ნივთიერებების სიმკვრივის შესწავლა იწყება საშუალო სკოლის ფიზიკის კურსზე. ეს კონცეფცია ფუნდამენტურად განიხილება მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძვლების შემდგომი წარმოდგენისას ფიზიკისა და ქიმიის კურსებში. მატერიის სტრუქტურის, კვლევის მეთოდების შესწავლის მიზანი შეიძლება ჩაითვალოს სამყაროს შესახებ მეცნიერული იდეების ჩამოყალიბება.
საწყისი იდეები სამყაროს ერთი სურათის შესახებ მოცემულია ფიზიკის მიერ. მე-7 კლასი სწავლობს მატერიის სიმკვრივეს კვლევის მეთოდების, ფიზიკური ცნებებისა და ფორმულების პრაქტიკული გამოყენების შესახებ უმარტივესი იდეების საფუძველზე.
ფიზიკური კვლევის მეთოდები
მოგეხსენებათ, ბუნებრივი მოვლენების შესწავლის მეთოდებს შორის გამოიყოფა დაკვირვება და ექსპერიმენტი. დაწყებით სკოლაში ასწავლიან ბუნებრივ მოვლენებზე დაკვირვებას: იღებენ მარტივ გაზომვებს, ხშირად ინახავენ „ბუნების კალენდარს“. სწავლის ამ ფორმებმა შეიძლება მიიყვანოს ბავშვი სამყაროს შესწავლის, დაკვირვებული ფენომენების შედარების და მიზეზ-შედეგობრივი ურთიერთობების იდენტიფიცირების აუცილებლობამდე.
თუმცა, მხოლოდ სრულად ჩატარებული ექსპერიმენტი მისცემს ახალგაზრდა მკვლევარს ბუნების საიდუმლოებების გასამჟღავნებლად ინსტრუმენტებს. ექსპერიმენტული, კვლევითი უნარების გამომუშავება ხორციელდება პრაქტიკულ მეცადინეობებზე და ლაბორატორიული სამუშაოების დროს.
ფიზიკის კურსზე ექსპერიმენტის ჩატარება იწყება ისეთი ფიზიკური სიდიდეების განსაზღვრებით, როგორიცაა სიგრძე, ფართობი, მოცულობა. ამავდროულად მყარდება კავშირი მათემატიკურ (ბავშვისთვის საკმაოდ აბსტრაქტულ) და ფიზიკურ ცოდნას შორის. ბავშვის გამოცდილებისადმი მიმართვა, მისთვის დიდი ხნის განმავლობაში ცნობილი ფაქტების მეცნიერული თვალსაზრისით გათვალისწინება ხელს უწყობს მასში აუცილებელი კომპეტენციის ჩამოყალიბებას. ტრენინგის მიზანი ამ შემთხვევაში არის ახლის დამოუკიდებელი გააზრების სურვილი.
სიმკვრივის შესწავლა
პრობლემური სწავლების მეთოდის შესაბამისად, გაკვეთილის დასაწყისში შეგიძლიათ დაუსვათ ცნობილი გამოცანა: "რომელია უფრო მძიმე: კილოგრამი ძირი თუ კილოგრამი თუჯი?" რა თქმა უნდა, 11-12 წლის მოზარდებს შეუძლიათ უპასუხონ მათთვის ნაცნობ კითხვას. მაგრამ საკითხის არსზე მიმართვა, მისი თავისებურების გამოვლენის შესაძლებლობა იწვევს სიმკვრივის ცნებას.
ნივთიერების სიმკვრივე არის მისი მოცულობის ერთეულის მასა. ცხრილი, რომელიც ჩვეულებრივ მოცემულია სახელმძღვანელოებში ან საცნობარო წიგნებში, საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ განსხვავებები ნივთიერებებს შორის, ისევე როგორც ნივთიერების საერთო მდგომარეობა. ადრე განხილული მყარი ნივთიერებების, სითხეებისა და აირების ფიზიკური თვისებების სხვაობის მითითება, ამ განსხვავების ახსნა არა მხოლოდ ნაწილაკების სტრუქტურასა და ურთიერთგანლაგებაში, არამედ ნივთიერების მახასიათებლების მათემატიკური გამოხატულებაშიც. ფიზიკის შესწავლა სხვა დონეზე.
შესწავლილი კონცეფციის ფიზიკური მნიშვნელობის შესახებ ცოდნის კონსოლიდაცია საშუალებას იძლევა ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი. ბავშვი, პასუხობს კითხვაზე: "რას ნიშნავს გარკვეული ნივთიერების სიმკვრივის მნიშვნელობა?", ესმის, რომ ეს არის ნივთიერების 1 სმ 3 (ან 1 მ 3) მასა.
სიმკვრივის ერთეულების საკითხი უკვე ამ ეტაპზე შეიძლება დაისვას. აუცილებელია განიხილოს სხვადასხვა საცნობარო სისტემებში საზომი ერთეულების კონვერტაციის გზები. ეს შესაძლებელს ხდის სტატიკური აზროვნებისგან თავის დაღწევას, სხვა საკითხებში გაანგარიშების სხვა სისტემების მიღებას.
სიმკვრივის განსაზღვრა
ბუნებრივია, ფიზიკის შესწავლა არ შეიძლება იყოს სრულყოფილი პრობლემების გადაჭრის გარეშე. ამ ეტაპზე შეყვანილია გაანგარიშების ფორმულები. მე-7 კლასის ფიზიკაში, ალბათ, პირველი ფიზიკური თანაფარდობა ბავშვებისთვის. მას განსაკუთრებული ყურადღება ექცევა არა მხოლოდ სიმკვრივის ცნებების შესწავლის გამო, არამედ პრობლემების გადაჭრის სწავლების მეთოდების გამო.
