Содержание
Плотность (D) - это величина, определяемая как масса (м) на единицу объема (v): D = m ÷ v, Поскольку эти три величины связаны, вы можете найти одну из них, если знаете две другие. Это более полезно, чем кажется, потому что плотность часто является известной величиной, которую вы можете посмотреть, предполагая, что вы знаете состав материала. Расчеты просты для твердых объектов, но все становится сложнее для жидкостей, плотность которых изменяется с температурой, и для газов, плотность которых зависит от температуры и давления.
Используйте последовательные единицы
Уравнение, связывающее плотность, массу и объем, является простым и позволяет вычислить плотность материала, если вы измеряете его массу и объем. Единственное предостережение в том, что вы должны выполнять измерения в одной и той же системе. Например, если вы измеряете массу в килограммах, вы должны измерять объем в кубических метрах, а если вы измеряете объем в квартах, вы должны измерять массу в фунтах. Вы можете использовать три системы: CGS (сантиметры, граммы, секунды), MKS (метры, килограммы, секунды) и British Imperial. Наиболее используемые единицы для плотностей в этих трех системах:
Расчет плотности
Пример: Предположим, у вас есть стакан, наполненный загадочным водным раствором. Расчет его плотности и сравнение его с плотностью чистой воды может помочь определить его состав.
Вы рассчитываете объем раствора путем измерения размеров стакана и уровня жидкости и находите его равным 355 мл. Поскольку миллилитр - это кубический сантиметр, вы должны найти массу в граммах. Вы обнаружите, что его 372 г. Плотность тогда составляет 372 г ÷ 355 мл = 1,05 г / мл. Это немного плотнее, чем у чистой воды (1 г / мл), поэтому все, что растворяется в воде, имеет низкую концентрацию.
Пример: Вы найдете большую скалу с примерно сферической формой и хотите узнать ее состав. Нахождение его плотности может помочь вам определить это.
Рассчитайте объем породы, измерив ее диаметр и разделив на 2, чтобы найти ее радиус (r). Объем сферы 4 / 3πr3Таким образом, если камень имеет радиус 10 дюймов, его объем составляет 418,67 кубических дюймов. Перевести в кубические футы, умножив на 0,00057. Результат составляет 0,239 кубических футов. Если камень весит 40 фунтов, его плотность составляет 40 фунтов / 0,239 фута.3 = 167. 36 фунтов / фут3, Это очень близко к плотности гранита, так что есть большая вероятность того, что камень из твердого гранита.
Использование таблиц плотности
Если у вас есть предмет из известного материала, вы можете посмотреть его плотность в таблице. Эта информация позволяет рассчитать его объем путем взвешивания. Если вы уже знаете его объем, вы можете рассчитать его массу. Все, что вам нужно сделать, это переставить уравнение плотности, чтобы выразить желаемый параметр в терминах двух других.
примерПредположим, у вас есть золотая статуя, и вы хотите найти ее объем.
D = m ÷ v, т V = M ÷ D
Вы обнаружите, что статуя весит 2 кг. В таблице вы найдете плотность золота около 19 300 кг / м.3, Включив цифры, вы обнаружите, что объем составляет 2 кг ÷ 19,300 кг / м.3 = 0,0001 м3 или около десятой части литра.
Пример: Сколько весит миллилитр ртути?
D = m ÷ v, т м = дв
Плотность ртути составляет 13,6 г / мл, поэтому объем в 1 мл имеет массу 13,6 г.