Elements im Periodensystem
relative Atommassenur für Elemente, siehe Periodensystem
KristalltypEs gibt 7 Kristallisationssysteme, die sich durch die Anzahl der gleichen Seiten bzw. Winkel in der Einheitszelle des Kristalls unterscheiden:
Triklin
Triklin		 Monoklin
Monoklin		 Orthorhombisch
Orthorhombisch		 Trigonal ( Rhomboedrisch)
Trigonal		 Tetragonal
Tetragonal		 Hexagonal
Hexagonal		 Kubisch
Kubisch
Kantenlängen der Einheitszelle Größe einer Elementarzelle
Dichtegibt die Masse z.B. eines dm3 dieses Stoffs an
Wärmeausdehnungszahlgibt an, wie stark sich der Stoff bei der Erwärmung um 1K ausdehnt
Elastizitätsmodulgibt an, wie stark sich ein Stoff bei mechanischer Beanspruchung verformt
Schallgeschwindigkeitgibt an, wie schnell sich der Schall in dem Material ausbreitet
Schmelzwärmegibt an, wie viel Energie zum Schmelzen von 1kg des Materials erforderlich ist, bz. wie viel Energie beim gefrieren des Materials frei werden
Verdampfungsenergiegibt an, wie viel Energie zum Verdampfen von 1kg des Materials erforderlich ist, bzw wie viel Energie beim Kondensieren von 1kg des Materials frei werden
Siedetemperaturgibt die Temperatur an, bei des Material verdampft bzw kondensiert
Schmelztemperaturgibt die Temperatur an, bei der der Stoff schmilzt bzw gefriert
Wärmeleitzahlgibt an, wie viel Energie in einem 1m langen Stab mit 1m2 Querschnitt aus einem bestimmten Material bei einer Temperaturdifferenz von 1K vom warmen Ende des Stabs zum kalten Ende pro s strömt.
Längenausdehnungszahlgibt an, um wie viel sich ein Werkstück aus einem bestimmten Werkstoff bei einer Erwärmung um 1K ausdehnt
Volumenausdehnungszahlgibt an, um wie viel sich das Volumen einer Flüssigkeit bei Erwärmung um 1K vergrößert
spezifischer elektrischer Widerstandgibt an, wie groß der Widerstand eines Stabs von 1m Länge und 1mm2 Querschnitt aus einem bestimmten Material ist (siehe Leiterwiderstand)
Temperaturkoeffizient des spez. elektr. Widerstandsgibt an, wie sich der spez. elektrische Widerstand bei Erwärmung des Materials verhält ( siehe Leiterwiderstand)
Viskosität einer Flüssigkeitgibt an, wie zähflüssig ein Medium ist (z.B. Schmieröle bei verschiedenen Temperaturen)
Heizwertgibt an, wie wie viel Energie beim Verbrennen von 1kg ses speziellen Materials als Wärme frei wird
Brechzahlgibt an, wie stark ein in ein Medium schräg eindringender Lichtstrahl in seiner Richtung abgelenkt wird



















































Diese ist natürlich nur ein Auszug aller möglichen Materialeigenschaften.