სწორედ ამ ეტაპზე ჩამოყალიბებულია ფიზიკური გამოთვლითი პრობლემის გადაჭრის ალგორითმი, ძირითადი ფორმულების, განმარტებებისა და შაბლონების გამოყენების იდეოლოგია. მასწავლებელი ცდილობს ასწავლოს პრობლემის ანალიზი, უცნობის ძიების გზა, საზომი ერთეულების გამოყენების თავისებურებები ისეთი შეფარდების გამოყენებით, როგორიცაა სიმკვრივის ფორმულა ფიზიკაში.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითი
მაგალითი 1
დაადგინეთ, რა ნივთიერებისგან შედგება კუბი, რომლის მასა 540 გ და მოცულობაა 0,2 დმ 3.
ρ-? მ \u003d 540 გ, V \u003d 0,2 დმ 3 \u003d 200 სმ 3
ანალიზი
პრობლემის კითხვის საფუძველზე, ჩვენ გვესმის, რომ მყარი ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი დაგვეხმარება დავადგინოთ მასალა, საიდანაც მზადდება კუბი.
აქედან გამომდინარე, ჩვენ განვსაზღვრავთ მატერიის სიმკვრივეს. ცხრილებში ეს მნიშვნელობა მოცემულია გ / სმ 3-ში, ამიტომ მოცულობა dm 3-დან გარდაიქმნება სმ 3-ში.
გადაწყვეტილება
განმარტებით: ρ = m: V.
გვეძლევა: მოცულობა, მასა. ნივთიერების სიმკვრივე შეიძლება გამოითვალოს:
ρ \u003d 540 გ: 200 სმ 3 \u003d 2.7 გ / სმ 3, რაც შეესაბამება ალუმინს.
უპასუხე: კუბი დამზადებულია ალუმინისგან.
სხვა რაოდენობების განსაზღვრა
სიმკვრივის გამოთვლის ფორმულის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ სხვა ფიზიკური რაოდენობა. მოცულობასთან დაკავშირებული სხეულების მასა, მოცულობა, წრფივი ზომები ადვილად გამოითვლება ამოცანებში. გეომეტრიული ფიგურების ფართობისა და მოცულობის განსაზღვრის მათემატიკური ფორმულების ცოდნა გამოიყენება ამოცანებში, რაც შესაძლებელს ხდის მათემატიკის შესწავლის აუცილებლობის ახსნას.
მაგალითი 2
განსაზღვრეთ სპილენძის ფენის სისქე, რომელიც ფარავს ნაწილს 500 სმ 2 ზედაპირის ფართობით, თუ ცნობილია, რომ საფარისთვის გამოყენებულია 5 გ სპილენძი.
თ-? S \u003d 500 სმ 2, m \u003d 5 გ, ρ \u003d 8,92 გ / სმ 3.
ანალიზი
ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ სპილენძის სიმკვრივე.
მოდით გამოვიყენოთ სიმკვრივის გამოთვლის ფორმულა. ამ ფორმულაში არის ნივთიერების მოცულობა, რომლის საფუძველზეც შეიძლება განისაზღვროს წრფივი ზომები.
გადაწყვეტილება
განმარტებით: ρ = m: V, მაგრამ ეს ფორმულა არ შეიცავს სასურველ მნიშვნელობას, ამიტომ ვიყენებთ:
ძირითად ფორმულაში ჩანაცვლებით მივიღებთ: ρ = m: Sh, საიდანაც:
მოდით გამოვთვალოთ: h \u003d 5 გ: (500 სმ 2 x 8,92 გ / სმ 3) \u003d 0,0011 სმ \u003d 11 მიკრონი.
უპასუხე: სპილენძის ფენის სისქე 11 მკმ.
სიმკვრივის ექსპერიმენტული განსაზღვრა
ფიზიკური მეცნიერების ექსპერიმენტული ბუნება ვლინდება ლაბორატორიული ექსპერიმენტების დროს. ამ ეტაპზე იძენს ექსპერიმენტის ჩატარების, მისი შედეგების ახსნის უნარებს.
ნივთიერების სიმკვრივის განსაზღვრის პრაქტიკული ამოცანა მოიცავს:
- სითხის სიმკვრივის განსაზღვრა. ამ ეტაპზე, ბიჭებს, რომლებმაც ადრე უკვე გამოიყენეს საზომი ცილინდრი, შეუძლიათ ადვილად განსაზღვრონ სითხის სიმკვრივე ფორმულის გამოყენებით.
- რეგულარული ფორმის მყარი სხეულის ნივთიერების სიმკვრივის განსაზღვრა. ეს ამოცანა ასევე ეჭვგარეშეა, რადგან მსგავსი გამოთვლითი პრობლემები უკვე განხილულია და მიღებულია გამოცდილება სხეულების ხაზოვანი ზომებით მოცულობების გაზომვისას.
- უსწორმასწორო ფორმის მყარი სხეულის სიმკვრივის განსაზღვრა. ამ ამოცანის შესრულებისას ვიყენებთ ჭიქის გამოყენებით უსწორმასწორო ფორმის სხეულის მოცულობის განსაზღვრის მეთოდს. სასარგებლოა კიდევ ერთხელ გავიხსენოთ ამ მეთოდის მახასიათებლები: მყარი სხეულის უნარი გადააადგილოს სითხე, რომლის მოცულობაც სხეულის მოცულობის ტოლია. გარდა ამისა, ამოცანა წყდება სტანდარტული გზით.
გაზრდილი სირთულის ამოცანები
თქვენ შეგიძლიათ გაართულოთ დავალება ბავშვების მოწვევით, დაადგინონ ნივთიერება, საიდანაც სხეული მზადდება. ამ შემთხვევაში გამოყენებული ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი საშუალებას გაძლევთ ყურადღება მიაქციოთ საცნობარო ინფორმაციასთან მუშაობის შესაძლებლობას.
