على الرغم من أن أنبوب الحديد الأسود يحتوي على حديد في اسمه ، إلا أنه مصنوع في الواقع من الفولاذ الطري منخفض الدرجة. الفولاذ الطري عبارة عن فولاذ ناعم يمكن لحامه وقطعه بسهولة باستخدام شعلة. سيشير التجار والمتخصصون في الصناعة في أمريكا ببساطة إلى جدول 40 أنبوبًا فولاذيًا عند الحديث عن أنبوب الحديد الأسود. يستخدم الفولاذ الطري لأنه يمكن أن ينحني ؛ يمكن قطعه بشعلة وهو أسهل بكثير للعمل معه بشكل عام. من المهم معرفة ماهية الحديد الأسود لأن الخصائص الحرارية للحديد تختلف عن تلك الموجودة في الفولاذ الطري.
الموصلية الحرارية هي قدرة المادة على توصيل الحرارة. صيغة إيجاد الموصلية الحرارية هي btu / (hr-ft ^ 2-F). لحل هذه المعادلة ، اطرح ساعات التلامس من مربع طول الأنبوب بالأقدام ، مطروحًا منه درجة حرارة مصدر الحرارة بالفهرنهايت. اضرب هذا في btu ، وهي الوحدات الحرارية البريطانية التي تم إيجادها بقسمة وزن الأنبوب على تغير درجة الحرارة. تتراوح الموصلية الحرارية لأنبوب الحديد الأسود من 26 كلفن إلى 37.5 كلفن مما يعني أنه موصل جيد للحرارة. K تعني كلفن ، وهو قياس الطاقة الحرارية.
الكثافة هي نسبة كتلة الجسم إلى حجمه. كلما زادت كتلة هذا الجسم ، زادت كثافته. تبلغ كثافة أنبوب الحديد الأسود 0.284 رطل في البوصة مما يعني أنه ليس كثيفًا جدًا. على سبيل المثال ، التيتانيوم هو حوالي نصف كثافة الفولاذ الطري والألومنيوم هو ثلث كثافة الفولاذ الطري. يمكن إيجاد هذا الحساب بقسمة كتلة الأنبوب على حجمه.
محددة السعة الحرارية هي كمية الحرارة لكل وحدة كتلة مطلوبة لرفع درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية. الحرارة النوعية لأنبوب الحديد الأسود هي .122 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل لكل درجة. صيغة إيجاد الحرارة النوعية هي (btu / lb / F).
يحدث التمدد الحراري عندما يبدأ الجسم في التمدد مع زيادة درجة الحرارة من حوله. عندما يتم تسخين جسم ما ، تبدأ الجزيئات في التحرك بسرعة والتوسع إلى الخارج. معامل التمدد الحراري لأنبوب الحديد الأسود هو 6.7. لإيجاد مقدار التمدد الحراري ، اضرب الزيادة في درجة الحرارة في معامل التمدد الحراري. اضرب ناتج الزيادة في درجة الحرارة ومعامل التمدد الحراري في الطول الإجمالي للأنبوب.