KRISTALFYSIIKKA

KITEIDEN FYSIKAALISET OMINAISUUDET

Tiheys

Tiheys on fysikaalinen suure, joka määräytyy homogeeniselle aineelle sen tilavuusyksikkömassalla. Epähomogeeniselle aineelle tiheys tietyssä pisteessä lasketaan kappaleen massan (m) ja tilavuuden (V) suhteen rajana, kun tilavuus supistuu tähän pisteeseen. Heterogeenisen aineen keskimääräinen tiheys on m/V-suhde.

Aineen tiheys riippuu sen massasta atomeja, josta se koostuu, ja aineen atomien ja molekyylien pakkaustiheydestä. Mitä suurempi atomimassa on, sitä suurempi on niiden tiheys.

Mutta jos tarkastelemme samaa ainetta eri aggregaatiotiloissa, näemme, että sen tiheys on erilainen!

Kiinteä aine on aineen aggregaatiotila, jolle on tunnusomaista muodon pysyvyys ja atomien lämpöliikkeen luonne, ja atomit aiheuttavat pieniä värähtelyjä tasapainoasemien ympärillä. Kiteille on tunnusomaista spatiaalinen jaksollisuus atomien tasapainoasemien järjestelyssä. Amorfisissa kappaleissa atomit värähtelevät satunnaisten pisteiden ympärillä. Klassisten käsitteiden mukaan kiinteän aineen vakaa tila (minimillä potentiaalienergialla) on kiteinen. Amorfinen kappale on metastabiilissa tilassa ja sen pitäisi ajan myötä muuttua kiteiseksi, mutta kiteytymisaika on usein niin pitkä, että metastabiilisuutta ei esiinny ollenkaan.

Atomit ovat tiukasti sidottu toisiinsa ja erittäin tiiviisti pakattu. Siksi kiinteässä tilassa olevalla aineella on suurin tiheys.

Nestemäinen tila on yksi aineen aggregoituneista olomuodoista. Nesteen pääominaisuus, joka erottaa sen muista aggregaatiotiloista, on kyky muuttaa muotoaan loputtomasti mekaanisten jännitysten, jopa mielivaltaisen pienten, vaikutuksesta, samalla kun se käytännössä säilyttää tilavuutensa.

Nestemäistä tilaa pidetään yleensä kiinteän aineen ja välissä kaasua: kaasu ei säilytä tilavuutta eikä muotoa, mutta kiinteä aine säilyttää molemmat.

Nestekappaleiden muoto voidaan määrittää kokonaan tai osittain sen perusteella, että niiden pinta käyttäytyy elastisen kalvon tavoin. Joten vesi voi kerääntyä pisaroihin. Mutta neste voi virrata jopa paikallaan pysyvän pinnan alla, mikä tarkoittaa myös sitä, että muoto (nestekappaleen sisäosat) ei säily.

Atomien ja molekyylien pakkaustiheys on edelleen suuri, joten nestemäisessä tilassa olevan aineen tiheys ei eroa kovinkaan kiinteästä olomuodosta.

Kaasu on aineen aggregaatiotila, jolle on tunnusomaista erittäin heikot sidokset sen muodostavien hiukkasten (molekyylien, atomien tai ionien) välillä sekä niiden korkea liikkuvuus. Kaasupartikkelit liikkuvat lähes vapaasti ja kaoottisesti törmäysten välissä, jolloin niiden liikkeen luonteessa tapahtuu jyrkkä muutos.

Aineen kaasumaista tilaa olosuhteissa, joissa saman aineen stabiilin nestemäisen tai kiinteän faasin olemassaolo on mahdollista, kutsutaan yleensä höyryksi.

Kuten nesteet, kaasut ovat juoksevia ja kestävät muodonmuutoksia. Toisin kuin nesteillä, kaasuilla ei ole kiinteää tilavuutta eivätkä ne muodosta vapaata pintaa, vaan pyrkivät täyttämään koko käytettävissä olevan tilavuuden (esimerkiksi astian).