ექსპერიმენტული ამოცანების ამოხსნისას მოსწავლეებს მოეთხოვებათ საჭირო რაოდენობის ცოდნა საზომი ერთეულების გამოყენებისა და გარდაქმნის სფეროში. ხშირად ეს არის ის, რაც იწვევს ყველაზე დიდ შეცდომებს და ხარვეზებს. შესაძლოა, ფიზიკის შესწავლის ამ ეტაპს მეტი დრო უნდა დაეთმოს, ეს საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ სწავლის ცოდნა და გამოცდილება.
Მოცულობითი წონა
სუფთა ნივთიერების შესწავლა, რა თქმა უნდა, საინტერესოა, მაგრამ რამდენად ხშირად გვხვდება სუფთა ნივთიერებები? ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვხვდებით ნარევებსა და შენადნობებს. როგორ ვიყოთ ამ შემთხვევაში? ნაყარი სიმკვრივის კონცეფცია არ მისცემს საშუალებას სტუდენტებს დაუშვან ტიპიური შეცდომა და გამოიყენონ ნივთიერებების სიმკვრივის საშუალო მნიშვნელობები.
უაღრესად აუცილებელია ამ საკითხის გარკვევა, იმის საშუალება, რომ დავინახოთ, იგრძნოთ განსხვავება ნივთიერების სიმკვრივესა და ნაყარს შორის ადრეულ ეტაპზეა. ამ განსხვავების გაგება აუცილებელია ფიზიკის შემდგომი შესწავლისას.
ეს განსხვავება ამ შემთხვევაში ძალზე საინტერესოა, შესაძლებელია ბავშვს მიეცეთ საშუალება შეისწავლოს ნაყარი მასალის დატკეპნის, ცალკეული ნაწილაკების (ხრეში, ქვიშა და ა.შ.) სიდიდის მიხედვით საწყისი კვლევის დროს.
ნივთიერებების შედარებითი სიმკვრივე
სხვადასხვა ნივთიერების თვისებების შედარება საკმაოდ საინტერესოა ნივთიერების ფარდობითი სიმკვრივის საფუძველზე - ერთ-ერთი ასეთი სიდიდე.
როგორც წესი, ნივთიერების ფარდობითი სიმკვრივე განისაზღვრება გამოხდილ წყალთან მიმართებაში. როგორც მოცემული ნივთიერების სიმკვრივის თანაფარდობა სტანდარტის სიმკვრივესთან, ეს მნიშვნელობა განისაზღვრება პიკნომეტრის გამოყენებით. მაგრამ ეს ინფორმაცია არ გამოიყენება საბუნებისმეტყველო მეცნიერების სასკოლო კურსში, ის საინტერესოა ღრმა შესწავლისთვის (ყველაზე ხშირად სურვილისამებრ).
ფიზიკისა და ქიმიის შესწავლის ოლიმპიადის დონეზე ასევე შეიძლება გავლენა იქონიოს კონცეფციამ "ნივთიერების შედარებითი სიმკვრივე წყალბადთან მიმართებაში". ჩვეულებრივ გამოიყენება გაზებზე. გაზის ფარდობითი სიმკვრივის დასადგენად არ არის გამორიცხული საცდელი აირის მოლური მასის თანაფარდობა გამოყენებასთან.
სასწორზე დავდოთ რკინის და ალუმინის ერთნაირი მოცულობის ცილინდრები (სურ. 122). დარღვეულია სასწორის წონასწორობა. რატომ?
ბრინჯი. 122
ლაბორატორიულ სამუშაოებში თქვენ გაზომეთ სხეულის წონა კეტბელების წონის სხეულის წონასთან შედარებით. როდესაც წონა წონასწორობაში იყო, ეს მასები თანაბარი იყო. დისბალანსი ნიშნავს, რომ სხეულების მასები არ არის იგივე. რკინის ცილინდრის მასა უფრო დიდია ვიდრე ალუმინის. მაგრამ ცილინდრების მოცულობა თანაბარია. ეს ნიშნავს, რომ რკინის ერთეული მოცულობის (1 სმ 3 ან 1 მ 3) მასა უფრო დიდია ვიდრე ალუმინი.
მოცულობის ერთეულში შემავალი ნივთიერების მასას ნივთიერების სიმკვრივე ეწოდება. სიმკვრივის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ ნივთიერების მასა მის მოცულობაზე. სიმკვრივე აღინიშნება ბერძნული ასო ρ (rho). მაშინ
სიმკვრივე = მასა/მოცულობა
ρ = m/V.
SI სიმკვრივის ერთეულია 1 კგ/მ 3. სხვადასხვა ნივთიერების სიმკვრივე განისაზღვრა ექსპერიმენტულად და წარმოდგენილია ცხრილში 1. სურათი 123 გვიჩვენებს თქვენთვის ცნობილი ნივთიერებების მასებს V = 1 მ 3 მოცულობაში.
ბრინჯი. 123
მყარი, თხევადი და აირისებრი ნივთიერებების სიმკვრივე
(ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს)
როგორ გავიგოთ, რომ წყლის სიმკვრივე ρ \u003d 1000 კგ / მ 3? ამ კითხვაზე პასუხი მომდინარეობს ფორმულიდან. წყლის მასა V \u003d 1 მ 3 უდრის m \u003d 1000 კგ.
სიმკვრივის ფორმულიდან, ნივთიერების მასა
m = ρV.
თანაბარი მოცულობის ორი სხეულისგან მატერიის უფრო დიდი სიმკვრივის მქონე სხეულს უფრო დიდი მასა აქვს.
რკინის ρ w = 7800 კგ / მ 3 და ალუმინის ρ al = 2700 კგ / მ 3 სიმკვრივის შედარება, ჩვენ გვესმის, რატომ აღმოჩნდა ექსპერიმენტში (იხ. სურ. 122) რკინის ცილინდრის მასა მასაზე მეტი. იმავე მოცულობის ალუმინის ცილინდრიდან.
