Что такое плотность массы и как она определяется?
Плотность массы — это физическая величина, которая характеризует количество массы вещества, занимающего определенный объем. Она определяется как отношение массы вещества к его объему.
Плотность массы обозначается символом ρ (ро) и измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³). Для единичного объема (1 м³) плотность массы равна массе вещества.
Примеры:
- Плотность массы воды при нормальных условиях составляет около 1000 кг/м³.
- Плотность массы воздуха при нормальных условиях составляет около 1,2 кг/м³.
- Плотность массы железа составляет примерно 7850 кг/м³.
Плотность массы может быть определена различными методами, в зависимости от вещества, для которого проводится измерение. Некоторые методы измерения плотности массы включают использование градуированных пробирок, ареометров, гидростатических взвешиваний и многих других.
| Метод | Описание |
| Градуированные пробирки | Выливаются из пробирки определенный объем жидкости и измеряется его масса. По полученным данным рассчитывается плотность массы. |
| Ареометр | Используется для измерения плотности массы жидкостей путем погружения в них специального прибора. |
| Гидростатическое взвешивание | Используется для измерения плотности массы твердых тел путем опускания их в воду и измерения силы, которую тело испытывает в воде. |
Таким образом, плотность массы является важной характеристикой вещества, которая позволяет определить, насколько плотно размещены частицы вещества в пространстве. Знание плотности массы необходимо для многих физических расчетов и позволяет более полно описывать свойства вещества
Как рассчитать плотность массы?
Плотность массы — это величина, определяющая, сколько массы содержится в единице объема вещества. Для расчета плотности массы необходимо знать массу и объем вещества, а затем использовать формулу:
Плотность массы = Масса / Объем
Единицей измерения плотности массы в Международной системе единиц (СИ) является килограмм на кубический метр (кг/м³).
Процесс расчета плотности массы можно представить в виде следующих шагов:
- Определите массу вещества, выраженную в килограммах (кг).
- Определите объем вещества, выраженный в кубических метрах (м³) или других подходящих единицах измерения.
- Расчитайте плотность массы, разделив массу на объем по формуле выше.
Если вам даны масса и объем вещества в других единицах измерения, необходимо сначала привести их к соответствующим единицам величин, используя соответствующие коэффициенты преобразования.
При расчете плотности массы следует учитывать, что плотность может зависеть от условий, таких как температура и давление. Используйте соответствующие данные в формуле, если это требуется в вашей задаче.
Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл. t =20 ° C).
|
Жидкость |
ρ |
ρ |
Жидкость |
ρ |
ρ |
|||||||||
|
Вода чистая |
||||||||||||||
|
Молоко цельное |
||||||||||||||
|
Масло подсолнечное |
Жидкое олово (при t |
|||||||||||||
|
Масло машинное |
Жидкий воздух (при t |
Плотность
— физическая величина, характеризующая физические свойства вещества, которая равна отношению массы тела к занимаемому этим телом объёму.
Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) можно расчитать по формуле:
= кг/м³; = кг; = м³.
где m
— масса тела, V
— его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность».
Все вещества состоят из молекул, следовательно масса всякого тела складывается из масс его молекул. Это подобно тому, как масса пакета с конфетами складывается из масс всех конфет в пакете. Если все конфеты одинаковы, то массу пакета с конфетами можно было бы определить, умножив массу одной конфеты на число конфет в пакете.
Молекулы чистого вещества одинаковы. Поэтому масса капли воды равна произведению массы одной молекулы воды на число молекул в капле.
Плотность вещества показывает, чему равна масса 1 м³ этого вещества.
Плотность воды равна 1000 кг/м³, значит, масса 1 м³ воды равна 1000 кг. Это число можно получить, умножив массу одной молекулы воды на число молекул, содержащихся в 1 м³ его объёма.
