In questa lezione vedremo che cos'è il calore specifico e qual è la sua unità di misura. Il calore specifico è una proprietà intensiva (e quindi caratteristica per ogni sostanza) e varia lievemente con la temperatura. Spesso il calore specifico è invece espresso in J/(g·°C). Talvolta il calore viene espresso in calorie e quindi il calore specifico può essere espresso in cal/(g·K). Infatti 1 cal = 4,184 J.
Il calore specifico lo ritroviamo nella legge fondamentale della termologia. La formula di tale legge permette di calcolare la quantità di calore che bisogna somministrare (o sottrarre) ad un corpo di massa m per innalzare (o abbassare) la sua temperatura dal valore iniziale t1 al valore finale t2.
Come si può notare dalla tabella, il calore specifico del rame è piuttosto basso; basta poca energia per ottenere un grande aumento di temperatura. Il calore specifico dell'acqua invece è molto elevato: occorre cioè molta energia per ottenere piccoli incrementi di temperatura. Per questa sua proprietà, l'acqua dei grandi bacini, laghi e mari, di giorno si comporta come un grande "serbatoio termico", rilasciando l'enorme quantità di calore la notte e mitigano così il clima.
Nel caso dei gas il calore specifico a una data temperatura dipende dalle condizioni alle quali il calore è somministrato. dove R è la costante universale dei gas perfetti. Si calcoli la quantità di calore che bisogna somministrare a 100 g di ferro per innalzare la sua temperatura da 20°C a 30°C.
L'Ottone: Composizione, Proprietà e Applicazioni
Gli ottoni comuni sono ottenuti da lavorazione plastica, mentre gli ottoni speciali sono contemplati nella tabella UNI 2012. Nella tabella I sono riportate le composizioni di alcuni ottoni speciali.
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Proprietà Fisiche dell'Ottone
La densità degli ottoni industriali varia in modo praticamente lineare da 8,4 per la lega 60:40 a 8,66 per la lega 80:20. Il coefficiente di dilatazione termica negli ottoni dal 62 al 72% di Cu è in media 18.8 × 10-6 fra 25 e 100°C e di circa 20 × 10-6 fra 25 e 300°C. La conducibilità elettrica è fortemente influenzata dal tenore di zinco (fig.1). La conducibilità termica, espressa in cal/cm. × sec. × grado, di un ottone al 70% di Cu è di 0,242 a 90°C, 0,262 a 191°C, 0,274 a 315°C e 0,280 a 430°C. Il calore specifico in cal/gr. × grado per i diversi tipi di ottone α varia in modo praticamente lineare con la temperatura da 0,093 a 100°C a circa 0,102 a 700°C; per l'ottone α + β si hanno valori più elevati specie alle temperature alte (p. es., 0,112 a 700°C).
Proprietà Meccaniche dell'Ottone
Le caratteristiche meccaniche degli ottoni variano in funzione del titolo in rame, del contenuto di impurezze, delle lavorazioni di deformazione plastica subite e delle condizioni di trattamento termico. Gli ottoni α (100 ÷ 61% Cu) sono a parità di trattamento di ricottura più dolci degli ottoni α + β: le migliori caratteristiche di tenacità si hanno negli ottoni dal 67 al 72% di Cu. Gli ottoni α + β sono più duri e, specie quando contengono piombo, sono più indicati per lavorazioni all'utensile a taglio rapido (ottoni secchi). Nella tabella II sono riportate le caratteristiche meccaniche medie praticamente approssimate di alcuni ottoni tipici allo stato crudo di laminazione e dopo ricottura. La resistenza alla fatica alla flessione rotante è, in generale, di poco inferiore alla metà della resistenza alla trazione. La resistenza al taglio ammonta a circa 2/3 del carico di rottura alla trazione.
Leghe di Ottone: Tipi e Caratteristiche
Quali e quante sono le leghe di ottone nonché quelle maggiormente commercializzate? I formati e leghe dell’ottone sono davvero tanti: parliamo infatti di oltre 60 tipologie. Esistono, dunque, diversi procedimenti e relative tecniche per lavorare l’ottone, come trattamenti galvanici e termici, a seconda dell’uso che se ne intende fare e del risultato che si desidera ottenere.
Ottone OT 67 CW506L
L’Ottone OT 67 CW506L è una lega buona sia per il processo di formatura a freddo che per quello a caldo e ha buona resistenza meccanica. Vanta inoltre proprietà antimicrobiche. Principale applicazione è la fabbricazione di cartucce a causa delle eccezionali proprietà di imbutitura della lega. Applicazioni: serbatoi, radiatori. Serrature, piatti spinta, morsetti, portalampade, dispositivi della lampada, viti, riflettori. Occhielli, viti, rivetti, perni, corrimani. I valori indicati nelle tabelle sono puramente indicativi.
Ottone CW508L
L'Ottone CW508L è ampiamente impiegato nella formatura a freddo, grazie anche al costo inferiore dello zinco rispetto al rame. È indicato anche per lavorazioni meccaniche e offre proprietà antimicrobiche.