თუ სხეულის მოცულობა იზომება სმ 3-ში, მაშინ სხეულის მასის დასადგენად მოსახერხებელია გამოიყენოთ ρ სიმკვრივის მნიშვნელობა, გამოხატული გ/სმ 3-ში.
ნივთიერების სიმკვრივის ფორმულა ρ = m/V გამოიყენება ერთგვაროვანი სხეულებისთვის, ანუ ერთი ნივთიერებისგან შემდგარი სხეულებისთვის. ეს არის სხეულები, რომლებსაც არ აქვთ ჰაერის ღრუები ან არ შეიცავს სხვა ნივთიერებების მინარევებს. ნივთიერების სისუფთავე ფასდება გაზომილი სიმკვრივის მნიშვნელობით. არის, მაგალითად, რაიმე იაფი ლითონი დამატებული ოქროს ზოდში?
დაფიქრდი და უპასუხე
- როგორ შეიცვლება ბალანსის წონასწორობა (იხ. სურ. 122), თუ რკინის ცილინდრის ნაცვლად თასზე იმავე მოცულობის ხის ცილინდრი დადგეს?
- რა არის სიმკვრივე?
- არის თუ არა ნივთიერების სიმკვრივე დამოკიდებული მის მოცულობაზე? მასიდან?
- რა ერთეულებით იზომება სიმკვრივე?
- როგორ გადავიდეთ გ/სმ 3 სიმკვრივის ერთეულიდან კგ/მ 3 სიმკვრივის ერთეულამდე?
საინტერესოა იცოდე!
როგორც წესი, მყარ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას უფრო დიდი სიმკვრივე აქვს, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში. ამ წესიდან გამონაკლისია ყინული და წყალი, რომელიც შედგება H 2 O მოლეკულებისგან.ყინულის სიმკვრივეა ρ = 900 კგ/მ 3, წყლის სიმკვრივე? \u003d 1000 კგ / მ 3. ყინულის სიმკვრივე ნაკლებია წყლის სიმკვრივეზე, რაც მიუთითებს მოლეკულების ნაკლებად მკვრივ შეფუთვაზე (ანუ მათ შორის დიდი მანძილით) მატერიის მყარ მდგომარეობაში (ყინული), ვიდრე თხევად მდგომარეობაში (წყალი). სამომავლოდ წყლის თვისებებში სხვა მეტად საინტერესო ანომალიებს (ანომალიებს) შეხვდებით.
დედამიწის საშუალო სიმკვრივე არის დაახლოებით 5,5 გ/სმ 3 . ამ და მეცნიერებისთვის ცნობილმა სხვა ფაქტებმა შესაძლებელი გახადა გარკვეული დასკვნების გაკეთება დედამიწის სტრუქტურის შესახებ. დედამიწის ქერქის საშუალო სისქე დაახლოებით 33 კმ-ია. დედამიწის ქერქი ძირითადად ნიადაგისა და ქანებისგან შედგება. დედამიწის ქერქის საშუალო სიმკვრივეა 2,7 გ / სმ 3, ხოლო ქანების სიმკვრივე, რომლებიც პირდაპირ დედამიწის ქერქის ქვეშ მდებარეობს, არის 3,3 გ / სმ 3. მაგრამ ორივე ეს მნიშვნელობა 5,5 გ/სმ 3-ზე ნაკლებია, ანუ დედამიწის საშუალო სიმკვრივეზე ნაკლები. აქედან გამომდინარეობს, რომ მატერიის სიმკვრივე, რომელიც მდებარეობს გლობუსის სიღრმეში, უფრო მეტია, ვიდრე დედამიწის საშუალო სიმკვრივე. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ დედამიწის ცენტრში მატერიის სიმკვრივე აღწევს 11,5 გ/სმ 3, ანუ უახლოვდება ტყვიის სიმკვრივეს.
ადამიანის სხეულის ქსოვილების საშუალო სიმკვრივეა 1036 კგ / მ 3, სისხლის სიმკვრივე (t = 20 ° C) არის 1050 კგ / მ 3.
ბალზას ხეს აქვს ხის დაბალი სიმკვრივე (2-ჯერ ნაკლები კორპზე). მისგან მზადდება რაფტები, სამაშველო ღვედები. კუბაში იზრდება ეკინომენის ხე, რომლის ხის სიმკვრივე 25-ჯერ ნაკლებია წყლის სიმკვრივეზე, ანუ ρ = 0,04 გ / სმ 3. გველის ხეს აქვს ხის ძალიან მაღალი სიმკვრივე. ხე წყალში ქვასავით იძირება.
გააკეთეთ ეს თავად სახლში
გაზომეთ საპნის სიმკვრივე. ამისათვის გამოიყენეთ მართკუთხა საპონი. შეადარეთ თქვენს მიერ გაზომილი სიმკვრივის მნიშვნელობა თქვენი თანაკლასელების მიერ მიღებულ მნიშვნელობებთან. მიღებული სიმკვრივის მნიშვნელობები თანაბარია? რატომ?
საინტერესოა იცოდე
უკვე ცნობილი ძველი ბერძენი მეცნიერის არქიმედეს სიცოცხლეშივე (სურ. 124) მასზე ლეგენდები იწერებოდა, რისი მიზეზიც მისი გამოგონება იყო, რომელმაც მისი თანამედროვეები გააოცა. ერთ-ერთ ლეგენდაში ნათქვამია, რომ სირაკუზანის მეფე ჰერონ II-მ მოაზროვნეს სთხოვა დაედგინა, მისი გვირგვინი სუფთა ოქროსგან იყო დამზადებული თუ იუველირმა მასში მნიშვნელოვანი რაოდენობით ვერცხლი შეურია. რა თქმა უნდა, გვირგვინი ხელუხლებელი უნდა დარჩენილიყო. არქიმედესისთვის რთული არ იყო გვირგვინის მასის დადგენა. გაცილებით რთული იყო გვირგვინის მოცულობის ზუსტად გაზომვა, რათა გამოვთვალოთ ლითონის სიმკვრივე, საიდანაც ის იყო ჩამოსხმული და დადგინდეს, იყო თუ არა ის სუფთა ოქრო. სირთულე ის იყო, რომ მას არასწორი ფორმა ჰქონდა!
