ความหนาแน่นของซิลิคอนคืออะไร? อธิบายแล้ว 2.33 g/cm³

เมื่อคุณเห็นค่าความหนาแน่นของซิลิคอน 2.33 g/cm³ เงื่อนไขที่สำคัญคือค่านั้นหมายถึงซิลิคอนผลึกแข็งใกล้กับอุณหภูมิห้อง

สำหรับอุตสาหกรรมซิลิคอนอุตสาหกรรมตัวเลขดังกล่าวมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจตัววัสดุ แต่ไม่ได้บอกคุณโดยตรงว่าถุง ถังพัก หรือภาชนะที่มีก้อนซิลิโคนหลวมจะกินพื้นที่เท่าใด

ที่อุณหภูมิห้อง ผลึกซิลิคอนมีความหนาแน่นประมาณ:

การแปลงระหว่างสองหน่วยร่วมนั้นตรงไปตรงมา:

ความแตกต่างเล็กน้อยในค่าที่เผยแพร่อาจเป็นผลมาจากอุณหภูมิ ความบริสุทธิ์ ข้อบกพร่องของคริสตัล หรือสภาวะการวัด สำหรับงานวิศวกรรมทั่วไป 2.33 g/cm³ เป็นอุณหภูมิห้องมาตรฐาน-อ้างอิง

ความหนาแน่นของซิลิคอนถูกกำหนดโดยทั้งมวลอะตอมและวิธีจัดเรียงอะตอมของซิลิคอนในคริสตัล

ซิลิคอนมีมวลอะตอมประมาณ 28.09 กรัมต่อโมล และก่อตัวเป็น aโครงสร้างคริสตัลลูกบาศก์เพชรภายใต้สภาวะปกติ

ในโครงสร้างนี้ อะตอมของซิลิคอนแต่ละอะตอมจะถูกพันธะแบบสี่หน้ากับอะตอมของซิลิคอนที่อยู่ใกล้เคียงสี่อะตอม การจัดเรียงค่อนข้างเปิดกว้างเมื่อเทียบกับโครงสร้างที่แน่นหนากว่าที่พบในโลหะทั่วไปหลายชนิด

สิ่งนี้ช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใดซิลิคอนถึงแม้จะมีพื้นผิวที่ดูเป็นโลหะ- แต่ก็มีความหนาแน่นต่ำกว่าโลหะโครงสร้างหลายชนิด

โครงสร้างคริสตัลกำหนดความหนาแน่นของซิลิคอนอย่างไร

สำหรับวัสดุที่เป็นผลึก ความหนาแน่นทางทฤษฎีสามารถสัมพันธ์กับจำนวนอะตอมในเซลล์ผลึก มวลอะตอม และหน่วยปริมาตรของเซลล์-:

สำหรับผลึกซิลิคอน การจัดเรียงลูกบาศก์เพชรจะวางอะตอมของซิลิคอนแปดอะตอมไว้ในเซลล์หน่วยทั่วไป เมื่อรวมกับมวลอะตอมและขนาดโครงตาข่ายของซิลิคอน ทำให้ได้ความหนาแน่นที่คุ้นเคยเกือบ 2.33 ก./ซม. ที่อุณหภูมิห้อง

ประเด็นสำคัญคือความหนาแน่นไม่ได้ถูกกำหนดโดยมวลอะตอมเพียงอย่างเดียว ระยะห่างและการจัดเรียงอะตอมก็มีความสำคัญเช่นกัน

ใช่. ค่า 2.33 g/cm³ คือ-การอ้างอิงอุณหภูมิห้องสำหรับซิลิคอนแข็งที่เป็นผลึก อุณหภูมิ เฟส และโครงสร้างภายในสามารถเปลี่ยนความหนาแน่นได้

อุณหภูมิส่งผลต่อความหนาแน่นของซิลิคอนอย่างไร?

เมื่อซิลิคอนแข็งได้รับความร้อน โครงตาข่ายคริสตัลจะขยายตัว มวลเดียวกันนั้นจะมีปริมาตรมากกว่าเล็กน้อย ดังนั้นโดยทั่วไปความหนาแน่นของซิลิคอนแข็งจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

สำหรับการคำนวณทางวิศวกรรมที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องมาก การใช้ค่าอุณหภูมิห้อง-โดยไม่มีการแก้ไขอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้

ความหนาแน่นของของแข็งเทียบกับซิลิคอนหลอมเหลวคืออะไร?

