Question:
Existe-t-il des propriétés physiques qui peuvent être utilisées pour différencier l'acier inoxydable du cuivre dans un environnement domestique?
Kolichikov
2019-01-22 11:52:41 UTC
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Donc, la trame de fond est que j'ai acheté une paille réutilisable de couleur cuivre, mais dont la publicité est en acier inoxydable.Cela m'a fait réfléchir à savoir si je pouvais être sûr que c'était l'un ou l'autre sans avoir accès à un laboratoire.

J'ai vu cette réponse qui mentionne que la conductivité de l'acier est beaucoup plus faible, mais je ne pense pas que mon voltmètre puisse vraiment mesurer quelque chose d'aussi petit.L'autre effet que je connais serait l'effet Hall (bien parce que c'est un tube, donc c'est facile à démontrer), mais je n'ai pas pu trouver quel est le comportement prévu pour un tube en acier.

Ma question est la suivante: existe-t-il des moyens à la maison / facilement disponibles de différencier le cuivre de l'acier inoxydable?

Vous voudrez peut-être poser cette question sur la chimie.Ils pourraient vous donner un test plus définitif reposant sur des principes chimiques plutôt que physiques.
Bienvenue en physique!Cela semble être une question basée sur une liste, qui est généralement considérée comme hors sujet comme étant * trop large *.Veuillez consulter le [centre d'aide] (https://physics.stackexchange.com/help/dont-ask) pour plus de détails sur les types de questions à éviter.
J'ai supprimé plusieurs commentaires qui répondaient à la question.Veuillez garder à l'esprit que les commentaires sont destinés à suggérer des améliorations ou à demander des éclaircissements, pas à répondre.
Alors, était-ce du cuivre ou de l'acier?Je suis curieux d'entendre la réponse.
Dix réponses:
#1
+44
jkej
2019-01-22 18:48:56 UTC
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Profitez de la grande différence de conductivité thermique entre le cuivre et l'acier inoxydable ( environ 400 $ $ et 16 $ $ $ \ mathrm {Wm ^ {- 1} K ^ {- 1}} $ respectivement) . Si vous mettez une extrémité d'une tige métallique en contact avec un objet maintenu à une température élevée ou basse constante $ T_C $ , vous vous attendez à ce que l'autre extrémité s'approche asymptotiquement de cette température comme:

$$ T (t) \ sim T_C + A e ^ {- \ lambda t} $$

$$ \ lambda = \ frac {k} {\ rho c_p L ^ 2} $$

$ k $ est la conductivité thermique, $ \ rho $ est la masse volumique, $ c_p $ est la capacité thermique spécifique et $ L $ est la longueur de la tige métallique.

En supposant que la paille mesure environ $ 0,1 $ m de long, vous devriez obtenir des valeurs $ \ lambda $ de environ $ 0,011 $ $ \ mathrm {s ^ {- 1}} $ pour le cuivre et environ $ 0,0004 $ $ \ mathrm {s ^ {- 1}} $ pour l'acier inoxydable.

Une expérience simple consisterait à mettre une extrémité de votre paille en contact avec un récipient d'eau glacée, ou peut-être une casserole d'eau bouillante, pendant que vous mesurez et enregistrez soigneusement la température à l'autre extrémité en fonction du temps . (Si la paille est plus longue que 0,1 $ m, plongez la longueur supplémentaire de la paille dans l'eau.) La meilleure chose serait si vous aviez une sorte de thermomètre numérique cela vous permet d'enregistrer des données, mais cela pourrait probablement aussi être fait avec un thermomètre analogique, une horloge et un ordinateur portable. Après avoir pris les mesures, il devrait être relativement facile de déterminer les conditions météorologiques, la différence de température diminue avec une demi-vie d'une minute ou d'une demi-heure.

Il existe de nombreuses sources d'erreur potentielles dans une expérience simple comme celle-ci, mais comme la différence entre le cuivre et l'acier inoxydable est supérieure à un ordre de grandeur, il devrait être relativement facile de les distinguer malgré ces erreurs. L'expérience pourrait également être menée pour d'autres tiges dont on sait qu'elles sont en cuivre ou en acier inoxydable (ou en un autre métal), pour valider que l'expérience donne approximativement le résultat attendu pour elles.