Плотность льда равна 900 кг/м³, это означает, что масса 1 м³ льда равна 900 кг.Иногда используют единицу измерения плотности г/см³, поэтому ещё можно сказать, что
масса 1см³ льда
равна 0,9
г.
Каждое вещество занимает некоторый объём. И может оказаться, что объёмы двух тел равны
, а их массы различны. В этом случае говорят, что плотности этих веществ различны.
Также при равенстве масс двух тел
их объёмы будут различны. Например, объём льда почти в 9 раз больше объёма железного бруса.
Плотность вещества зависит от его температуры.
При повышении температуры обычно плотность уменьшается. Это связано с термическим расширением, когда при неизменной массе увеличивается объём.
При уменьшении температуры плотность увеличивается. Хотя существуют вещества, плотность которых в определённом диапазоне температур ведёт себя иначе. Например, вода, бронза, чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, висмут и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при затвердевании уменьшается.
Решение задач
Задача №1.
Прямоугольная металлическая пластинка длиной 5 см, шириной 3 см и толщиной 5 мм имеет массу 85 г. Из какого материала она может быть иготовлена?
Анализ физической проблемы.
Чтобы ответить на поставленный вопрос, необходимо определить плотность вещества, из которого изготовлена пластинка. Затем, воспользовавшись таблицей плотностей, определить – какому веществу соответствует найденое значение плотности. Эту задачу можно решить в данных единицах (т.е. без перевода в СИ).
Задача №2.
Медный шар объёмом 200 см 3 имеет массу 1,6 кг. Определите, цельный этот шар или пустой. Если шар пустой, то определите объём полости.
Анализ физической проблемы.
Если объём меди меньше объёма шара V мед
Задача №3.
Канистра, которая вмещает 20 кг воды, наполнили бензином. Определите массу бензина в канистре.
Анализ физической проблемы.
Для определения массы бензина в канистре нам необходимо найти плотность бензина и ёмкость канистры, которая равна объёму воды. Объём воды определим по её массе и плотности. Плотность воды и бензина найдём в таблице. Задачу лучше решать в единицах СИ.
Задача №4.
Из 800 см 3 олова и 100 см 3 свинца изготовили сплав. Какова его плотность? Каково отношение масс олова и свинца в сплаве?
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Плотность
— это скалярная физическая величина, которая определяется как отношение массы тела к занимаемому им объему.
Данную величину обычно обозначают греческой буквой r или латинскими D и d
. Единицей измерения плотности в системе СИ принято считать кг/м 3 , а в СГС — г/см 3 .
Плотность можно вычислить по формуле:
Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму.
Например, при нормальных условиях масса диокисда углерода в объеме 1 л равна 1,98 г, а масса водорода в том же объеме и при тех же условиях — 0,09 г, откуда плотность диоксида углерода по водороду составит: 1,98 / 0,09 = 22.
Формула плотности вещества
Плотность вещества равна отношению массы вещества к объёму, который эта масса занимает. Плотность обозначается греческой буквой $\rho$ (ро).
То есть, если объём тела обозначить буквой $V$, а массу — $m$, то формула плотности вещества примет вид:
$$\rho = {m \over V}$$
Из данной формулы можно получить единицу плотности. Поскольку масса измеряется в килограммах, а объём — в кубических метрах, то единицей измерения плотности будет килограмм на кубический метр:
$$ = {кг \over м^3}$$
Физический смысл плотности — это масса одного кубического метра данного вещества.
Рис. 1. Плотность вещества
Единицы измерения плотности
Какова единица плотности в СИ?В СИ плотность вещества измеряется в килограммах на кубический метр ($1 \frac{кг}{м^3}$).
Какие еще единицы плотности вам известны?Часто используется другая единица измерения — граммы на кубический сантиметр ($1 \frac{г}{см^3}$) (рисунок 4).
Рисунок 4. Плотности различных веществ в $\frac{г}{см^3}$
Иногда нам потребуется переводить плотность веществ, выраженную в $\frac{кг}{м^3}$ в $ \frac{г}{см^3}$.
