Jak obliczyć gęstość

Zawartość

• Definicja i wzór gęstości
• Jednostki gęstości
• Pomiar masy
• Pomiar objętości
• Obliczenia w celu znalezienia gęstości
• Kalkulator online gęstości

Materiały pływają lub opadają w oparciu o gęstość. Ponieważ kostki lodu są nieco mniej gęste niż woda, kostki lodu pływają w wodzie. Ponieważ stal jest mniej gęsta niż rtęć, ale gęstsza niż woda, stalowe łożysko kulkowe unosi się w ciekłej rtęci, ale tonie w wodzie. Zrozumienie gęstości zaczyna się od zrozumienia, jak ją obliczyć.

Definicja i wzór gęstości

Gęstość jest stosunkiem masy do objętości obiektu i jako taka gęstość jest raczej wartością obliczoną niż zmierzoną. Znalezienie gęstości wymaga pomiaru zarówno masy, jak i objętości obiektu. Gęstość służy do opisu ciał stałych, cieczy i gazów.

Formuła gęstości w chemii to gęstość równa się masie M. podzielone przez objętość V.. Gęstość może być reprezentowana przez re lub grecką literą rho (ρ), więc wzór można zapisać jako:

D = frac {M} {V} {lub} ; ρ = frac {M} {V}

W geologii ciężar właściwy jest wykorzystywany bardziej niż gęstość, ale oba są ze sobą ściśle powiązane. Ciężar właściwy składa się z gęstości obiektu podzielonej przez gęstość wody (1,0 g / cm³), co daje wartość bezwymiarową.

Jednostki gęstości

W przypadku ciał stałych jednostki gęstości w systemie metrycznym są zwykle podawane w gramach (masie) na centymetr sześcienny (objętość) zapisywane jako g / cm³. Gęstość można również podać w kilogramach na metr sześcienny (kg / m³), kilogramy na centymetr sześcienny (kg / cm³) lub gramów na metr sześcienny (g / m³).

Rzadziej gęstość można podawać jako funty (masę) na stopę sześcienną (objętość), zapisywane jako funty / stopy³, funty na cal sześcienny (lb / in³) lub funty na metr sześcienny (lb / yd³).

W przypadku cieczy gęstość najczęściej podaje się w gramach na mililitr (g / ml), a gęstość gazu zwykle podaje się w gramach na litr (g / l). Gęstości cieczy i gazów zmieniają się jednak wraz z ciśnieniem i temperaturą, więc ogólnie będą podawane w kategoriach ciśnienia standardowego (jedna atmosfera) i temperatury (25 ° C dla cieczy i 0 ° C dla gazów).

Pomiar masy

Znalezienie masy ciał stałych wymaga użycia potrójnej wiązki lub wagi elektronicznej, która mierzy masę. Umieść próbkę na tacy, a następnie wykonaj procedurę dla narzędzia, aby znaleźć masę. Jeśli mierzysz masę proszku lub cieczy, najpierw znajdź masę pojemnika, a następnie dodaj proszek lub ciecz i zmierz całkowitą masę, a następnie odejmij masę pojemnika.

Pomiar objętości

Znalezienie objętości zwykłego wielokąta wymaga po prostu zmierzenia wymiarów bryły i wyszukania formuły kształtu. Na przykład prostokątny blok o wymiarach 10 centymetrów na 5 centymetrów na 2 centymetry ma objętość 10 × 5 × 2 lub 100 centymetrów sześciennych.

Znalezienie objętości brył o nieregularnych kształtach wykorzystuje zasadę wypierania Archimedesa. Odmierz znaną ilość wody do cylindra miarowego, umieść w cylindrze przedmiot o nieregularnym kształcie i odczytaj cylinder miarowy, aby określić zmianę objętości. Przesunięta woda, pokazana przez zmianę odczytu cylindra miarowego, jest równa objętości wstawionego obiektu.

W przypadku cieczy objętość można zmierzyć bezpośrednio za pomocą cylindra miarowego.

Obliczenia w celu znalezienia gęstości

Aby znaleźć gęstość, podziel zmierzoną masę przez zmierzoną objętość (re = M. ÷ V.).

Przykłady wzorów gęstości: ciała stałe

Jeśli sześcian materiału o wymiarach 1 centymetr z każdej strony ma masę 7,90 gramów, oblicza się gęstość

D = frac {7.90 ; {g}} {1 ; {cm} × 1 ; {cm} × 1 ; {cm}} = 7,90 ; {g / cm} ^ 3

Materiałem jest najprawdopodobniej żelazo.

Masa obiektu o nieregularnym kształcie jest mierzona jako 211,4 gramów. Objętość wypartej wody wynosi 20 mililitrów. Ponieważ jeden mililitr wody zajmuje jeden centymetr sześcienny objętości, objętość obiektów wynosi 20 centymetrów sześciennych. Wypełnianie formuły pokazuje

D = frac {211,4 ; {g}} {20 ; {cm} ^ 3} = 10,57 ; {g / cm} ^ 3

Materiał to najprawdopodobniej srebro.

Przykłady wzorów gęstości: Ciecze

Ciecz o objętości 50 mililitrów (ml) ma masę 63 gramów (g). Więc

D = frac {63 ; {g}} {50 ; {mL}} = 1,26 ; {g / ml}

Ciecz może być gliceryną.

Ciecz o zmierzonej masie 338,75 gramów zajmuje objętość 25 mililitrów. Wypełnianie formuły gęstości pokazuje

D = frac {338,75 ; {g}} {25 ; {mL}} = 13,55 ; {g / ml}

Ciecz jest prawdopodobnie rtęcią.

Kalkulator online gęstości

Dostępne są kalkulatory z formułami gęstości online. Jednak dwie z trzech zmiennych (masa, objętość lub gęstość) muszą być znane (patrz Zasoby).