Je pense que c'est une excellente idée.Il n'est pas possible de tenir à la main un article en cuivre lorsqu'il est placé dans une flamme à quelques centimètres des doigts, mais ce n'est pas un problème avec un article en acier inoxydable.Maintenant, pour être non destructif, on peut vouloir réduire la chaleur, par exemple, pour faire bouillir de l'huile, mais cela devrait suffire.Le mieux serait d'avoir un élément de comparaison similaire en acier ou en cuivre;il devrait être possible de trouver une paille d'acier connue.
@PeterA.Schneider Je suis d'accord.Il existe de nombreuses expériences possibles dans ce sens qui pourraient être faites.Et le ou les éléments de comparaison ne doivent pas vraiment être très similaires en forme ou en taille.L'échelle de temps de la conduction thermique ne dépend que des constantes du matériau et de la distance.
Je pense que ma préoccupation avec cette suggestion est le revêtement.Il s'agit soit de cuivre, soit d'acier inoxydable avec un revêtement inconnu.Je soupçonne que le revêtement pourrait facilement altérer la conductivité thermique.En particulier, cela le rend probablement plus lent, ce qui pourrait le faire ressembler davantage au cuivre.Vous pourriez vous retrouver avec un faux positif.
@conman Je pense que l'influence du revêtement est négligeable, sauf s'il est très épais, ce qui semble peu probable.
Je pense que cela dépend de la façon dont il est réellement coloré, et malheureusement, nous ne connaissons pas la réponse à cette question.Cette réponse à une autre question me semble pertinente: https://electronics.stackexchange.com/a/333824.Je ne suis pas un spécialiste des matériaux, donc je ne peux rien dire de manière définitive, mais à moins que les résultats ne soient absolument définitifs pour l'acier inoxydable, je considérerais qu'il y a trop d'inconnues pour que les résultats soient concluants.
@conman tous les processus plausibles de revêtement / finition de surface n'affecteront qu'une couche de surface mince (par rapport à l'épaisseur probable de la paroi), de sorte que la différence de conductivité thermique doit être claire.Que vous puissiez distinguer le cuivre de l'aluminium de cette façon est une autre question, mais la densité devrait le faire (j'ai vu des ustensiles en aluminium anodisé, donc je ne les exclure pas étant donné la possibilité d'un vendeur trompeur)
#2
+32
Alchimista
2019-01-22 16:37:50 UTC
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Pourquoi pas la densité? Au moins pour une vérification rapide et comme pour la question du titre. Vous avez affaire à environ < 8 et 9 g par cm cube, respectivement pour l'acier et le cuivre.

Pas trop laborieux et surtout non destructif du tout.

Pour mesurer le volume, vous pouvez immerger l'objet dans le récipient étroit de votre cuisine. Si ce n'est pas gradué, marquez simplement le déplacement. Idem avec un gradué pour une meilleure précision. Recueillez ce volume d'eau et passez à une balance de cuisine. Quant à vous pouvez également pondérer l'objet, la partie expérimentale est terminée.

Notez également que comme il s'agit d'une paille, il pourrait également être possible de mesurer l'épaisseur du mur. Vous calculez donc le volume. Un pied à coulisse peut être rare à la maison (d'ailleurs j'en ai un) mais cela reste une possibilité. Le diamètre intérieur est alors mesuré par des fils passant / non passant. Cela peut être fastidieux.

En effet, une paille complique la procédure car son volume ramène les choses à une dizaine de grammes.

Voir également le commentaire d'Andrew Morton ci-dessous. Ayant une échelle diététique et utilisant son astuce, il a en effet identifié la nature d'une paille .

Les commentaires ne sont pas destinés à une discussion approfondie;cette conversation a été [déplacée vers le chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/88812/discussion-on-answer-by-alchimista-are-there-physical-properties-that-can-be-use).
#3
+16
user3772748
2019-01-23 09:03:16 UTC
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Et les courants de Foucault?Si vous avez une paire d'aimants puissants en néodyme (n'est-ce pas tout le monde?), Déplacez la paille entre deux aimants avec leurs pôles opposés.Le cuivre / aluminium aura une forte interaction et vous ressentirez une sorte de résistance ou de tiraillement (un peu comme le faire passer à travers un fluide épais).L'acier inoxydable ne produira pas un tel effet.

Clause de non-responsabilité: J'ai mené cette expérience avec des limaces / rondelles solides en cuivre, aluminium, nickel, acier chromé et acier inoxydable n ° 316 dans notre boutique.Je n'ai pas testé avec des cylindres creux comme une paille.

"n'est-ce pas tout le monde?"- au moins parmi les visiteurs de ce site;) Belle idée!
#4
+14
niels nielsen
2019-01-22 12:07:37 UTC
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Pour voir si la paille est en acier inoxydable avec un revêtement de couleur cuivre, vous pouvez soigneusement poncer ou limer un peu de matériau au bout de la paille et voir si elle est ou non de couleur cuivre sur toute son épaisseur.