Давайте выразим плотность мрамора ($2700 \frac{кг}{м^3}$) в $\frac{г}{см^3}$:
$$\rho = 2700 \cdot \frac{1 \space кг}{1 \space м^3} = 2700 \cdot \frac{1000 \space г}{1 \space 000 \space 000 \space см^3} = \frac{2700}{1000} \cdot \frac{г}{см^3} = 2.7 \frac{г}{см^3}$$
{"questions":,"answer":}}}]}
Плотности сыпучих строительных материалов:
| Сыпучие материалы | кг/м³ | г/см³ |
|---|---|---|
| Песок мокрый | 1920 | 1,92 |
| Глина мокрая | 1600 — 1820 | 1,6 — 1,82 |
| Гипс дробленый | 1600 | 1,6 |
| Земля, суглинок, мокрая | 1600 | 1,6 |
| Щебень мелкий | 1600 | 1,6 |
| Цемент | 1510 | 1,51 |
| Гравий | 1500 — 1700 | 1,5 — 1,7 |
| Гипс кусками | 1290 — 1600 | 1,29 — 1,6 |
| Песок сухой | 1200 — 1700 | 1,2 — 1,7 |
| Земля, суглинок, сухая | 1250 | 1,25 |
| Глина сухая | 1070 — 1090 | 1,07 — 1,09 |
| Асфальтовая крошка | 720 | 0,72 |
| Древесные опилки | 210 | 0,21 |
Понятие насыпной плотности используют для анализа сыпучих строительных материалов (песка, гравия, керамзита и др.). Этот показатель важен для расчета экономически выгодного применения тех или иных компонентов строительной смеси.
Насыпная плотность – изменчивая величина. При определенных условиях материал одного и того же веса может занимать разный объем. Также при одинаковом объеме масса может изменяться. Чем мельче частицы, тем плотнее они располагаются в куче. Самую высокую насыпную плотность из строительных материалов имеет песок. Чем крупнее зерна, тем больше между ними пустот. Кроме размера, важную роль играет и форма зерен. Лучше всего уплотняются частицы правильной формы.
Знать насыпную плотность важно, когда вам известен объем ямы или канавы, которую нужно засыпать, а вы хотите узнать вес материала, который для этой цели необходимо купить. Также пригодится знание о плотности, если в продаже есть материал в килограммах, а вам нужно знать его объем
И еще информация о насыпной плотности будет важна, если вы хотите правильно рассчитать количество единиц транспорта, необходимых для перевозки купленного материала.
Свойства массы
Эмпирически получены такие свойства массы, как:
- Масса — аддитивная скалярная величина, которая не зависит от места положения тела в пространстве. Аддитивность означает, что масса тела равна сумме масс частей тела. Это свойство в точности выполняется для макроскопических тел и нарушается, если энергия взаимодействия составных частей тела велика, например, при соединении протонов и нейтронов в ядро атома. То, что масса является скалярной величиной, значит, что инертные свойства тел одинаковы во всех направлениях.
- Масса тела не зависит от скорости, если она много меньше скорости света.
Массу можно определять при помощи взвешивания или используя динамический способ. Динамический способ нахождения массы заключается в следующем. Если один раз для рассматриваемого тела измерить ускорение и действующую на тело силу одновременно, то можно применяя формулу (1) вычислить массу. Зная массу тела можно рассчитывать ускорение тела по известной силе и по известному ускорению находить силу.
Таблицы плотности некоторых тел и веществ
Например, плотность воды составляет $1000 \frac{кг}{м^3}$, льда — $900 \frac{кг}{м^3}$, водяного пара — $0.590 \frac{кг}{м^3}$ (рисунок 5).