ბრინჯი. 124
ერთხელ არქიმედეს, გვირგვინზე ფიქრებში ჩაფლული, აბაზანას იღებდა, სადაც ბრწყინვალე იდეა გაუჩნდა. გვირგვინის მოცულობა შეიძლება განისაზღვროს მის მიერ გადაადგილებული წყლის მოცულობის გაზომვით (თქვენ იცნობთ არარეგულარული ფორმის სხეულის მოცულობის გაზომვის ამ მეთოდს). გვირგვინის მოცულობა და მისი მასა დადგინდა, არქიმედესმა გამოთვალა ნივთიერების სიმკვრივე, საიდანაც იუველირმა დაამზადა გვირგვინი.
ლეგენდის თანახმად, გვირგვინის მასალის სიმკვრივე სუფთა ოქროს სიმკვრივეზე ნაკლები აღმოჩნდა და არაკეთილსინდისიერი იუველირი თაღლითობაში დაიჭირეს.
Სავარჯიშოები
- სპილენძის სიმკვრივეა ρm = 8,9 გ / სმ 3, ხოლო ალუმინის სიმკვრივეა ρ al = 2700 კგ / მ 3. რომელი ნივთიერებაა უფრო მკვრივი და რამდენად?
- განსაზღვრეთ ბეტონის ფილის მასა, რომლის მოცულობაა V = 3.0 მ 3.
- რა ნივთიერებისგან არის დამზადებული V = 10 სმ 3 მოცულობის ბურთი, თუ მისი მასა არის m = 71 გ?
- განსაზღვრეთ ფანჯრის მინის მასა, რომლის სიგრძე a = 1,5 მ, სიმაღლე b = 80 სმ და სისქე c = 5,0 მმ.
- მთლიანი მასა N = გადახურვის რკინის 7 იდენტური ფურცელი m = 490 კგ. თითოეული ფურცლის ზომაა 1 x 1,5 მ.განისაზღვრეთ ფურცლის სისქე.
- ფოლადის და ალუმინის ცილინდრებს აქვთ იგივე განივი კვეთის ფართობი და მასები. ცილინდრებიდან რომელს აქვს უფრო დიდი სიმაღლე და რამდენად?
სასწორზე ერთნაირი მოცულობის რკინის და ალუმინის ცილინდრებს ვასხამთ. დარღვეულია სასწორის წონასწორობა. რატომ?
დისბალანსი ნიშნავს, რომ სხეულების მასები არ არის იგივე. რკინის ცილინდრის მასა უფრო დიდია ვიდრე ალუმინის. მაგრამ ცილინდრების მოცულობა თანაბარია. ეს ნიშნავს, რომ რკინის ერთეული მოცულობის (1 სმ 3 ან 1 მ 3) მასა უფრო დიდია ვიდრე ალუმინი.
მოცულობის ერთეულში შემავალი ნივთიერების მასას ეწოდება მატერიის სიმკვრივე.
სიმკვრივის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ ნივთიერების მასა მის მოცულობაზე. სიმკვრივე აღინიშნება ბერძნული ასოებით ρ (რო). მაშინ
სიმკვრივე = მასა / მოცულობა,
ρ = მ/ვ .
SI სიმკვრივის ერთეულია 1 კგ/მ 3. სხვადასხვა ნივთიერების სიმკვრივე განისაზღვრება ექსპერიმენტულად და წარმოდგენილია ცხრილში:
| ნივთიერება | ρ, კგ / მ 3 | ρ, გ/სმ 3 |
|---|---|---|
| ნივთიერება მყარ მდგომარეობაში 20 °C ტემპერატურაზე | ||
| ოსმიუმი | 22600 | 22,6 |
| ირიდიუმი | 22400 | 22,4 |
| პლატინა | 21500 | 21,5 |
| ოქრო | 19300 | 19,3 |
| ტყვია | 11300 | 11,3 |
| ვერცხლი | 10500 | 10,5 |
| სპილენძი | 8900 | 8,9 |
| თითბერი | 8500 | 8,5 |
| ფოლადი, რკინა | 7800 | 7,8 |
| Ქილა | 7300 | 7,3 |
| თუთია | 7100 | 7,1 |
| თუჯის | 7000 | 7,0 |
| კორუნდი | 4000 | 4,0 |
| ალუმინის | 2700 | 2,7 |
| მარმარილო | 2700 | 2,7 |
| ფანჯრის მინა | 2500 | 2,5 |
| ფაიფური | 2300 | 2,3 |
| ბეტონი | 2300 | 2,3 |
| Მარილი | 2200 | 2,2 |
| აგური | 1800 | 1,8 |
| პლექსიგლასი | 1200 | 1,2 |
| კაპრონი | 1100 | 1,1 |
| პოლიეთილენი | 920 | 0,92 |
| პარაფინი | 900 | 0,90 |
| ყინული | 900 | 0,90 |
| მუხა (მშრალი) | 700 | 0,70 |
| ფიჭვი (მშრალი) | 400 | 0,40 |
| საცობი | 240 | 0,24 |
| სითხე 20 °C ტემპერატურაზე | ||
| მერკური | 13600 | 13,60 |
| Გოგირდის მჟავა | 1800 | 1,80 |
| გლიცერინი | 1200 | 1,20 |
| ზღვის წყალი | 1030 | 1,03 |
| წყალი | 1000 | 1,00 |
| Მზესუმზირის ზეთი | 930 | 0,93 |
| მანქანის ზეთი | 900 | 0,90 |
| ნავთი | 800 | 0,80 |
| ალკოჰოლი | 800 | 0,80 |
| ზეთი | 800 | 0,80 |
| აცეტონი | 790 | 0,79 |
| ეთერი | 710 | 0,71 |
| ბენზინი | 710 | 0,71 |
| თხევადი თუნუქის (ზე ტ= 400 °C) | 6800 | 6,80 |
| თხევადი ჰაერი (ზე ტ= -194 °C) | 860 | 0,86 |
| გაზი 0 °C-ზე | ||
| ქლორი | 3,210 | 0,00321 |
| ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) (ნახშირორჟანგი) | 1,980 | 0,00198 |
| ჟანგბადი | 1,430 | 0,00143 |
| Საჰაერო | 1,290 | 0,00129 |
| აზოტი | 1,250 | 0,00125 |
| ნახშირბადის მონოქსიდი (II) (ნახშირბადის მონოქსიდი) | 1,250 | 0,00125 |
| ბუნებრივი აირი | 0,800 | 0,0008 |
| წყლის ორთქლი (ზე ტ= 100 °C) | 0,590 | 0,00059 |
| ჰელიუმი | 0,180 | 0,00018 |
| წყალბადი | 0,090 | 0,00009 |
როგორ გავიგოთ, რომ წყლის სიმკვრივე ρ \u003d 1000 კგ / მ 3? ამ კითხვაზე პასუხი მომდინარეობს ფორმულიდან. წყლის მასა მოცულობით ვ\u003d 1 მ 3 უდრის მ= 1000 კგ.