Kaasumainen tila on maailmankaikkeuden yleisin aineen tila (tähtienvälinen aine, sumut, tähdet, planeettojen ilmakehät jne.). Kaasujen ja niiden seosten kemialliset ominaisuudet ovat hyvin erilaisia ​​- matala-aktiivisista inerttistä kaasuista räjähtäviin kaasuseoksiin. Kaasut sisältävät joskus atomien ja molekyylien järjestelmien lisäksi myös muiden hiukkasten järjestelmiä - fotoneja, elektroneja, Brownin hiukkasia sekä plasmaa.

Nestemäisillä molekyyleillä ei ole tiettyä asemaa, mutta samalla niillä ei ole täydellistä liikkumisvapautta. Heidän välillään on vetovoima, joka on tarpeeksi vahva pitääkseen heidät lähellä.

Molekyyleillä on erittäin heikot sidokset toisiinsa ja ne liikkuvat kauas toisistaan. Pakkaustiheys on hyvin pieni, joten aine on kaasumaisessa tilassa

on alhainen tiheys.

2. Tiheystyypit ja mittayksiköt

Tiheys mitataan SI-järjestelmässä kg/m³ ja GHS-järjestelmässä g/cm³, loput (g/ml, kg/l, 1 t/ M3) – johdannaiset.

Rakeisille ja huokoisille kappaleille on olemassa:

Todellinen tiheys, määritetty ottamatta huomioon tyhjiä paikkoja

Näennäinen tiheys, joka lasketaan aineen massan suhteena sen käyttämään koko tilavuuteen

3. Kaava tiheyden löytämiseksi

Tiheys saadaan kaavalla:

Siksi aineen tiheyden numeerinen arvo osoittaa tämän aineen tilavuusyksikön massan. Esimerkiksi tiheys valurauta 7 kg/dm3. Tämä tarkoittaa, että 1 dm3 valurautaa painaa 7 kg. Makean veden tiheys on 1 kg/l. Siksi 1 litran vettä massa on 1 kg.

Kaasujen tiheyden laskemiseksi voit käyttää kaavaa:

missä M on kaasun moolimassa, Vm on moolitilavuus (normaaliolosuhteissa se on 22,4 l/mol).

4. Tiheyden riippuvuus lämpötilasta

Yleensä lämpötilan laskeessa tiheys kasvaa, vaikka on aineita, joiden tiheys käyttäytyy eri tavalla, esimerkiksi vesi, pronssi ja valurauta. Näin ollen veden tiheydellä on maksimiarvo 4 °C:ssa ja se pienenee sekä lämpötilan noustessa että laskeessa.

Kun aggregaatiotila muuttuu, aineen tiheys muuttuu äkillisesti: tiheys kasvaa siirtyessä kaasumaisesta tilasta nesteeksi ja nesteen kiinteytyessä. Totta, vesi on poikkeus tästä säännöstä; sen tiheys pienenee sen kiinteytyessä.

Erilaisten luonnon esineiden tiheys vaihtelee hyvin laajalla alueella. Intergalaktisella väliaineella on pienin tiheys (ρ ~ 10-33 kg/m³). Tähtienvälisen väliaineen tiheys on noin 10-21 kg/M3. Auringon keskimääräinen tiheys on noin 1,5 kertaa suurempi kuin veden tiheys eli 1000 kg/M3, ja Maan keskimääräinen tiheys on 5520 kg/M3. Osmiumilla on metallien tiheys (22 500 kg/M3), ja neutronitähtien tiheys on luokkaa 1017÷1018 kg/M3.