Stoffeigenschaften

Festkörper Tabelle

Flüssigkeiten Tabelle





1Stoffchem.KurzzeichenDichteSchmelzTemperaturSchmelzWärmeSiedeTemperaturWärmekapazitätWärmeleitzahlLängenausdehnungszahl
2Formelzeichen rT Schmelzq SchmelzT Siedecla
3Einheit  kg / dm3°CkJ / kg°CkJ / (kg * K)W / (m * K)1 / K
4AluminiumAl2,7066035622700,942040,0000238
5AntimonSb6,69630,516316350,21220,0000108
6Asbest-2,1 ... 2,81300--0,81--
7BariumBa3,597045517000,29-0,000019
7Basalt-3,0------
8BerylliumBe1,851280-30001,021650,0000123
9Beton-1,8 ... 2,2---3,1710,00001
10BleiPb11,3327,42417510,1334,70,0000292
11Borax-1,72740--1,00--
12CadmiumCd8,64321547650,23910,00003
13CalciumCa1,5485032914000,66--
14ChromCr7,1180013427000,46690,0000084
15Chromnickel-7,41440-23000,4652,2-
16CuAI-Legierung-7,61040-23000,44610,000021
17CuSn-Legierung-7,4...8,9900-23000,38460,0000175
18CuZn-Legierung-8,4 ...8,7900 ... 100016823000,391050,0000185
19DiamantC3,53540-42000,52-0,00000118
20Eis (bei 0 IC)-0,9203331002,093)2,330,000051
21Eisen, reinFe7,87153027630700,47810,000012
22Fette-0,92 ... 0,9430 ... 175-3000,63 ... 0,80,21-
23GermaniumGe5,393640927000,31550,0000061
7Gips-2,3------
24Glas-2,4 2,7 700--0,830,810,000008
25Glimmer-2,6...2,9zerf. bei 700°C--0,870,35-
26GoldAu19,2910636729600,133100,0000142
7Granit-2,5...2,7------
27GraphitC2,24 3800-42000,711680,0000078
28Gusseisen-7,25120012525000,50580,0000105
29Hartmetall-14,8 2000-40000,8081,40,00006
30Holz-0,2...0,7---2,500,06 ... 0,170,000040
31Holzkohle-.0,3...0,5---subl.4)3540 1,090,084-
32IndiumIn7,31562820000,2324,40,000033
33IridiumIr22,5245413543500,13590,0000065
34JodJ5,0113,6621830,230,44-
35KaliumK0,8663,6657600,781100,000083
7Kalkstein-2,7------
7Kies (trocken)-2,0------
36KobaltCo8,8149026831000,4369,10,0000124
37Koks-1,6 ... 1,9---0,830,18-
38Konstantan-8,891260-24000,41230,0000152
39Kork-0,1...0,3---1,5 ... 2,10,4... 0,6-
40Korund-3,9 4,02050-27000,9612 230,0000065
41KupferCu8,93108321325000,393840,000017
42LithiumLi0,53418067013703,60650,000056
43MagnesiumMg1,7465036811101,041720,000026
44Magnesium-Legierung-1,8 ... 1,83630-15001,0046 ... 1390,0000245
45ManganMn7,43124425120950,48210,000023
46MolybdänMo10,2260028755000,261450,0000052
47NatriumNa0,9797,81138831,301260,000071
48NickelNi8,9145230627300,45590,000013
49OsmiumOs22,52500146,553000,13--
50PalladiumPd12,0155516229300,23710,0000110
51Paraffin-0,952-3003,270,26-
52Phenolharz ohne FüllstoffPF-1,3---1,470,2
53Phosphor (gelb)P1,8244212800,80--
54PlatinPt21,5176911343000,13700,000009
55PolyamidPA1,1----0,310,00011
56PolyethylenPE0,94---2,10,410,00020
57PolystyrolPS1,05---1,30,170,00007
58PolyvynilchloridPVC1,4----0,160,00011
59Porzellan-2,3 2,51600--1,24)1,60,0000045
60Quarz Flint-2,1 2,51480-22300,89,90,000008
61RadiumRa5960-1140---
62RheniumRe2131802055000,14710,0000066
63RubidiumRb1,5239-7010,33580,00009
64Ruß-1,7 1,8--subl.35400,840,07-
7Sand (trocken)-1,4...1,6------
7Sand (feucht)-1,9..2,1------
65Schaumgummi-0,06...0,25----0,04 ... 0,06-
66Schwefel rhombischS2,0711349344,60,700,2-
67Selen rotSe4,4220836880,330,20,000037
68SilberAg10,5961,510521800,234070,0000197
69SiliziumSi2,331420165823550,75830,0000042
70Siliziumkarbid-2,4zerfällt , 3000°C inC und Si1,05619 -
71Stahl unlegiert und niedrig legiert-7,85146020525000,4948 ... 580,0000115
72Stahl nichtrostend-7,91450--0,51140,000016
73Stahl nichtmagnetisierbar-81450---16,40,000012
74Stahl wolframlegiert-8,71450--0,42260,0000112
75Steatit (Mg-Silikat)-2,6 ... 2,7-1520--0,831,67)0,0000085
76Steinkohle-1,35---1,020,24-
77StrontiumSr2,677113613660,75--
78TantalTa16,6299017254000,14540,0000065
79TellurTe6,2445510613000,204,9-
80ThoriumTh11,717006740000,1438-
81TitanTi4,5416708832800,4715,50,0000082
82Ton trocken-1,5 ... 1,81600--0,880,9 ... 1,3-
83UranU19,1113335638000,1228-
84VanadiumV6,1189034333000,5031,40,000009
85Vulkanfiber-1,28---1,260,21-
86Wachs-0,9660--3,400,084-
87Widerstandslegierung CuNi44-8,91280-24000,4122,60,0000152
88WismutBi9,82715815600,128,10,0000121
89WolframW19,234105459000,131300,0000045
90Zement abgebunden-2 ... 2,2---1,130,9 ... 1,2-
91ZinkZn7,14419,51019070,401130,000029
92ZinnSn7,23231,95925000,2465,70,000029
93Zündkerzenisolator (85% Al-Oxid)-3,3 ... 3,71900--0,845,6-