სიმკვრივის ფორმულიდან, ნივთიერების მასა
მ = ρ ვ.
თანაბარი მოცულობის ორი სხეულისგან მატერიის უფრო დიდი სიმკვრივის მქონე სხეულს უფრო დიდი მასა აქვს.
რკინის ρ w = 7800 კგ/მ 3 და ალუმინის ρ al = 2700 კგ/მ 3 სიმკვრივის შედარება, ჩვენ გვესმის, რატომ აღმოჩნდა ექსპერიმენტში რკინის ცილინდრის მასა უფრო დიდი ვიდრე ალუმინის ცილინდრის მასა. იგივე მოცულობა.
თუ სხეულის მოცულობა იზომება სმ 3-ში, მაშინ სხეულის მასის დასადგენად მოსახერხებელია გამოიყენოთ ρ სიმკვრივის მნიშვნელობა, გამოხატული გ/სმ 3-ში.
მოდით ვთარგმნოთ, მაგალითად, წყლის სიმკვრივე კგ / მ 3-დან გ / სმ 3-მდე:
ρ in \u003d 1000 კგ / მ 3 \u003d 1000 \ ( \ ფრაკი (1000 ~ გ) (1000000 ~ სმ ^ (3)) \) \u003d 1 გ / სმ 3.
ასე რომ, ნებისმიერი ნივთიერების სიმკვრივის რიცხვითი მნიშვნელობა, გამოხატული გ / სმ 3-ში, 1000-ჯერ ნაკლებია მის რიცხვით მნიშვნელობაზე, გამოხატული კგ / მ 3-ში.
ნივთიერების სიმკვრივის ფორმულა ρ = მ/ვიგი გამოიყენება ერთგვაროვანი სხეულებისთვის, ანუ ერთი ნივთიერებისგან შემდგარი სხეულებისთვის. ეს არის სხეულები, რომლებსაც არ აქვთ ჰაერის ღრუები ან არ შეიცავს სხვა ნივთიერებების მინარევებს. ნივთიერების სისუფთავე ფასდება გაზომილი სიმკვრივის მნიშვნელობით. არის, მაგალითად, რაიმე იაფი ლითონი დამატებული ოქროს ზოდში?
როგორც წესი, მყარ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას უფრო დიდი სიმკვრივე აქვს, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში. ამ წესიდან გამონაკლისს წარმოადგენს ყინული და წყალი, რომელიც შედგება H 2 O მოლეკულებისგან.ყინულის სიმკვრივეა ρ = 900 კგ 3 , წყლის სიმკვრივეა ρ = 1000 კგ 3 . ყინულის სიმკვრივე ნაკლებია წყლის სიმკვრივეზე, რაც მიუთითებს მოლეკულების ნაკლებად მკვრივ შეფუთვაზე (ანუ მათ შორის დიდი მანძილით) მატერიის მყარ მდგომარეობაში (ყინული), ვიდრე თხევად მდგომარეობაში (წყალი). სამომავლოდ წყლის თვისებებში სხვა მეტად საინტერესო ანომალიებს (ანომალიებს) შეხვდებით.
დედამიწის საშუალო სიმკვრივე არის დაახლოებით 5,5 გ/სმ 3 . ამ და მეცნიერებისთვის ცნობილმა სხვა ფაქტებმა შესაძლებელი გახადა გარკვეული დასკვნების გაკეთება დედამიწის სტრუქტურის შესახებ. დედამიწის ქერქის საშუალო სისქე დაახლოებით 33 კმ-ია. დედამიწის ქერქი ძირითადად ნიადაგისა და ქანებისგან შედგება. დედამიწის ქერქის საშუალო სიმკვრივეა 2,7 გ / სმ 3, ხოლო ქანების სიმკვრივე, რომლებიც პირდაპირ დედამიწის ქერქის ქვეშ მდებარეობს, არის 3,3 გ / სმ 3. მაგრამ ორივე ეს მნიშვნელობა 5,5 გ/სმ 3-ზე ნაკლებია, ანუ დედამიწის საშუალო სიმკვრივეზე ნაკლები. აქედან გამომდინარეობს, რომ მატერიის სიმკვრივე, რომელიც მდებარეობს გლობუსის სიღრმეში, უფრო მეტია, ვიდრე დედამიწის საშუალო სიმკვრივე. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ დედამიწის ცენტრში მატერიის სიმკვრივე აღწევს 11,5 გ/სმ 3, ანუ უახლოვდება ტყვიის სიმკვრივეს.