5. Joidenkin kaasujen tiheydet

- Kaasujen ja höyryjen tiheys (0° C, 101325 Pa), kg/m³

Happi 1,429

Ammoniakki 0,771

Krypton 3,743

Argon 1,784

Xenon 5.851

Vety 0,090

Metaani 0,717

Vesihöyry (100°C) 0,598

Ilma 1,293

Hiilidioksidi 1,977

Helium 0,178

Eteeni 1,260

- Joidenkin puulajien tiheys

Puun tiheys, g/cm³

Balsa 0,15

Siperian kuusi 0,39

Sequoia ikivihreä 0,41

Hevoskastanja 0,56

Syötävä kastanja 0,59

Sypressi 0,60

Lintukirsikka 0,61

Hazel 0,63

Pähkinä 0,64

Koivu 0,65

Sileä jalava 0,66

Lehtikuusi 0,66

Peltovaahtera 0,67

Tiikki 0,67

Sveitsi (mahonki) 0,70

Sycamore 0,70

Zhoster (tyrni) 0,71

Lila 0,80

Orapihlaja 0,80

Pekaanipähkinä (kariah) 0,83

Santelipuu 0,90

Puksipuu 0,96

Ebenpuu kaki 1.08

Quebracho 1.21

Gweyakum tai backout 1.28

- Tiheysmetallit(20 °C:ssa) t/M3

Alumiini 2.6889

Volframi 19.35

Grafiitti 1,9 - 2,3

Rauta 7.874

Kulta 19.32

kalium 0,862

Kalsium 1,55

Koboltti 8,90

Litium 0,534

Magnesium 1,738

Kupari 8.96

Natrium 0,971

Nikkeli 8,91

Tina(valkoinen) 7.29

Platina 21.45

Plutonium 19.25

Johtaa 11.336

Hopea 10,50

Titan 4.505

Cesium 1.873

Zirkonium 6,45

- Seosten tiheys (20 °C:ssa) t/M3

Pronssi 7,5 - 9,1

Puuseos 9.7

Duralumiini 2,6 - 2,9

Constantan 8,88

Messinki 8,2 - 8,8

Nikromi 8.4

Platina-iridium 21.62

Teräs 7,7 - 7,9

Ruostumaton teräs (keskimäärin) 7,9 - 8,2

luokat 08Х18Н10Т, 10Х18Н10Т 7,9

arvosanat 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т 8

arvosanat 06ХН28МТ, 06ХН28МДТ 7,95

luokat 08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т 7.6

Valkoinen valurauta 7,6 - 7,8

Harmaa valurauta 7.0 - 7.2

Laitetaan vaa'alle saman tilavuudet rauta- ja alumiinisylinterit (kuva 122). Vaakojen tasapaino on häiriintynyt. Miksi?

Riisi. 122

Laboratoriotyössä mitattiin painoa vertaamalla painojen painoa kehon painoon. Kun vaa'at olivat tasapainossa, nämä massat olivat yhtä suuret. Epätasapaino tarkoittaa, että kappaleiden massat eivät ole samat. Rautasylinterin massa on suurempi kuin alumiinisylinterin massa. Mutta sylinterien tilavuudet ovat samat. Tämä tarkoittaa, että yksikkötilavuus (1 cm3 tai 1 m3) rautaa on massaltaan suurempi kuin alumiinilla.

Tilavuusyksikköön sisältyvän aineen massaa kutsutaan aineen tiheydeksi. Tiheyden löytämiseksi sinun on jaettava aineen massa sen tilavuudella. Tiheys on merkitty kreikkalaisella kirjaimella ρ (rho). Sitten

tiheys = massa/tilavuus

ρ = m/V.

Tiheyden SI-yksikkö on 1 kg/m3. Eri aineiden tiheydet määritetään kokeellisesti ja ne on esitetty taulukossa 1. Kuvassa 123 on esitetty tuntemasi aineiden massat tilavuudessa V = 1 m 3.

Riisi. 123

Kiinteiden aineiden, nesteiden ja kaasujen tiheys
(normaalissa ilmanpaineessa)

Miten ymmärrämme, että veden tiheys on ρ = 1000 kg/m3? Vastaus tähän kysymykseen seuraa kaavasta. Veden massa tilavuudessa V = 1 m 3 on yhtä suuri kuin m = 1000 kg.

Tiheyskaavasta aineen massa

m = ρV.

Kahdesta yhtä tilavuudesta kappaleesta, jolla on suurempi ainetiheys, on suurempi massa.

Vertaamalla raudan ρ l = 7800 kg/m 3 ja alumiinin ρ al = 2700 kg/m 3 tiheyksiä, ymmärrämme, miksi kokeessa (ks. kuva 122) rautasylinterin massa osoittautui massaa suuremmiksi. saman tilavuuden alumiinisylinteristä.

Jos kehon tilavuus mitataan cm 3:nä, niin kehon massan määrittämiseen on tarkoituksenmukaista käyttää tiheysarvoa ρ ilmaistuna g/cm 3:na.