Рисунок 5. Плотности одного вещества в разных агрегатных состояниях
{"questions":,"answer":}}}]}
Плотности различных твердых тел
| Твердое тело | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ | Твердое тело | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ |
|---|---|---|---|---|---|
| Осмий | 22 600 | 22,6 | Мрамор | 2700 | 2,7 |
| Иридий | 22 400 | 22,4 | Стекло | 2500 | 2,5 |
| Платина | 21 500 | 21,5 | Фарфор | 2300 | 2,3 |
| Золото | 19 300 | 19,3 | Бетон | 2300 | 2,3 |
| Свинец | 11 300 | 11,3 | Кирпич | 1800 | 1,8 |
| Серебро | 10 500 | 10,5 | Сахар | 1600 | 1,6 |
| Медь | 8900 | 8,9 | Оргстекло | 1200 | 1,2 |
| Латунь | 8500 | 8,5 | Капрон | 1100 | 1,1 |
| Сталь, железо | 7800 | 7,8 | Полиэтилен | 920 | 0,92 |
| Олово | 7300 | 7,3 | Парафин | 900 | 0,90 |
| Цинк | 7100 | 7,1 | Лед | 900 | 0,90 |
| Чугун | 7000 | 7,0 | Дуб сухой | 700 | 0,70 |
| Корунд | 4000 | 4,0 | Сосна сухая | 400 | 0,40 |
| Алюминий | 2700 | 2,7 | Пробка | 240 | 0,24 |
Таблица 1. Плотности твердых тел
{"questions":,"answer":}}}]}
Плотности различных жидкостей
| Жидкость | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ | Жидкость | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ |
|---|---|---|---|---|---|
| Ртуть | 13 600 | 13,60 | Керосин | 800 | 0,80 |
| Серная кислота | 1800 | 1,80 | Спирт | 800 | 0,80 |
| Мед | 1350 | 1,35 | Нефть | 800 | 0,80 |
| Вода морская | 1030 | 1,03 | Ацетон | 790 | 0,79 |
| Молоко цельное | 1030 | 1,03 | Эфир | 710 | 0,41 |
| Вода чистая | 1000 | 1,00 | Бензин | 710 | 0,71 |
| Масло подсолнечное | 930 | 0,93 | Жидкое олово (при $400^{\circ}$) | 6800 | 6,80 |
| Масло машинное | 900 | 0,90 | Жидкий воздух (при $-194^{\circ}$) | 860 | 0,86 |
Таблица 2. Плотности жидкостей
{"questions":,"answer":}}}]}
Плотности различных газов
| Газ | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ | Газ | $\rho, \frac{кг}{м^3}$ | $\rho, \frac{г}{см^3}$ |
|---|---|---|---|---|---|
| Хлор | 3,210 | 0,00321 | Угарный газ | 1,250 | 0,00125 |
| Углекислый газ | 1,980 | 0,00198 | Природный газ | 0,800 | 0,0008 |
| Кислород | 1,430 | 0,00143 | Водяной пар (при $100^{\circ}$) | 0,590 | 0,00059 |
| Воздух (при $0^{\circ}C$ | 1,290 | 0,00129 | Гелий | 0,180 | 0,00018 |
| Азот | 1,250 | 0,00125 | Водород | 0,090 | 0,00009 |
Таблица 3. Плотности газов
{"questions":[{"content":"Чему равна плотность азота?<br />Ответ: $\\rho =$`input-21` $\\frac{кг}{м^3}$.","widgets":{"input-21":{"type":"input","inline":1,"answer":}}}]}
Измерение плотности
Для измерения плотности материалов используется ряд методов. Такие методы включают использование гидрометра (метод плавучести для жидкостей), гидростатического баланса (метод плавучести для жидкостей и твердых тел), метода погруженного тела (метод плавучести для жидкостей), пикнометра (для жидкостей и твердых тел), пикнометра сравнения с воздухом (для твердых тел), осциллирующего денситометра (для жидкостей), а также налива и отвода (для твердых тел).