ადამიანის სხეულის ქსოვილების საშუალო სიმკვრივეა 1036 კგ / მ 3, სისხლის სიმკვრივე ( ტ\u003d 20 ° C) - 1050 კგ / მ 3.
ხეს აქვს ხის დაბალი სიმკვრივე (2-ჯერ ნაკლები ვიდრე კორკი) ბალზა. მისგან მზადდება რაფტები, სამაშველო ღვედები. ხე იზრდება კუბაში ეშინომენა ეკლიანი, რომლის ხის სიმკვრივე 25-ჯერ ნაკლებია წყლის სიმკვრივეზე, ანუ ρ ≈ 0,04 გ/სმ 3. ხის ძალიან მაღალი სიმკვრივე გველის ხე. ხე წყალში ქვასავით იძირება.
და ბოლოს, არქიმედეს ლეგენდა.
უკვე ცნობილი ძველი ბერძენი მეცნიერის არქიმედეს სიცოცხლეშივე იწყებოდა ლეგენდები მის შესახებ, რისი მიზეზიც მისი გამოგონებები იყო, რამაც გააოცა მისი თანამედროვეები. ერთ-ერთ ლეგენდაში ნათქვამია, რომ სირაკუზანის მეფე ჰერონ II-მ მოაზროვნეს სთხოვა დაედგინა, მისი გვირგვინი სუფთა ოქროსგან იყო დამზადებული თუ იუველირმა მასში მნიშვნელოვანი რაოდენობით ვერცხლი შეურია. რა თქმა უნდა, გვირგვინი ხელუხლებელი უნდა დარჩენილიყო. არქიმედესისთვის რთული არ იყო გვირგვინის მასის დადგენა. გაცილებით რთული იყო გვირგვინის მოცულობის ზუსტად გაზომვა, რათა გამოვთვალოთ ლითონის სიმკვრივე, საიდანაც ის იყო ჩამოსხმული და დადგინდეს, იყო თუ არა ის სუფთა ოქრო. სირთულე ის იყო, რომ მას არასწორი ფორმა ჰქონდა!
ერთხელ არქიმედეს, გვირგვინზე ფიქრებში ჩაფლული, აბაზანას იღებდა, სადაც ბრწყინვალე იდეა გაუჩნდა. გვირგვინის მოცულობა შეიძლება განისაზღვროს მის მიერ გადაადგილებული წყლის მოცულობის გაზომვით (თქვენ იცნობთ არარეგულარული ფორმის სხეულის მოცულობის გაზომვის ამ მეთოდს). გვირგვინის მოცულობა და მისი მასა დადგინდა, არქიმედესმა გამოთვალა ნივთიერების სიმკვრივე, საიდანაც იუველირმა დაამზადა გვირგვინი.
ლეგენდის თანახმად, გვირგვინის მასალის სიმკვრივე სუფთა ოქროს სიმკვრივეზე ნაკლები აღმოჩნდა და არაკეთილსინდისიერი იუველირი თაღლითობაში დაიჭირეს.
განმარტება
მატერიის სიმკვრივე (სხეულის მატერიის სიმკვრივე)ეწოდება სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის სხეულის მცირე ელემენტის მასის (dm) თანაფარდობას მის ერთეულ მოცულობასთან (dV). ყველაზე ხშირად, ნივთიერების სიმკვრივე აღინიშნება ბერძნული ასოებით. Ისე:
მატერიის სიმკვრივის სახეები
გამოხატვის (1) გამოყენებისას სიმკვრივის დასადგენად, საუბარია სხეულის სიმკვრივეზე წერტილში.
სხეულის სიმკვრივე დამოკიდებულია სხეულის მასალაზე და მის თერმოდინამიკურ მდგომარეობაზე.
სადაც m არის სხეულის მასა, V არის სხეულის მოცულობა.
თუ სხეული არაერთგვაროვანია, მაშინ ზოგჯერ გამოიყენება საშუალო სიმკვრივის კონცეფცია, რომელიც გამოითვლება შემდეგნაირად:
სადაც m არის სხეულის მასა, V არის სხეულის მოცულობა. ინჟინერიაში, არაჰომოგენური (მაგალითად, მარცვლოვანი) სხეულებისთვის გამოიყენება ნაყარი სიმკვრივის კონცეფცია. ნაყარი სიმკვრივე გამოითვლება ისევე, როგორც (3). მოცულობა განისაზღვრება ნაყარი და ფხვიერი მასალების (როგორიცაა: ქვიშა, ხრეში, მარცვლეული და ა.შ.) ხარვეზების ჩათვლით.
ნორმალურ პირობებში გაზების განხილვისას სიმკვრივის გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი ფორმულა:
სადაც არის გაზის მოლური მასა, არის გაზის მოლური მოცულობა, რომელიც ნორმალურ პირობებში არის 22,4 ლ/მოლი.
ნივთიერების სიმკვრივის საზომი ერთეულები
განმარტების შესაბამისად, შეიძლება დაიწეროს, რომ SI სისტემაში სიმკვრივის ერთეულებია: \u003d კგ / მ 3
CGS-ში: \u003d გ / (სმ) 3
ამ შემთხვევაში: 1 კგ / მ 3 \u003d (10) -3 გ / (სმ) 3.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი
ვარჯიში.როგორია წყლის სიმკვრივე, თუ H 2 O-ს ერთი მოლეკულის მოცულობა დაახლოებით m 3-ის ტოლია? ჩათვალეთ, რომ წყალში მოლეკულები მჭიდროდ არის შეფუთული.