Aineen tiheyskaavaa ρ = m/V käytetään homogeenisille kappaleille eli kappaleille, jotka koostuvat yhdestä aineesta. Nämä ovat kappaleita, joissa ei ole ilmaonteloita tai jotka eivät sisällä muiden aineiden epäpuhtauksia. Aineen puhtaus arvioidaan mitatun tiheyden perusteella. Lisätäänkö kultaharkon sisään esimerkiksi halpaa metallia?

Mieti ja vastaa

1. Miten vaakojen tasapaino muuttuisi (ks. kuva 122), jos rautasylinterin sijasta kupin päälle asetetaan samankokoinen puinen sylinteri?
2. Mikä on tiheys?
3. Riippuuko aineen tiheys sen tilavuudesta? Joukoista?
4. Millä yksiköillä tiheys mitataan?
5. Kuinka siirtyä tiheysyksiköstä g/cm 3 tiheysyksikköön kg/m 3?

Mielenkiintoista tietää!

Kiinteässä tilassa olevan aineen tiheys on yleensä suurempi kuin nestemäisessä tilassa. Poikkeuksena tästä säännöstä on jää ja vesi, jotka koostuvat H 2 O -molekyyleistä Jään tiheys on ρ = 900 kg/m 3, veden tiheys? = 1000 kg/m3. Jään tiheys on pienempi kuin veden tiheys, mikä osoittaa molekyylien vähemmän tiheää pakkaamista (eli suurempia etäisyyksiä niiden välillä) aineen kiinteässä tilassa (jää) kuin nestemäisessä tilassa (vesi). Tulevaisuudessa kohtaat muita erittäin mielenkiintoisia poikkeavuuksia (poikkeavuuksia) veden ominaisuuksissa.

Maan keskimääräinen tiheys on noin 5,5 g/cm 3 . Tämä ja muut tieteen tuntemat tosiasiat antoivat meille mahdollisuuden tehdä joitain johtopäätöksiä Maan rakenteesta. Maankuoren keskimääräinen paksuus on noin 33 km. Maankuori koostuu pääasiassa maaperästä ja kivistä. Maankuoren keskimääräinen tiheys on 2,7 g/cm 3 ja suoraan maankuoren alla olevien kivien tiheys on 3,3 g/cm 3 . Mutta molemmat arvot ovat alle 5,5 g/cm 3, eli pienempiä kuin maan keskimääräinen tiheys. Tästä seuraa, että maapallon syvyyksissä sijaitsevan aineen tiheys on suurempi kuin maan keskimääräinen tiheys. Tutkijat ehdottavat, että Maan keskustassa aineen tiheys saavuttaa 11,5 g/cm 3, eli se lähestyy lyijyn tiheyttä.

Ihmiskehon kudoksen keskimääräinen tiheys on 1036 kg/m3, veren tiheys (t = 20°C) on 1050 kg/m3.

Balsapuulla on alhainen puutiheys (2 kertaa vähemmän kuin korkki). Siitä valmistetaan lautat ja pelastusvyöt. Kuubassa kasvaa Eshinomena piikkikarvapuu, jonka puun tiheys on 25 kertaa pienempi kuin veden tiheys, eli ρ = ​​0,04 g/cm 3 . Käärmepuulla on erittäin korkea puutiheys. Puu uppoaa veteen kuin kivi.

Tee se itse kotona

Mittaa saippuan tiheys. Käytä tätä varten suorakaiteen muotoista saippuapalaa. Vertaa mittaamasi tiheyttä luokkatovereiden saamiin arvoihin. Ovatko tuloksena saadut tiheysarvot samat? Miksi?

Mielenkiintoista tietää

Jo kuuluisan antiikin kreikkalaisen tiedemiehen Arkhimedesen (kuva 124) elinaikana hänestä muodostui legendoja, joiden syynä olivat hänen aikalaisiaan hämmästyttäneet keksinnöt. Yksi legendoista kertoo, että Syrakusan kuningas Heron II pyysi ajattelijaa määrittämään, oliko hänen kruununsa valmistettu puhtaasta kullasta vai sekoittiko jalokivikauppias siihen huomattavan määrän hopeaa. Tietenkin kruunun piti pysyä ehjänä. Archimedesin ei ollut vaikea määrittää kruunun massaa. Paljon vaikeampaa oli mitata tarkasti kruunun tilavuus, jotta voidaan laskea sen metallin tiheys, josta se valettiin, ja määrittää, oliko se puhdasta kultaa. Vaikeus oli, että se oli väärässä muodossa!