Вы можете рассчитать плотность вещества или среднюю плотность предмета в домашних условиях, измерив объем и массу данного вещества или предмета.
Сначала определите массу предмета с помощью весов.
Далее определите объем либо путем измерения размеров, либо путем наливания в мерный сосуд. Этим сосудом может быть что угодно – и мерный стаканчик, и бутыль типового размера. Если предмет имеет сложную форму, вы можете измерить объем воды, который этот предмет вытесняет.
Разделите массу на объем, чтобы рассчитать плотность вещества или предмета по формуле:
$$ρ=\frac{m}{V}$$
Легендарная история измерений плотности
История измерения плотности начинается с рассказа об Архимеде, который получил задание определить, не присвоил ли золотых дел мастер золото при изготовлении короны для царя Гиерона Второго. Царь подозревал, что корона была сделан из сплава золота и серебра. В те времена ученые уже знали, что плотность золота примерно вдвое больше плотности серебра. Но чтобы проверить состав короны, нужно было рассчитать ее объем.
Теоретически корону можно было бы смять в куб, объем которого можно было бы легко рассчитать и сравнить с массой. И исходя из плотности определить золото ли это. Но царь бы не одобрил такого подхода.
Архимед принял ванну и по подъему воды на входе в нее заметил, что он может вычислить объем золотой короны по объему вытесненной воды. После этого открытия он выпрыгнул из ванны и побежал голым по улицам с криками: «Эврика! Эврика!» По-гречески «Εύρηκα!», — означало: «Я нашел».
Архимед, вычислил объем воды, вытесненный короной и объем воды, вытесненный золотым слитком той же массы, что и корона. В результате эксперимента корона вытеснила больше воды. Оказалось, что она была сделана из менее плотного и более легкого материала, чем чистое золото. В итоге ювелира уличили в обмане.
В результате появился термин «эврика», который стал популярным и используется для обозначения момента просветления или инсайта.
Масса и плотность вещества
Шарик для настольного тенниса весит 2,7 г.
Но такой же по размеру шарик из дерева будет весить 15–20 г, а из железа — 260 г. Если же шарик изготовить из свинца, его масса достигнет 380 г.
Столь большая разница в массе одинаковых по размеру тел объясняется тем, что элементарные частицы внутри различных веществ имеют различное пространственное расположение, и в одном и том же объёме помещается разное их количество. Например, в ядрах атомов свинца в среднем 208 нуклонов, составляющих основную массу. А в ядрах железа — только 56 нуклонов. В ядрах элементов, из которых состоят молекулы дерева и воздуха, нуклонов ещё меньше.
Мало того, в составе молекул и кристаллических решёток атомы могут находиться на разных расстояниях, и в одном и том же объёме будет помещаться их различное количество. Наконец, в газах молекулы находятся друг от друга на относительно больших расстояниях, это и объясняет лёгкость газов (и малую массу шарика от пинг-понга, на 99 % заполненного воздухом).
Возникает вопрос: как учесть эту разницу?
В физике для этого используется специальная величина — плотность, которая показывает, насколько сильно «упаковано» вещество в данном объёме.
В приведённом примере наивысшая плотность будет у свинцового шарика, наименьшая — у шарика для пинг-понга.
Связь массы, объема и вещества, из которого состоит тело
Рассмотрим опыт, представленный на рисунке 1.
Рисунок 1. Взвешивание двух одинаковых тел, состоящих из разных веществ
Возьмем два одинаковых цилиндра: они одинаковой формы и объема, но изготовлены из разных материалов.
Один сделан из алюминия, а другой из свинца. Поместим их на разные чаши весов.
В итоге, мы увидим, что масса цилиндра из алюминия будет почти в 4 раза меньше массы цилиндра из свинца.
На рисунке 2 изображены тела массой $100 \space г$: лед, железо и золото.