Festkörper Tabelle

Flüssigkeiten Tabelle

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1Stoffchem.KurzzeichenDichteSchmelzTemperaturSiedeTemperaturVerdampfungswärmeWärmekapazitätWärmeleitzahlVolumenausdehnungszahl
2Formelzeichen rT SchmelzTSiedeqVerd.clg
3Einheit kg / dm3°C°CkJ / kgkJ / (kg * K)W / (m * K)1 / K
94Aceton(CH3)2Co0,79-95565232,210,16-
95Benzol reinC6H60,886803941,700,150,00125
96Dieselkraftstoff-0,82 ... 0,86-10...-30180 ... 3602502,050,150,001
97Frostschutzmittelmischung 23 Vol. %-1,03-12101-3,940,53-
98Frostschutzmittelmischung 38 Vol. %-1,04-25103-3,680,45-
99Frostschutzmittelmischung 54 Vol. %-1,06-46105-3,430,40-
100Glyzerin wasserfreiC3H5(OH)31,2619290-2,370,290,0005
101Heizöl-0,83-10175-2,070,140,001
102MethanolCH3OH0,79-986511102,510,20-
103Mineral-Schmieröl-0,91-20300-2,090,13-
104Normalbenzin-0,72...0,77-30...-5025...215380 ... 5002,020,130,001
105Superbenzin-0,73...0,78-30...-5025...215---0,001
106Petroleum-0,76 0 86-701503142,160,130,001
107QuecksilberHg13,62- 393572850,1410,00,00018
108SalpetersäureHN031,5- 4184-1,720,26-
109Salzsäure 10%HCI1,05-14102-3,140,50-
110Schwefelsäure ( 100%)H2S041,8310,5338-1,420,470,00055
111Silikonöl-0,76 ... 0,98---1,090,13-
112Spiritus 95%C2H5OH0,81-11478-2,430,170,0012
113Terpentinöl-0,86-101602931,800,110,001
114TrichlorethylenC2HCl31 ,47-8687-0,930,120,0012
115Wasser destilliertH201,00010022584,180,600,00018










Flüssigkeiten Tabelle

Gase Tabelle

Berechnungsbeispiele





1Stoffchem.KurzzeichenDichteSchmelzTemperaturSiedeTemperaturWärmeleitzahlspez. Wärmekapazitätspez. Wärmekapazität
2Formelzeichen  rTSchmelzTSiedelcpcv
3 Einheit kg / m3°C°CW / (m * K)kJ / (kg* K)kJ / (kg* K)
116AcetylenC2H21,17-84-810,0211,641,33
117AmmoniakNH30,77- 78- 330,0242,061,56
118ArgonAr1,78-189-1860,0180,520,31
119n-ButanC4H1o2,70-135+10,016--
120Erdgas-0,83--162---
121EthanC2H61,36-183- 880,0211,661,36
122Frigen R 12CCI2F25,51-140- 300,010--
123HeliumHe0,18-272-2690,1505,233,15
124KohlendioxidC021,98- 57- 780,0160,820,63
125KohlenmonoxidCo1,25-205-1910,0251,050,75
126KryptonKr3,74-157-1530,0100,250,15
127Luft-1,293- 220-1910,0261,000,72
128MethanCH40,72-183-1620,0332,191,68
129NeonNe0,90-249- 2460,0491,030,62
130PropanC3H82,00-190-430,018--
131Sauerstoff021,43-219-1830,0260,910,65
132SchwefeldioxidS022,93- 75- 100,0100,640,46
133StickstoffN21,25- 210-1960,0261,040,74
134WasserstoffH20,09-259-2530,18014,2410,10
135XenonXe5,89-112-1080,0060,160,10






Gase

Berechnungsbeispiele

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StoffeigenschaftAufgabeFormeln Lösung
DichteWie viel Liter Dieselkraftstoff haben haben eine Masse von 20t? m = V * r

V = m / r 		Der Tabellenwert der Dichte von Dieselkraftstoff ist: r =0,84 kg/l
1t = 1000 kg
Werte in die Formel einsetzen:
V = 20000kg / (0,84 kg / l)
V = 23810 L
Schmelztemperatur
Siedetemperatur		Suchen Sie aus der Tabelle das Material mit dem größten
Temperaturunterschied zwischen Schmelz- und Siedetemperatur. 		DT = TSiede - TSchmelz Wenn ich richtig geguckt habe, ist es Osmium mit TSiede = 5300°C und TSchmelz= 2500°C