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Ottone CW508L Pb < 80 ppm
L'Ottone CW508L Pb < 80 ppm è una variante con un ridotto tenore di piombo. Questa lega rispetta rigorose leggi negli Stati Uniti, così come standard europei e italiani di pari livello. Tale caratteristica si unisce a un'eccellente lavorabilità a caldo e a una buona lavorabilità con utensili.
Ottone CW510L
Il tenore di piombo inferiore allo 0,2% rende l’ottone CW510L adatto al mercato USA, dove è certificato NSF372.
Ottone CW603N (Cu Zn36 Pb3)
L'Ottone CW603N (Cu Zn36 Pb3), è comunemente chiamato "lega pieghevole" grazie alla sua eccellente deformabilità a freddo. Negli Stati Uniti, è denominato "Free cutting brass" ed è considerato la versione di riferimento per lavorazioni con asportazione di truciolo. È ottimale per la produzione di viti, componenti meccaniche e lavorazioni ad alta velocità. Questa lega, caratterizzata da un'elevata componente di rame, eccelle nella lavorazione con asportazione di truciolo, producendo viti, componenti e lavorazioni ad alta velocità. Grazie alla presenza di piombo, offre ottime performance di lavorabilità per asportazione di truciolo. L'ottimizzazione della composizione chimica assicura ridotte dimensioni del truciolo e ottime caratteristiche meccaniche. È inserita nella "Positive List" del 4MS e può essere utilizzata fino al 10% della superficie dell'impianto domestico di distribuzione dell'acqua potabile destinata al consumo umano.
Ottone CW618N
Con ottime capacità di stampaggio a caldo e una buona deformabilità a freddo, l'ottone CW618N è caratterizzato da una quantità di piombo (1,6 - 3,0%) che contribuisce a ridurre il riscaldamento e l'usura degli utensili durante la lavorazione. È spesso impiegato per la produzione di componenti con pareti sottili o geometrie complesse. Trova utilizzo nell'edilizia, nell'arredamento e nel campo ornamentale, ad esempio per la produzione dei serramenti. Oltre a ciò, è impiegato anche nel settore meccanico per la realizzazione di minuterie, ingranaggi e valvole.
Ottone CW624N
L'ottone CW624N è noto per le sue prestazioni in ambienti soggetti a corrosione, il che lo rende una scelta affidabile per una vasta gamma di applicazioni industriali. La buona deformabilità a caldo e la lavorabilità per asportazione di truciolo la rendono un'opzione ideale per diverse applicazioni industriali. Questa lega è utilizzata comunemente in settori industriali per componenti quali boccole, camme, ingranaggi, guide catena e altre parti soggette a usura. La gamma di prodotti CW724R comprende barre che possono essere ottenute tramite estrusione e trafilatura a freddo.
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Ottone CW502L (CuZn15 o Similoro)
L'ottone CW502L (CuZn15 o Similoro) è una lega composta per l'85% da rame e il 15% da zinco. La lega CW502L dimostra una buona resistenza a molte condizioni ambientali e chimiche, ed è resistente alla corrosione. Grazie alle sue eccellenti proprietà di lavorazione a freddo, il CW501L si rivela altamente versatile. La sua composizione lo rende generalmente immune alla dezincificazione e alla corrosione da stress. Il suo attraente colore dorato è l’ideale per applicazioni decorative e architettoniche.
Ad esempio, una lega di ottone la cui composizione presenta una maggiore percentuale di zinco si rivela più rigida e resistente. Presenta elevati standard di purezza, conferendo vantaggi nella formatura a caldo e garantendo una buona stampabilità. Inoltre, ridistribuisce le tensioni indotte dalla lavorazione meccanica o dalla deformazione plastica a freddo, riducendo il rischio di tensocorrosione.
Come Distinguere l'Ottone da Altri Metalli
Come essere sicuri che si tratti proprio di una lega di ottone?
Ottone vs Oro
Per capire se si tratta di uno o dell’altro può non bastare affidarsi a un parametro visivo. L’unica prova del nove fra ottone e oro è la densità, a parità di volume l’oro pesa quasi più di 2,5 volte rispetto all’ottone.
Ottone vs Rame
I due metalli sono piuttosto simili dal punto di vista cromatico, soprattutto se la lega di ottone ha una composizione con oltre l’80% di rame: ciò porta a una colorazione vicina al rosato. il colore dell’ottone tende al dorato, raramente al rosato.
Ottone vs Bronzo
Il bronzo non presenta la medesima colorazione dell’ottone, essendo composto da rame e stagno: tende infatti al rosso, mentre il colore dell'ottone è più verso il dorato.
Corrosione dell'Ottone
Nonostante la notevole resistenza alla corrosione, anche una lega di ottone tende a deteriorarsi col trascorrere del tempo. La patina di ossido evita la corrosione della struttura interna del corpo metallico. Quando si verifica questo fenomeno?