Περιεχόμενο
Η πυκνότητα (D) είναι μια ποσότητα που ορίζεται ως μάζα (m) ανά μονάδα όγκου (v): D = m ÷ v. Δεδομένου ότι αυτές οι τρεις ποσότητες σχετίζονται, μπορείτε να βρείτε ένα από αυτά αν γνωρίζετε τα άλλα δύο. Αυτό είναι πιο χρήσιμο από ό, τι ακούγεται επειδή η πυκνότητα είναι συχνά μια γνωστή ποσότητα που μπορείτε να αναζητήσετε, υποθέτοντας ότι γνωρίζετε τη σύνθεση του υλικού. Οι υπολογισμοί είναι απλοί για τα στερεά αντικείμενα, αλλά τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα για τα υγρά, των οποίων η πυκνότητα αλλάζει με τη θερμοκρασία, και για τα αέρια, για τα οποία η πυκνότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση.
Χρησιμοποιήστε σταθερές μονάδες
Η εξίσωση που σχετίζεται με την πυκνότητα, τη μάζα και τον όγκο είναι απλή και σας επιτρέπει να υπολογίσετε την πυκνότητα ενός υλικού εάν μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο του. Η μόνη προειδοποίηση είναι ότι πρέπει να κάνετε τις μετρήσεις στο ίδιο σύστημα. Για παράδειγμα, εάν μετρήσετε τη μάζα σε χιλιόγραμμα, θα πρέπει να μετρήσετε τον όγκο σε κυβικά μέτρα και εάν μετρήσετε τον όγκο σε γραμμάρια, θα πρέπει να μετρήσετε τη μάζα σε λίβρες. Τα τρία συστήματα που χρησιμοποιείτε είναι CGS (εκατοστά, γραμμάρια, δευτερόλεπτα), MKS, (μέτρα, κιλά, δευτερόλεπτα) και British Imperial. Οι πιο χρησιμοποιούμενες μονάδες πυκνότητας σε αυτά τα τρία συστήματα είναι:
Υπολογισμοί Πυκνότητας
Παράδειγμα: Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα ποτήρι γεμάτο μυστηριώδες υδατικό διάλυμα. Ο υπολογισμός της πυκνότητάς του και η σύγκρισή του με εκείνον του καθαρού νερού μπορεί να συμβάλει στον προσδιορισμό της σύνθεσής του.
Υπολογίζετε τον όγκο του διαλύματος μετρώντας τις διαστάσεις του ποτηριού και τη στάθμη του υγρού και βρείτε 355 ml. Δεδομένου ότι ένα χιλιοστόλιτρο είναι ένα κυβικό εκατοστό, θα πρέπει να βρείτε τη μάζα σε γραμμάρια. Βρίσκετε ότι τα 372 γρ. Η πυκνότητα είναι τότε 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Αυτό είναι λίγο πιο πυκνό από το καθαρό νερό (1 gm / ml), οπότε ό, τι διαλύεται στο νερό είναι σε χαμηλή συγκέντρωση.
Παράδειγμα: Βρίσκεστε ένα μεγάλο βράχο με περίπου σφαιρικό σχήμα και θέλετε να μάθετε τη σύνθεσή του. Η εύρεση της πυκνότητας μπορεί να σας βοηθήσει να το προσδιορίσετε.
Υπολογίστε τον όγκο του βράχου μετρώντας τη διάμετρο του και διαιρώντας με 2 για να βρείτε την ακτίνα του (r). Ο όγκος μιας σφαίρας είναι 4 / 3πρ3, οπότε αν ο βράχος έχει ακτίνα 10 ίντσες, ο όγκος του είναι 418,67 κυβικά εκατοστά. Μετατρέψτε σε κυβικά πόδια πολλαπλασιάζοντας το 0,00057. Το αποτέλεσμα είναι 0.239 κυβικά πόδια. Εάν το βράχο ζυγίζει 40 λίβρες, η πυκνότητα του είναι 40 lb / 0.239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Αυτό είναι πολύ κοντά στην πυκνότητα του γρανίτη, έτσι υπάρχει μια καλή πιθανότητα το βράχο είναι στερεό γρανίτη.
Χρησιμοποιώντας πίνακες πυκνότητας
Εάν έχετε ένα αντικείμενο κατασκευασμένο από γνωστό υλικό, μπορείτε να αναζητήσετε την πυκνότητα του σε ένα τραπέζι. Αυτές οι πληροφορίες σας επιτρέπουν να υπολογίσετε τον όγκο του, ζυγίζοντας το. Εάν γνωρίζετε ήδη τον όγκο του, μπορείτε να υπολογίσετε τη μάζα του. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να αναδιατάξετε την εξίσωση πυκνότητας για να εκφράσετε την παράμετρο που θέλετε από την άποψη των άλλων δύο.
Παράδειγμα: Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα χρυσό άγαλμα και θέλετε να βρείτε τον όγκο του.
D = m ÷ v, έτσι v = m ÷ D
Βρίσκετε ότι το άγαλμα ζυγίζει 2 κιλά. Σε έναν πίνακα, θα βρείτε την πυκνότητα του χρυσού να είναι περίπου 19.300 kg / m3. Συνδέοντας τους αριθμούς, η ένταση είναι 2 kg ÷ 19,300 kg / m3 = 0,0001 m3 ή περίπου ένα δέκατο ενός λίτρου.
Παράδειγμα: Πόσο ζυγίζει ένα χιλιοστόλιτρο υδραργύρου;
D = m ÷ v, έτσι m = Dv
Η πυκνότητα του υδραργύρου είναι 13,6 g / ml, οπότε ένας όγκος 1 ml έχει μάζα 13,6 γραμμάρια.