Riisi. 124

Eräänä päivänä kruunua koskeviin ajatuksiin uppoutunut Archimedes kävi kylvyssä, jossa hän sai loistavan idean. Kruunun tilavuus voidaan määrittää mittaamalla sen syrjäyttämän veden tilavuus (tämä menetelmä epäsäännöllisen muotoisen kappaleen tilavuuden mittaamiseksi on sinulle tuttu). Määritettyään kruunun tilavuuden ja sen massan Arkhimedes laski sen aineen tiheyden, josta jalokivikauppias teki kruunun.

Legendan mukaan kruunun aineen tiheys osoittautui pienemmäksi kuin puhtaan kullan tiheys, ja epärehellinen jalokivikauppias jäi kiinni petoksesta.

Harjoitukset

1. Kuparin tiheys on ρ m = 8,9 g/cm 3 ja alumiinin tiheys ρ al = 2700 kg/m 3 . Kumpi aine on tiheämpi ja kuinka monta kertaa?
2. Määritä betonilaatan massa, jonka tilavuus on V = 3,0 m 3.
3. Mistä aineesta on tehty pallo, jonka tilavuus on V = 10 cm 3, jos sen massa m = 71 g?
4. Määritä ikkunalasin massa, jonka pituus a = 1,5 m, korkeus b = 80 cm ja paksuus c = 5,0 mm.
5. Kokonaismassa N = 7 identtistä kattorautalevyä m = 490 kg. Kunkin levyn koko on 1 x 1,5 m. Määritä levyn paksuus.
6. Teräs- ja alumiinisylintereillä on sama poikkipinta-ala ja massa. Kummalla sylinterillä on suurempi korkeus ja kuinka paljon?

Kaikki ympärillämme koostuu erilaisista aineista. Laivat ja kylpylät rakennetaan puusta, silitysraudat ja -sängyt on tehty raudasta, renkaat pyörissä ja pyyhekumit lyijykynissä kumista. Ja eri esineillä on erilaiset painot - kuka tahansa meistä voi helposti kantaa mehukkaan kypsän melonin markkinoilta, mutta meidän täytyy hikoilla saman kokoisen painon yli.

Kaikki muistavat kuuluisan vitsin: "Kumpi on raskaampaa? Kilo kynsiä vai kilo nukkaa? Emme enää sorru tähän lapselliseen temppuun, tiedämme, että molempien paino on sama, mutta tilavuus on huomattavasti erilainen. Miksi näin tapahtuu? Miksi eri kappaleilla ja aineilla on eri paino samassa koossa? Tai päinvastoin, sama paino eri kokoisilla? Ilmeisesti on olemassa jokin ominaisuus, jonka vuoksi aineet eroavat toisistaan ​​niin paljon. Fysiikassa tätä ominaisuutta kutsutaan aineen tiheydeksi ja sitä opetetaan seitsemännellä luokalla.

Aineen tiheys: määritelmä ja kaava

Aineen tiheyden määritelmä on seuraava: tiheys osoittaa, mikä aineen massa on tilavuusyksikössä, esimerkiksi kuutiometrissä. Veden tiheys on siis 1000 kg/m3 ja jään 900 kg/m3, minkä vuoksi jää on kevyempää ja talvella altaiden päällä. Eli mitä aineen tiheys osoittaa meille tässä tapauksessa? 900 kg/m3 jään tiheys tarkoittaa, että 1 metrin sivuinen jääkuutio painaa 900 kg. Ja kaava aineen tiheyden määrittämiseksi on seuraava: tiheys = massa/tilavuus. Tähän lausekkeeseen sisältyvät suureet on merkitty seuraavasti: massa - m, kappaleen tilavuus - V ja tiheys on merkitty kirjaimella ρ (kreikkalainen kirjain "rho"). Ja kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Kuinka löytää aineen tiheys