DT = 5300°C - 2500°C
DT = 2800 °C
Schmelzwärme Ist zum Schmelzen von 200kg Aluminium mehr Energie
erforderlich als zum Schmelzen von 315 kg unlegiertem Stahl,
wenn beide Metalle bereits bis unmittelbar zur
Schmelztemperatur erwärmt worden sind? 		E = m * q Schmelz Mit dieser Formel ist für jedes Metall die erforderliche Schmelzenergie zuberechnen.
Aluminium : EAl = mAl * q Schmelz Al = 200kg * 356 kJ / kg = 71200 kJ.
Stahl : ESt = mSt * q Schmelz St = 315kg * 205 kJ / kg = 64575 kJ.
Zum Schmelzen von 200kg Alu ist mehr Energie erforderlich als zum Schmelzen von 315kg Stahl
WärmekapazitätWieviel Wasser von 20°C kann man mit der Energie einer
geladenen 12V- 60Ah Batterie auf 80°C erhitzen?		 E = K * U (Energie eines Akkus)
E = m * c *DT (Energie zur Erwärmung eines Stoffs)
1Wh = 3600Ws = 3600J		 E = K * U = 60Ah * 12V = 720Wh (Energie des geladenen Akkus)
Die Formel E = m * c *DT wird nach m umgestellt:
m = E / ( c *DT) = (720Wh * kg + K) / (4,18 kJ * 80 K)
m = (720 * 3600 J * kg *K) / (4180J * 80 K)
m = 7,75 kg
WärmeleitungWie groß ist etwa die mittlere Temperatur im
Zylinder eines 4-Zyl-Motors der gerade 40kW
Leistung an die Kurbelwelle abgibt?		weitere Annahmen:
  • Bohrung = Hub = 80mm
  • Wandstärke der Laufbuchse l= 8mm
  • Verlustleistung durchs Kühlmittel ist so groß wie die Nutzleistung
  • Jeder Zylinder gibt 1/4 der Verlustleisung ans Kühlmittel ab.
  • Kühlmitteltemperatur T2 = 80°C
  • gleichmäßige Erwärmung der Zylinderfläche
l = (P * l ) / ( A *DT )
mit
DT Temperaturdifferenz Außen- / Innenseite der Laufbuchse
P Wärmeverlust (Leistung)
l Wandstärke Laufbuchse
A Oberfläche Laufbuchse
Die Laufbuchsenfläche, über die die Wärme zum Kühlmittel geleitet wird, ermittelt man zu etwa 0,02m2

Die Wärmeleitungsformel muss nach DT umgestellt werden :
DT = ( P * l ) / (l * A)
DT = ( 10000W * 0,008m ) / ( 0,02 m2 * 58 W / ( m*K ))
DT= 70K
T1 = 80°C + 70°C = 150°C
WärmeausdehnungWie groß ist der Längenunterschied
zwischen einem kalten und betriebswarmen
Ventil, wenn es bei 20°C 128mm lang ist und während des Betriebs auf 250°C erhitzt wird?		 DL = Lkalt * DT * a
mit
DT Temperaturdifferenz
a Längenausdehnungszahl
Lkalt Länge des kalten Ventils		 DL = Lkalt * DT * a

DL = 128mm * 230K * 0,000012 / K =
DL =0,35mm
VerdampfungswärmeWie viel Wasser von 100°C kann mit
der Energie eines 12V 60Ah-Akkus verdampfen?		E = K * U (Energie eines Akkus)
E = m * qverd.		 Akkuenergie (s.o.) = 720Wh = 2592000J

E = m = E / qverd.
m = 2592000J / ( 2258 J/g )
m = 1148 g = 1,15 kg
Volumenausdehnung bei ErwärmungWie viel Benzin läuft über, wenn man im Sommer
52 Liter Kraftstoff mit 12°C randvoll tankt
und das Benzin sich auf 40°C erwärmt?		Vwarm = Vwarm * ( 1 + g * DT ) Vwarm = 52 L * (1 + 0,001 / K * 28 K )
Vwarm = 53,46 L
Da der Tank mit 52 L bereits randvoll war, treten:
V = 53,46L - 52 L = 1,46 L aus.
spez. Wärmekapazität von GasenWie viel Energie benötigt man, um z.B. 1kg Acetylen
um 200°C zu erhitzen?		Bei Gasen muss man zwei verschiedene Erwärmungsprozesse voneinander unterscheiden:
  1. isochore Erwärmung (cv)
    (bei konstantem Volumen, der Druck steigt also bei der Erwärmung mächtig)
  2. isobare Erwärmung (cp)
    (bei konstantem Druck, wobei das Gas sich entsprechend ausdehnen können muss)
 Q = m * cp * DT
Q = 1 kg *1,64 kJ/(kg *K) *200 K = 328 kJ (isobare Erwärmung)

Q = m * cv * DT
Q = 1 kg *1,33 kJ/(kg *K) *200 K = 266 kJ (isochore Erwärmung)
Zur isochoren Erwärmung eines Gases benötigt man nicht so viel Energie wie zur isobaren Erwärmung, weil das Gas bei der isobaren Erwärmung auch noch Ausdehnungsarbeit verrichten muß.




































































































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