ซิลิคอนมีพฤติกรรมแตกต่างจากโลหะทั่วไปเมื่อหลอมละลาย

ซิลิคอนเหลวใกล้จุดหลอมเหลวคือหนาแน่นกว่าซิลิกอนที่เป็นผลึกแข็ง. ความหนาแน่นของของเหลวอยู่ที่ประมาณ 2.5–2.6 ก./ซม.³ ใกล้กับบริเวณที่หลอมละลาย ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและสภาวะการวัด

ซึ่งหมายความว่าซิลิคอนจะหดตัวเมื่อละลายและขยายตัวเมื่อแข็งตัว ซึ่งตรงกันข้ามกับพฤติกรรมที่พบในโลหะธรรมดาหลายชนิด

ผลึกและซิลิคอนอสัณฐานเปลี่ยนความหนาแน่นหรือไม่

ใช่. ซิลิคอนอสัณฐานไม่มีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์เพชรที่มีช่วงยาว-เท่ากับซิลิคอนแบบผลึก

ความหนาแน่นของมันจึงอาจแตกต่างกันเล็กน้อยและยังขึ้นอยู่กับวิธีการสะสม ปริมาณไฮโดรเจน ความพรุน และสภาวะการประมวลผลอีกด้วย

สำหรับการคำนวณก้อนโลหะซิลิคอนแบบธรรมดา ค่าอ้างอิง 2.33 ก./ซม. โดยปกติจะหมายถึงซิลิคอนที่เป็นองค์ประกอบที่เป็นผลึกมากกว่าฟิล์มซิลิคอนอสัณฐานบาง ๆ

สิ่งเจือปนและข้อบกพร่องเปลี่ยนความหนาแน่นของซิลิคอนหรือไม่

สามารถทำได้แม้ว่าผลกระทบจะขึ้นอยู่กับปริมาณและการกระจายตัวก็ตาม

โลหะซิลิคอนอุตสาหกรรมไม่มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกันกับซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความบริสุทธิ์สูง-สูง-เป็นพิเศษ เกรดเชิงพาณิชย์ประกอบด้วย Fe, Al, Ca และองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่ได้รับการควบคุม

ข้อบกพร่องของคริสตัล รูขุมขน สิ่งเจือปน และสิ่งสกปรกสามารถเปลี่ยนความหนาแน่นที่วัดได้เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สำหรับการอภิปรายทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ผลกระทบเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าความแตกต่างกันมากความหนาแน่นของวัสดุที่แท้จริงและความหนาแน่นรวม.

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อคุณทำงานกับก้อนโลหะซิลิคอนอุตสาหกรรม

ที่ความหนาแน่นที่แท้จริงของซิลิคอนอธิบายมวลหารด้วยปริมาตรจริงของวัสดุซิลิกอนแข็งนั่นเอง

ที่ความหนาแน่นรวมของก้อนโลหะซิลิกอนอธิบายมวลหารด้วยปริมาตรรวมที่ถูกครอบครองโดยกองวัสดุที่หลวม รวมถึงช่องว่างระหว่างก้อนแต่ละก้อน

เนื่องจากก้อนโลหะซิลิคอนที่หลวมไม่สามารถบรรจุได้ทุกส่วนของภาชนะ ความหนาแน่นรวมจึงต้องต่ำกว่าความหนาแน่นของวัสดุจริงที่ 2.33 ก./ซม.³

อะไรควบคุมความหนาแน่นรวมของก้อนโลหะซิลิคอน

ความหนาแน่นรวมไม่ใช่ค่าคงที่ของวัสดุคงที่ค่าเดียว มันเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพทางกายภาพของการจัดส่ง

ตัวแปรที่สำคัญได้แก่:

• ขนาดอนุภาค:วัสดุ 10–50 มม. และ 50–100 มม. ไม่จำเป็นต้องบรรจุในลักษณะเดียวกัน
• การกระจายขนาด:ชิ้นเล็กสามารถเติมช่องว่างระหว่างก้อนใหญ่ได้
• รูปร่างเป็นก้อน:ชิ้นส่วนเชิงมุมและไม่สม่ำเสมอจะสร้างปริมาตรโมฆะที่แตกต่างกัน
• เนื้อหาค่าปรับ:ค่าปรับสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการบรรจุได้อย่างมาก
• การบดอัดและการสั่นสะเทือน:การขนส่งหรือการจัดการอาจทำให้วัสดุที่หลวมเกาะตัวได้