სადაც m 0 არის წყლის მოლეკულის მასა. ვიპოვოთ m 0 ცნობილი მიმართების გამოყენებით:
სადაც N \u003d 1 არის მოლეკულების რაოდენობა (ჩვენს შემთხვევაში, ერთი მოლეკულა), m არის მოლეკულების განხილული რაოდენობის მასა (ჩვენს შემთხვევაში, m \u003d m 0), N A \u003d 6.02 10 23 mol -1 არის ავოგადროს მუდმივი, \u003d 18 10 - 3 კგ/მოლი (რადგან წყლის ფარდობითი მოლეკულური წონაა M r =18). მაშასადამე, გამოხატვის (2) გამოყენებით ერთი მოლეკულის მასის საპოვნელად, გვაქვს:
ჩაანაცვლეთ m 0 გამოსახულებით (1), მივიღებთ:
გამოვთვალოთ სასურველი მნიშვნელობა:
კგ / მ 3
უპასუხე.წყლის სიმკვრივეა 10 3 კგ/მ 3.
მაგალითი
ვარჯიში.რა არის ცეზიუმის ქლორიდის (CsCl) კრისტალების სიმკვრივე, თუ კრისტალებს აქვთ კუბური კრისტალური ბადე (ნახ. 1), რომლის წვეროებზე არის ქლორის იონები (Cl -), ხოლო ცენტრში არის ცეზიუმის იონი (Cs +). ). განვიხილოთ ბროლის გისოსის კიდე d=0,41 ნმ.
გადაწყვეტილება.პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ვიღებთ გამოთქმას:
სადაც m არის ნივთიერების მასა (ჩვენს შემთხვევაში, ეს არის ერთი მოლეკულის მასა - ავოგადროს მუდმივი, 
კგ/მოლი არის ცეზიუმის ქლორიდის მოლური მასა (რადგან ცეზიუმის ქლორიდის ფარდობითი მოლეკულური წონა არის ). გამოხატულება (2.1) ერთი მოლეკულისთვის იღებს ფორმას.
სხვადასხვა ნივთიერებისგან დამზადებულ სხეულებს აქვთ სხვადასხვა მასა ერთი და იგივე მოცულობით. მაგალითად, 1 მ 3 მოცულობის რკინას აქვს 7800 კგ მასა, ხოლო იმავე მოცულობის ტყვიას - 13000 კგ.
ფიზიკურ სიდიდეს, რომელიც გვიჩვენებს ნივთიერების მასას ერთეულ მოცულობაში (ანუ, მაგალითად, ერთ კუბურ მეტრში ან ერთ კუბურ სანტიმეტრში) ეწოდება. სიმჭიდროვენივთიერებები.
იმის გასარკვევად, თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ მოცემული ნივთიერების სიმკვრივე, განიხილეთ შემდეგი მაგალითი. ცნობილია, რომ ყინულის ნაკადს, რომლის მოცულობაა 2 მ 3, აქვს 1800 კგ. მაშინ 1 მ 3 ყინულს ექნება მასა 2-ჯერ ნაკლები. 1800 კგ 2 მ 3-ზე გაყოფით მივიღებთ 900 კგ / მ 3. ეს არის ყინულის სიმკვრივე.
Ისე, ნივთიერების სიმკვრივის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ ობიექტის მასა მის მოცულობაზე.: აღნიშნეთ ამ გამოთქმაში შემავალი რაოდენობა ასოებით:
მ- სხეულის მასა, ვ- სხეულის მოცულობა, ρ - სხეულის სიმკვრივე ( ρ -ბერძნული ასო "რო").
შემდეგ სიმკვრივის გამოთვლის ფორმულა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: სიმკვრივის ერთეული SI-ში არის კილოგრამი კუბურ მეტრზე(1 კგ / მ 3). პრაქტიკაში, ნივთიერების სიმკვრივე ასევე გამოხატულია გრამებში კუბურ სანტიმეტრზე (გ / სმ 3). ამ ერთეულებს შორის ურთიერთობის დასამყარებლად მხედველობაში მივიღებთ იმას
1 გ \u003d 0,001 კგ, 1 სმ 3 \u003d 0,000001 მ 3.
Ისე 
ერთი და იგივე ნივთიერების სიმკვრივე მყარ, თხევად და აირად მდგომარეობაში განსხვავებულია. მაგალითად, წყლის სიმკვრივეა 1000 კგ / მ 3, ყინული - 900 კგ / მ 3, და წყლის ორთქლი (0 0 C და ნორმალური ატმოსფერული წნევა) - 0,59 კგ / მ 3.
ცხრილი 3
ზოგიერთი მყარი ნივთიერების სიმკვრივე
ცხრილი 4
ზოგიერთი სითხის სიმკვრივე
ცხრილი 5
ზოგიერთი აირის სიმკვრივე
(3-5 ცხრილებში მითითებული სხეულების სიმკვრივე გამოითვლება ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე და 0 0C ტემპერატურაზე აირებისთვის, სითხეებისა და მყარი ნივთიერებებისთვის 20 0C ტემპერატურაზე.)
1. რას აჩვენებს სიმკვრივე? 2. რა უნდა გაკეთდეს ნივთიერების სიმკვრივის დასადგენად სხეულის მასისა და მოცულობის ცოდნით? 3. სიმკვრივის რა ერთეულები იცით? როგორ უკავშირდებიან ისინი ერთმანეთს? 4. სამ კუბიკს - მარმარილოს, ყინულისა და სპილენძის - ერთნაირი მოცულობა აქვს. რომელს აქვს ყველაზე დიდი მასა, რომელს აქვს ყველაზე პატარა? 5. ორ კუბს - ოქროსა და ვერცხლისგან - ერთნაირი მასა აქვს. რომელს აქვს მეტი მოცულობა? 6. 22-ზე ნაჩვენები ცილინდრებიდან რომელს აქვს უფრო მაღალი სიმკვრივე? 7. 23-ზე ნაჩვენები თითოეული სხეულის მასა არის 1 ტონა რომელს აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე?