Рисунок 2. Тела одинаковой массы, но состоящие из разных веществ
Здесь представлены тела одинаковой массы, но взгляните на их объем. Объем льда будет почти в 8,5 раз больше объема куска железа той же массы. А объем золота будет почти в 3 раза меньше объема железа.
{"questions":,"answer":}},"hints":}]}
Примеры расчета плотности массы в различных материалах
Пример 1: Расчет плотности массы железа
Допустим, у нас есть металлический блок из железа с массой 10 кг и объемом 0.01 м3. Чтобы рассчитать плотность массы железа, мы используем формулу:
Плотность массы = масса / объем
Подставляя значения в формулу, получаем:
Плотность массы железа = 10 кг / 0.01 м3 = 1000 кг/м3
Пример 2: Расчет плотности массы воздуха
Воздух состоит из различных газов, таких как кислород, азот и диоксид углерода. Плотность массы воздуха может меняться в зависимости от его состава и условий. В стандартных условиях (температура 0°C и давление 1 атмосфера) плотность массы воздуха составляет около 1.225 кг/м3.
Пример 3: Расчет плотности массы воды
Вода является одним из наиболее распространенных веществ на Земле и имеет плотность массы приблизительно равную 1000 кг/м3 при нормальных условиях (температура 25°C и давление 1 атмосфера). Вода может существовать в разных агрегатных состояниях, и ее плотность может изменяться при различных температурах и давлениях.
Пример 4: Расчет плотности массы алюминия
Алюминий — легкий металл с плотностью массы около 2700 кг/м3.
Пример 5: Расчет плотности массы свинца
Свинец — тяжелый металл с высокой плотностью массы, около 11340 кг/м3.
Это лишь некоторые примеры расчета плотности массы в различных материалах. Понимание плотности массы веществ позволяет ученым и инженерам продумывать и разрабатывать новые материалы и конструкции, а также понять и объяснить различные явления, основанные на этом физическом свойстве.
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Плотность (физика)» в других словарях:
ФИЗИКА. — ФИЗИКА. 1. Предмет и структура физики Ф. наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира. Вследствие этой общности не существует явлений природы, не имеющих физ. свойств … Физическая энциклопедия
Физика звёзд — Физика звезд одна из отраслей астрофизики, изучающая физическую сторону звезд (масса, плотность, …). Содержание 1 Размеры, массы, плотность, светимость звезд 1.1 Масса звёзд … Википедия
Плотность состояний — величина, определяющая количество энергетических уровней в интервале энергий на единицу объёма в трёхмерном случае (на единицу площади в двумерном случае). Является важным параметром в статистической физике и физике твёрдого тела. Термин может… … Википедия
ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия
ФИЗИКА — ФИЗИКА, наука, изучающая совместно с химией общие законы превращения энергии и материи. В основе обеих наук лежат два основных закона естествознания закон сохранения массы (закон Ломоносова, Лавуазье) и закон сохранения энергии (Р. Майер, Джауль… … Большая медицинская энциклопедия
Физика взрыва — (a. explosion physics; н. Physik der Explosion; ф. physique de l explosion; и. fisica de explosion, fisica de estallido, fisica de detonacion) наука, изучающая явление взрыва и механизм его действия в среде. Hарушение механич.… … Геологическая энциклопедия
Физика моря — физика океана, раздел геофизики (См. Геофизика), посвященный изучению физических процессов в Мировом океане. Термин «физическая океанография» иногда используется как синоним Ф. м., но в узком смысле означает часть Ф. м., посвященной… … Большая советская энциклопедия
Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия
Физика — 1) Ф. и ее задачи. 2) Методы Ф. 3) Гипотезы и теории. 4) Роль механики и математики в Ф. 5) Основные гипотезы Ф.; вещество и его строение. 6) Кинетическая теория вещества. 7) Действие на расстоянии. 