Pour voir si la paille est vraiment en cuivre, plongez-en une extrémité dans une solution bouillante de 1/4 tasse de vinaigre blanc et 1 cuillère à café de sel.Ce mélange est couramment utilisé pour éliminer la ternissure des objets en cuivre et rendra rapidement l'extrémité de la paille très brillante et brillante.L'acier inoxydable ne sera pas affecté (c'est-à-dire non éclairci) par cela.

Notez que le deuxième test ne ferait pas la distinction entre une paille en cuivre et une paille en acier cuivré.
Cela ignore complètement la gamme de traitements possibles disponibles pour colorer l'inox.Par exemple, la coloration PVD inoxydable utilise un procédé titane / azote - comment une telle couche réagira-t-elle au vinaigre / sel?Si ce processus se prête, il y en a beaucoup d'autres.
#5
+4
Vladimir F
2019-01-22 22:39:04 UTC
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Vous pouvez mesurer la tension en immergeant l'échantillon comme électrode dans du jus de citron ou de l'eau salée et utiliser de l'acier connu ou du cuivre connu comme l'autre électrode d'une cellule galvanique.Mieux vaut utiliser du cuivre pur comme autre électrode, car différents aciers ont des propriétés électrochimiques différentes.Une certaine incertitude, si vous n'avez pas seulement de l'acier avec le même potentiel d'électrode que le cuivre, peut subsister.

Puisque la paille est "de couleur cuivre", la réaction se fera avec le revêtement de surface.À moins de savoir quel est le revêtement (et il est tout à fait possible que la paille soit cuivrée), vous ne pouvez pas interpréter les résultats.
Et qui a un testeur à la maison?;)
Cela ne fonctionnera pas si le cuivre est recouvert d'une couche protectrice, par exemple de laque ou de l'émail transparent.Et s'il n'est pas enrobé, il aura un goût distinctif et il se ternira assez rapidement.
@WhatRoughBeast J'ai raté ce peu, il est assez évident que cette méthode fonctionne avec la surface.Quoi qu'il en soit, j'ai utilisé cette méthode avec un grand succès au lycée quand on nous a envoyé un petit morceau de métal un fil de métal et que nous devions déterminer la composition avec le plus de méthodes possible.C'était de l'argent.Certaines autres réponses sur cette page nécessitent également de retirer le revêtement.
@Alchimista presque n'importe qui?On en avait toujours un, c'est indispensable quand quelque chose casse.Je me souviens aussi d'en avoir acheté un à mes amis comme cadeau de mariage demandé, c'est un article indispensable pour la maison.
Cela peut dépendre de la culture et du lieu.Je ne suis pas intéressé à lancer un sondage et surtout pas ici sur Physics SE :) on pourrait juste demander à OP.
#6
+4
Sam Gallagher
2019-01-23 01:45:41 UTC
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Voici une idée (ce n'est pas mon domaine cependant): pensez à utiliser la différence de fréquence de résonance. Cela dépend de la longueur ( $ L $ ), du module de Young ( $ E $ ), de la masse par longueur ( $ M / L $ , nécessite une masse de paille, probablement trouvée chez le fabricant ou utilisez par exemple une balance alimentaire) et un deuxième moment d'inertie ( $ I $ , moment surfacique, unique à la géométrie, un tube de diamètre intérieur et extérieur connu peut être calculé). Le cuivre a $ E = 36 \ fois 10 ^ 6 $ PSI, l'acier inoxydable (selon Engineering Toolbox) a $ E = 26 \ fois 10 ^ 6 $ PSI.

Pour un tube de diamètre intérieur ID et de diamètre extérieur OD, le deuxième moment est $$ I = \ frac {\ pi (OD ^ 4 - ID ^ 4)} {64} $$ Notez que ce sont des quatrièmes puissances du diamètre intérieur et extérieur.

Pour $ E $ en PSI (livre-force par pouce carré), $ L $ en pouces ( $ \ text {in} $ ), $ I $ dans $ \ text {dans} ^ 4 $ et $ M $ dans $ \ text { lbm} $ (livre-masse), pour une paille simplement soutenue (note: la longueur est la longueur du support au support), nous pouvons calculer la fréquence de résonance par ( source): $$ f = \ frac {\ pi} {2 L ^ 2} \ sqrt {\ frac {EI} {M / L}} $$ $ f $ est la fréquence dans $ \ text {Hz} $ .


Le défi peut être de soutenir correctement le tube, peut-être de fixer les extrémités à l'intérieur, ou avec du fil d'acier (ou des trombones). La fréquence de résonance peut (espérons-le) être mesurée par votre téléphone, avec un analyseur de spectre audio.