Kuinka löytää tai laskea aineen tiheys? Tätä varten sinun on tiedettävä kehon tilavuus ja paino. Eli mittaamme aineen, punnitsemme sen ja korvaamme sitten saadut tiedot kaavassa ja löydämme tarvitsemamme arvon. Ja kuinka aineen tiheys mitataan, käy selväksi kaavasta. Se mitataan kilogrammoina kuutiometrissä. Joskus he käyttävät myös arvoa, kuten grammaa kuutiosenttimetriä kohti. Arvon muuntaminen toiseksi on hyvin yksinkertaista. 1 g = 0,001 kg ja 1 cm3 = 0,000001 m3. Vastaavasti 1 g/(cm)^3 = 1000 kg/m^3. On myös muistettava, että aineen tiheys on erilainen eri aggregaatiotiloissa. Eli kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa muodossa. Kiinteiden aineiden tiheys on useimmiten korkeampi kuin nesteiden tiheys ja paljon suurempi kuin kaasujen tiheys. Ehkä meille erittäin hyödyllinen poikkeus on vesi, joka, kuten olemme jo käsitelleet, painaa vähemmän kiinteässä tilassa kuin nestemäisessä tilassa. Tämän veden oudon ominaisuuden ansiosta elämä on mahdollista maan päällä. Elämä planeetallamme, kuten tiedämme, syntyi valtameristä. Ja jos vesi käyttäytyisi kuten kaikki muut aineet, niin merien ja valtamerten vesi jäätyisi läpi, jää, joka on vettä raskaampi, vajoaisi pohjaan ja makaa siellä sulamatta. Ja vain päiväntasaajalla, pienessä vesipatsassa, olisi elämää useiden bakteerilajien muodossa. Joten voimme kiittää vettä olemassaolostamme.

Ohjeet

Joten kaikki eivät ole pitkään olleet tietoisia siitä, että aineen tiheys, oli se sitten nestemäinen tai kiinteä aine, voidaan laskea massa jaettuna tilavuudella. Toisin sanoen tavallisen nestemäisen veden tiheyden kokeellisen määrittämiseksi sinun on: 1) Otettava mittasylinteri ja punnittava se.
2) Kaada siihen vettä ja kirjoita sen viemä tilavuus.
3) Punnitse sylinteri vedellä.
4) Laske massa-ero, jolloin saadaan veden massa.
5) Laske tiheys tunnetulla kaavalla

Huomasimme kuitenkin, että tiheysarvot vaihtelevat eri lämpötiloissa. Mutta hämmästyttävintä on laki, jolla muutos tapahtuu. Tutkijat ympäri maailmaa ihmettelevät edelleen tätä ilmiötä. Kukaan ei voi ratkaista mysteeriä ja vastata kysymykseen: "Miksi tiheysarvo on lämmityksen aikana 0 - 3,98 ja 3,98 jälkeen?" Pari vuotta sitten japanilainen fyysikko Masakazu Matsumoto ehdotti mallia vesimolekyylien rakenteelle. Tämän teorian mukaan veteen muodostuu tiettyjä polygonaalisia mikromuodostelmia - vitriittejä, jotka puolestaan ​​hallitsevat vetysidosten venymisilmiötä ja puristavat vesimolekyylejä. Tätä teoriaa ei kuitenkaan ole vielä vahvistettu kokeellisesti. Alla on kaavio tiheydestä lämpötilan funktiona. Käyttääksesi sitä tarvitset: 1) Etsi haluamasi lämpötila-arvo vastaavalta akselilta.
2) Laske kohtisuora kuvaajaan nähden. Merkitse suoran ja funktion leikkauspiste.
3) Piirrä tuloksena olevasta pisteestä lämpötila-akselin suuntainen viiva tiheysakseliin. Leikkauspiste on haluttu arvo Esimerkki: Olkoon veden lämpötila 4 astetta, jolloin tiheydeksi muodostuu rakentamisen jälkeen 1 g/cm^3. Molemmat arvot ovat likimääräisiä.

