Plik gęstość Masa substancji jest ilorazem masy próbki i zajmowanej przez nią objętości, a jej jednostką miary jest kg / m3 w Międzynarodowym Układzie Jednostek. Do jego określenia często używa się greckiej litery ρ (rho).
Gęstość wody, która jest płynem uniwersalnym, wynosi 1000 kg / m3 lub 1 g / cm3 w 25 ° C, ponieważ gęstość zmienia się wraz z temperaturą i ciśnieniem.
Wiele razy można znaleźć obiekty o tych samych wymiarach, a jednak niektóre są lżejsze, a inne cięższe, jest to spowodowane różnicami w gęstości. Najlżejszy obiekt ma mniejszą gęstość niż najcięższy.
Gęstość jest intensywną właściwością materii, która nie zależy od masy badanej próbki, ponieważ to stosunek masy do objętości pozostaje stały dla tej samej substancji. Dzięki temu można odróżnić jedną substancję od drugiej.
Materiały mają szeroki zakres gęstości, najniższe to gazy, czyli jednostka kg / m3 jest bardzo duży i preferowany jest gram / litr lub g / l. Inne często używane jednostki to gramy / mililitr lub gramy / centymetr sześcienny.
Pojęcie gęstości jest szczególnie przydatne podczas pracy z mediami ciągłymi, takimi jak płyny, niezależnie od tego, czy są to gazy, czy ciecze..
Zgodnie z podaną definicją gęstość ma wzór matematyczny określony wzorem:
Gdzie gęstość wynosi ρ, m to masa, a V to objętość.
Gęstość obiektu można obliczyć, jeśli wcześniej zmierzono jego masę i objętość. To ostatnie nie zawsze jest łatwe, ponieważ próbka może być nieregularna, jednak metod jest kilka.
Jeśli próbka ma regularny kształt geometryczny, istnieją wzory, które umożliwiają obliczenie objętości na podstawie jej wymiarów. Jeśli chodzi o masę, można to uzyskać za pomocą wagi.
Jeśli obiekt nie jest regularny, jego objętość można określić, mierząc wypartą objętość, całkowicie zanurzając go w płynie, takim jak woda..
W tym celu stosuje się wyskalowany pojemnik, który jest wypełniony dokładną objętością wody V1, następnie obiekt jest całkowicie zanurzony i mierzona jest nowa objętość V.dwa. Objętość obiektu jest równa różnicy V.dwa - V1.
Aby zastosować tę metodę, substancja próbki nie może rozpuszczać się w wodzie i musi być dostępny wyskalowany pojemnik o odpowiedniej wielkości..
Do wyznaczenia gęstości stałej próbki można wykorzystać zasadę Archimedesa. Zasada mówi, że ciało częściowo lub całkowicie zanurzone w płynie doświadcza siły skierowanej do góry zwanej pchnięciem, której wielkość jest równa masie płynu przemieszczonego podczas umieszczania ciała..
Aby określić gęstość obiektu za pomocą zasady Archimedesa, należy wykonać następujące kroki:
Określ masę mdo obiektu za pomocą skali.
Napełnij pojemnik płynem o znanej gęstości, którym jest zwykle woda destylowana. Ta wartość nazywa się m1.
Całkowicie zanurz stały przedmiot w pojemniku w wodzie, uważając, aby nie dotykał ścian. Zaobserwowano, że płyn wywiera ciąg I na ciało stałe w górę, a to z kolei, zgodnie z trzecim prawem Newtona, wywiera reakcję równej wielkości na wodę, ale w przeciwnym kierunku.
Po zważeniu zestawu uzyskana wartość, zwana mdwa, będzie to pojemnik wypełniony wodą plus ta reakcja.
Z równania na gęstość możemy wyrazić objętość V ciała, która jest równa objętości wypartego płynu:
Masa wypartego płynu mfa To jest po prostu:
mfa = mdwa −m1
W związku z tym:
Jest to gęstość zdefiniowana powyżej: stosunek masy do objętości próbki.
Zadzwoń też środek ciężkości, Jako odniesienie przyjmuje się gęstość jednej substancji w stosunku do drugiej. W przypadku ciał stałych i cieczy substancją odniesienia jest woda o temperaturze 4 ° C i ciśnieniu 1 atm, a dla gazów jest to suche powietrze. Oblicza się go według:
Względna gęstość = gęstość materiału / gęstość wody
Zarówno gęstość materiału, jak i gęstość wody należy mierzyć w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury oraz wyrażać w tych samych jednostkach..
Poniższy rysunek przedstawia względne gęstości stali i drewna.
Ponieważ gęstość stali wynosi 7800 kg / m3 a woda 1000 kg / m3, Względna gęstość stali, oznaczona jako sg, wynosi:
sg = 7800/1000 = 7,8
Ze swojej strony gęstość względna drewna wynosi:
sg = 500/1000 = 0,5
Obiekty, których gęstość względna jest mniejsza niż 1, unoszą się w wodzie, natomiast te, których gęstość względna jest większa niż 1 tonie.
Oblicza się go jako iloraz masy próbki i jej objętości, w tym porów i przestrzeni z powietrzem:
Gęstość pozorna = masa / objętość = (masa cząstki + Masa powietrze )/ (Tom cząstki+ Tom powietrze)
Oblicz gęstość korka, wiedząc, że sześcian wykonany z tego materiału o boku 1,5 cm ma masę 1 g.
Objętość sześcianu to:
V = ℓ3 = (1,5 cm)3 = 3,375 cm3
Stwierdzenie wskazuje, że masa m sześcianu wynosi m = 1 g, dlatego podstawiając wartości w równaniu gęstości:
ρ = m / V = 1g / 3,375 cm3 = 0,296 g / cm3
Jaka jest masa kuli wykonanej z osmu o promieniu 15 cm?
Zaczynając od równania gęstości:
Masa jest usuwana jako:
m = ρ ∙ V
Konieczne jest obliczenie objętości kuli, którą określa wzór:
Gdzie r jest promieniem kuli. Ponieważ gęstość osmu wynosi 22570 kg / m3, Dogodnie jest wyrazić 15 cm w metrach:
r = 15 cm = 15 × 10−2 m
V = (4/3) π × (15 × 10−2 m)3 = 0,01414 m3
Ta wartość jest podstawiana w prześwicie dla masy:
m = ρ ∙ V = 22570 kg / m3 × 0,01414 m3 = 319,1 kg
Jeszcze bez komentarzy