Prenons l'exemple de cette paille d'Amazon. $ OD = 0,3125 \ text {in} $ , supposons que $ ID = 0,3 \ text {in} $ à titre d'exemple, $ L = 8.5 \ text {in} $ , et laissez $ M = 0.01 \ text {lbm} $ (poids net du produit, je ne sais pas quel emballage il a).Il est fait d'acier de qualité alimentaire (qualité 18/10, 303) avec $ E = 27-29 \ times 10 ^ 6 \ text {PSI} $ .Le deuxième moment est calculé comme étant $ I = 0,00017 \ text {in} ^ 4 $ .En supposant que la paille soit idéalement soutenue, la paille en acier inoxydable aurait une fréquence de résonance autour de 43-44 $ \ text {Hz} $ , tandis qu'une paille de cuivre aurait une fréquence de résonanced'environ $ 49 \ text {Hz} $ , en supposant que je n'ai pas fait d'erreur dans mes calculs.

#7
+2
barbecue
2019-01-23 00:42:04 UTC
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Le cuivre est beaucoup plus malléable et ductile que l'acier inoxydable, donc un test très simple mais peut-être destructeur serait d'essayer de plier la paille avec vos doigts.

Une paille en acier cuivré aura toujours la force de l'acier.Une paille de cuivre solide serait beaucoup plus douce et facilement pliée.

À titre de comparaison, essayez de plier un trombone, puis essayez de plier un morceau de fil de cuivre de la même épaisseur que le trombone.La différence est très perceptible.

essayez de le presser?
#8
+1
Crisp
2019-01-22 17:38:10 UTC
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Touchez-le avec un aimant.L'acier est magnétique.Le cuivre ne l'est pas.

L'acier inoxydable n'est souvent pas magnétique du tout, donc non.Si c'est magnétique, c'est probablement une sorte d'acier, mais si ce n'est pas le cas, cela ne vous dit rien.
Vous avez raison.Apparemment, les aciers inoxydables les plus courants sont «austénitiques» - ils ont une teneur en chrome plus élevée et du nickel est également ajouté.
Un bon acier inoxydable n'est pas magnétique.Cependant, parfois, les aciers inoxydables peuvent être un peu magnétiques, surtout lorsqu'ils ont été travaillés, https://www.bssa.org.uk/faq.php?id=24.Bien que le fait d'être non magnétique ne soit pas une raison suffisante pour exclure l'acier inoxydable, le fait d'être un peu magnétique peut être une raison pour exclure le cuivre.
Malgré le fait qu'il peut ne pas fonctionner avec tous les aciers possibles, si vous percevez une force, il devrait certainement y avoir de l'acier ferritique et pas seulement du cuivre.Dans ce cas, ce test est le plus simple de tous ceux présentés ici.
Il existe deux principaux types d'inox, ferritiques, moins chers, moins inoxydables, légèrement ferromagnétiques et austénitiques, plus chers, plus inoxydables, essentiellement non magnétiques.
La série 400 SS est magnétique, mais à des degrés différents selon la façon dont elle est alliée.La série 300 est non magnétique.
#9
+1
Michael H.
2019-01-23 06:05:40 UTC
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Goûtez-le, le cuivre et l'acier inoxydable n'ont rien de tel.

D'accord, mais s'il * est * du cuivre, il a probablement un revêtement pour réduire les réactions chimiques.
Ouais, mais vous pouvez gratter cela sur un petit endroit avec votre ongle du pouce et le goûter, et ce serait un bon moyen de voir s'ils ont également mis un revêtement sur l'acier inoxydable.
@MichaelH.D'accord.De plus, le cuivre a une odeur unique.* Demandez à n'importe quel machiniste ou outilleur expérimenté *.Lors de ma première année à l'atelier d'usinage Macomber VTHS, le professeur nous a appris aux garçons l'odeur des différents matériaux.
#10
+1
J.J
2019-01-25 19:49:07 UTC
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Je suis surpris que personne n'ait mentionné la dureté, car c'est ce que les métallurgistes et les machinistes utiliseraient.Fondamentalement, vous pouvez acheter des ensembles de fichiers constitués de différentes qualités de dureté métallique connue.Si la lime égratigne le métal, le métal est plus doux que la lime.Si la lime ne frotte pas le métal, au lieu de cela, le métal lisse la lime, le métal est plus dur que la lime.Vous travaillez du fichier le plus dur de l'ensemble au plus doux, jusqu'à ce que vous ne voyiez plus de rayures, et le bingo, qui vous donne la dureté du métal, avec un certain degré de précision.

Cela dit, l'acier est généralement tellement plus dur que le cuivre, qu'il devrait être incroyablement évident d'utiliser N'IMPORTE QUELLE lime en acier, que vous ayez du mal à couper l'acier ou à mâcher du cuivre.Le cuivre est si doux que vous pouvez généralement le mordre et laisser une marque, bien que ce ne soit pas recommandé.Utilisez un fichier pour mordre à votre place.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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