Tarkemman tiheysarvon määrittämiseksi sinun on käytettävä taulukkoa. Jos siellä ei ole tietoja tarvitsemastasi lämpötila-arvosta, niin: 1) Etsi arvot, joiden välissä haluttu arvo sijaitsee. Paremman ymmärtämisen vuoksi katsotaanpa esimerkkiä. Vaaditaan veden tiheys 65 asteen lämpötilassa. Se on 60 ja 70 välillä.
2) Piirrä koordinaattitaso. Määritä x-akseli lämpötilaksi ja y-akseli tiheydeksi. Merkitse kaavioon tuntemasi pisteet (A ja B). Yhdistä ne suoralla viivalla.
3) Laske kohtisuora tarvitsemastasi lämpötila-arvosta yllä saatuun segmenttiin, merkitse se pisteeksi C.
4) Merkitse pisteet D, E, F kaavion mukaisesti.
5) Nyt on selvästi nähtävissä, että kolmiot ADB ja AFC ovat samanlaisia. Sitten seuraava suhde on voimassa:
AD/AF=DB/EF, joten:
(0,98318-0,97771)/(0,98318-x)=(70-60)/(65-60);
0,00547/(0,98318-x)=2
1,96636-2x = 0,00547
x = 0,980445
Näin ollen veden tiheys 65 asteessa on 0,980445 g/cm^3
Tätä menetelmää arvon löytämiseksi kutsutaan interpolointimenetelmäksi.

Määritelmä

Aineen tiheys (ruumiin aineen tiheys) on skalaarinen fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin kappaleen pienen elementin massan (dm) suhde sen tilavuusyksikköön (dV). Useimmiten aineen tiheys merkitään kreikkalaisella kirjaimella. Niin:

Aineen tiheyden tyypit

Käyttämällä lauseketta (1) määrittämään tiheys, puhumme kappaleen tiheydestä pisteessä.

Kappaleen tiheys riippuu kappaleen materiaalista ja sen termodynaamisesta tilasta.

missä m on kehon massa, V on kehon tilavuus.

Jos keho on epähomogeeninen, he käyttävät joskus keskimääräisen tiheyden käsitettä, joka lasketaan seuraavasti:

missä m on kehon massa, V on kehon tilavuus. Tekniikassa epähomogeenisille (esimerkiksi rakeisille) kappaleille käytetään irtotiheyden käsitettä. Irtotiheys lasketaan samalla tavalla kuin (3). Tilavuus määritetään sisällyttämällä tilaa irto- ja irtomateriaaliin (kuten hiekka, sora, vilja jne.).

Kun tarkastellaan kaasuja normaaleissa olosuhteissa, tiheyden laskemiseen käytetään kaavaa:

missä on kaasun moolimassa, on kaasun moolitilavuus, joka normaaliolosuhteissa on 22,4 l/mol.

Yksiköt aineen tiheyden mittaamiseen

Määritelmän mukaisesti voidaan kirjoittaa, että tiheyden mittayksiköt SI-järjestelmässä ovat: = kg/m 3

GHS:ssä: =g/(cm) 3

Tässä tapauksessa: 1 kg/m 3 = (10) -3 g/(cm) 3.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

Esimerkki

Harjoittele. Mikä on veden tiheys, jos yhden H2O-molekyylin tilavuus on suunnilleen yhtä suuri kuin m 3? Oletetaan, että vedessä olevat molekyylit ovat tiiviisti pakattu.

missä m 0 on vesimolekyylin massa. Etsitään m 0 tunnetulla relaatiolla:

missä N=1 on molekyylien lukumäärä (tapauksessamme yksi molekyyli), m on tarkasteltavana olevien molekyylien lukumäärän massa (tapauksessamme m=m 0), N A =6,02 10 23 mol -1 – Avogadron vakio, =18 10 - 3 kg/mol (koska veden suhteellinen molekyylimassa on M r =18). Siksi käyttämällä lauseketta (2) löytääksemme yhden molekyylin massan, meillä on:

Korvaa m 0 lausekkeeseen (1), saamme:

Lasketaan tarvittava arvo:

kg/m3

Vastaus. Veden tiheys on 103 kg/m 3.

Esimerkki

Harjoittele. Mikä on cesiumkloridi (CsCl) -kiteiden tiheys, jos kiteissä on kuutiokidehila (kuva 1), jonka huipuissa on kloori-ioneja (Cl -), ja keskellä on cesium-ioni (Cs + ). Oletetaan, että kidehilan reuna on d=0,41 nm.

Ratkaisu. Ongelman ratkaisun perustana otamme seuraavan lausekkeen:

missä m on aineen massa (tapauksessamme tämä on yhden molekyylin massa - Avogadron vakio, kg/mol cesiumkloridin moolimassa (koska cesiumkloridin suhteellinen molekyylimassa on ). Yhdelle molekyylille ilmaisu (2.1) saa muodon.