ด้วยเหตุผลนี้ เราไม่แนะนำให้คำนวณปริมาตรของการจัดส่ง Silicon Metal โดยสมมติว่าทุกลูกบาศก์เมตรมีก้อนหลวมๆ 2,330 กิโลกรัม

หากความหนาแน่นรวมที่แท้จริงมีความสำคัญต่อการออกแบบไซโล ถุง หรือฮอปเปอร์ของคุณ ควรวัดความหนาแน่นดังกล่าวตามเกรดที่เกี่ยวข้องและการกระจายขนาดอนุภาค

ความหนาแน่นของซิลิคอนจะมีประโยชน์เมื่อต้องแปลงมวลเป็นปริมาตร หรือเมื่อความจุของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่วัสดุครอบครอง

ความหนาแน่นของซิลิคอนสำหรับการคำนวณมวลและปริมาตร

สำหรับชิ้นส่วนซิลิกอนแข็ง:

การใช้ 2330 กก./ลบ.ม. มีความเหมาะสมเมื่อคุณคำนวณปริมาตรตามทฤษฎีของซิลิคอนที่เป็นผลึกแข็ง

ไม่เหมาะสมโดยอัตโนมัติสำหรับกองก้อนโลหะซิลิคอนที่หลวม

ความหนาแน่นของซิลิคอนจำนวนมากสำหรับการจัดการและการบรรจุ

สำหรับการบรรจุทางอุตสาหกรรม ความจุของฮอปเปอร์ และการขนถ่ายวัสดุ ความหนาแน่นรวมมักเป็นมูลค่าที่เป็นประโยชน์มากกว่า

ตัวอย่างเช่น การจัดส่งโลหะซิลิคอน 2 รายการที่มีน้ำหนักสุทธิเท่ากันอาจใช้ปริมาตรที่แตกต่างกัน หากมีการกระจายขนาดอนุภาคที่กว้างกว่า-หรือมีค่าปรับมากกว่า

นั่นคือเหตุผลที่การควบคุมขนาดอนุภาคและความละเอียดไม่เพียงแต่มีความสำคัญต่อการชาร์จเตาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพฤติกรรมการบรรจุและการเก็บรักษาด้วย

ข้อมูลจำเพาะความหนาแน่นของซิลิคอนและโลหะซิลิคอน

ความหนาแน่นไม่ค่อยเป็นพารามิเตอร์หลักในการยอมรับสำหรับโลหะซิลิคอนโลหะวิทยาทั่วไป โดยปกติแล้วองค์ประกอบทางเคมีและขนาดอนุภาคจะมีความสำคัญมากกว่าในข้อกำหนดการซื้อ

ตัวอย่างเช่น เกรดต่างๆ เช่น 553, 441, 421, 3303 และ 2202 โดยทั่วไปแล้วจะมีความแตกต่างกันโดยหลักๆ แล้วโดยระดับสิ่งเจือปนที่ควบคุมได้ มากกว่าโดยการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในความหนาแน่นภายในของซิลิคอน

คุณสามารถตรวจสอบของเรา การเปรียบเทียบ Silicon Metal 553 กับ 441 เพื่อดูว่าการเลือกเกรดเป็นไปตามข้อกำหนดของ Fe, Al, Ca และการใช้งานอย่างไร

สำหรับการอ้างอิงข้อมูลจำเพาะเชิงพาณิชย์อื่น โปรดดูของเรา ข้อมูลจำเพาะของโลหะซิลิคอน 421 .

ในงานจัดหาโลหะซิลิคอนของเรา เรายืนยันเกรดที่ต้องการ องค์ประกอบทางเคมี ขนาดอนุภาค และ COA แบทช์ก่อนจัดส่ง หากความหนาแน่นรวมมีความสำคัญต่อการป้อน ไซโล หรือระบบการบรรจุของคุณ ควรกำหนดให้เป็นข้อกำหนดทางกายภาพที่แยกจากกัน แทนที่จะถือว่ามาจากความหนาแน่นของซิลิคอนตามทฤษฎี