Эфир. 9) Энергия. 10) Механические картины,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Плотность — У этого термина существуют и другие значения, см. Плотность (значения). Плотность Размерность L−3M Единицы измерения СИ … Википедия
Измерение плотности вещества
При эффективном измерении плотности вещества обычно используют специальное оборудование. Оно состоит из:
- весов;
- измерительного прибора в виде линейки;
- мерной колбы.
Если исследуемое вещество находится в твердом состоянии, то в качестве измерительного прибора используют мерку в виде сантиметра. Если исследуемое вещество находится в жидком агрегатном состоянии, то при измерениях используют мерную колбу.
Сначала предстоит измерить объем тела при помощи сантиметра или мерной колбы. Исследователь наблюдает за шкалой измерений и фиксирует получившийся результат. Если исследуется деревянный брус кубической формы, то плотность будет равна значению стороны, возведенную в третью степень. При исследовании жидкости необходимо дополнительно учитывать массу сосуда, при помощи которого проводятся измерения. Полученные значения необходимо подставить в универсальную формулу по плотности вещества и рассчитать показатель.
Для газов расчет показателя происходит очень сложно, поскольку необходимо пользоваться различными измерительными приборами.
Обычно для расчета плотности веществ используют ареометр. Он предназначен для получения результатов у жидкостей. Истинную плотность изучают при помощи пикнометра. Почвы исследуют при помощи буров Качиньского и Зайдельмана.
Плотности твердых веществ
| Твердое вещество | кг/м³ | г/см³ |
|---|---|---|
| Осмий | 22 600 | 22,6 |
| Иридий | 22 400 | 22,4 |
| Платина | 21 500 | 21,5 |
| Золото | 19 300 | 19,3 |
| Свинец | 11 300 | 11,3 |
| Серебро | 10 500 | 10,5 |
| Медь | 8900 | 8,9 |
| Сталь | 7800 | 7,8 |
| Олово | 7300 | 7,3 |
| Цинк | 7100 | 7,1 |
| Чугун | 7000 | 7,0 |
| Алюминий | 2700 | 2,7 |
| Мрамор | 2700 | 2,7 |
| Стекло | 2500 | 2,5 |
| Фарфор | 2300 | 2,3 |
| Бетон | 2300 | 2,3 |
| Кирпич | 1800 | 1,8 |
| Полиэтилен | 920 | 0,92 |
| Парафин | 900 | 0,90 |
| Дуб | 700 | 0,70 |
| Сосна | 400 | 0,40 |
| Пробка | 240 | 0,24 |
Пример вычисления
Представьте, что вы – скульптор и собираетесь купить мраморный блок для изготовления небольшой статуи. Вы нашли в продаже мраморный блок с размерами 0,3 х 0,3 х 0,6, метра, который устроил вас по качеству и цене. Как рассчитать вес блока, чтобы понять, каким образом вам его лучше транспортировать?
Для вычисления объема блока перемножим размеры сторон между собой:
0,3 × 0,3 × 0,6 = 0,054 м³
Мы знаем, что плотность мрамора равна 2.700 кг/м³. Поэтому ищем массу блока по формуле:
$$m = ρV$$
То есть 0,054 × 2.700 = 145,8 кг. Таким образом понравившийся вам мраморный блок будет весить около 145,8 килограммов.
Определение плотности вещества
Вышерассмотренные свойства веществ, из которых состоят тела, объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность.
Рассмотрим два тела объемом $1 м^3$ каждое. Если они будут состоять из разных веществ, то их массы тоже будут разными.
Итак, алюминий такого объема будет иметь массу 2700 кг, а свинец такого же объема ( $1 м^3$) будет имеет массу 11 300 кг.
На рисунке 3 приведены другие примеры тел равного объема, но состоящих из разных веществ.
Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме $1 м^3$ (или $1 см^3$). Чтобы найти плотность вещества, нужно массу тела разделить на его объем.
$$плотность = \frac$$
где $\rho$ (“ро”) — плотность вещества, $m$ — масса тела, $V$ — объем тела.