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关于为何常用的合金 公式密度 是错误的简明解释

背景中可见两卷焊锡线 ,其中一卷顶部为绿色,另一卷上标有“铟泰公司 ”字样。

乡亲们

令我至今仍感到惊讶的是,在我写博客的这15年(天哪!)里,最受欢迎的博文主题竟然是如何计算焊料合金 密度 ——其中涉及合金 所列金属的质量分数和密度。几年前,我在一篇关于这个主题的博文下收到过以下评论。为保护无辜者(有罪者?),文中已更改了姓名和公司名称:

拉斯基博士

我是约翰-史密斯,冶金学博士。我饶有兴趣地阅读了您关于计算合金密度的文章。当然,您的公式1/rhoTotal =x/rhox+y/rhoy不可能是正确的。我在 ACME 金属公司工作了 30 多年,一直使用的公式是rhoTotal =xrhox+yrhoy。

请告诉我这没有错!

Best,
John Smith

抱歉,史密斯博士;这是错误的。这里给出了 1/ρTotal = x/ρx+y/ρy 的正确推导过程。 多年来,我一直在思考如何解释为什么ρTotal = xρx+yrhoy 是不正确的。一个显而易见的原因是,密度 的单位是质量/体积,因此很难说ρTotal = xρx+yrhoy 成立, 因为 x 和 y 都是质量分数。但尽管如此,这个错误的方程甚至还出现在教科书中。

因此,我决定计算出那些与金属密度相乘后等于总密度 的项。我将这些项称为“密度 分数”。之所以用引号括起来,是因为如果你查看推导过程,就会发现它们的形式并不完全符合质量分数的定义。

此外,这些密度 中的分数并无实际意义,因为要计算它们,必须先知道密度 中的合金 。请注意,错误的方程rhoTotal = xrhox+yrhoy­计算出的锡-铅共晶焊料的密度 为 8.79 g/cc,误差达 4.625%。

下面将推导“密度 分数”。

采用手写风格的方程,用于求解合金 中两种金属的质量分数和密度。

干杯

罗恩博士