KRISTĀLU FIZIKA

KRISTĀLU FIZIKĀLĀS ĪPAŠĪBAS

Blīvums

Blīvums ir fiziskais lielums, ko viendabīgai vielai nosaka pēc tilpuma vienības masas. Neviendabīgai vielai blīvums noteiktā punktā tiek aprēķināts kā ķermeņa masas (m) un tilpuma (V) attiecības robeža, kad tilpums saraujas līdz šim punktam. Neviendabīgas vielas vidējais blīvums ir attiecība m/V.

Vielas blīvums ir atkarīgs no tās masas atomi, no kuras tas sastāv, un par atomu un molekulu blīvumu vielā. Jo lielāka atomu masa, jo lielāks blīvums.

Bet, ja aplūkosim vienu un to pašu vielu dažādos agregācijas stāvokļos, mēs redzēsim, ka tās blīvums būs atšķirīgs!

Cieta viela ir vielas agregācijas stāvoklis, kam raksturīga formas stabilitāte un atomu termiskās kustības raksturs, kas veic nelielas vibrācijas ap līdzsvara pozīcijām. Kristālus raksturo telpiskā periodiskums atomu līdzsvara pozīciju izkārtojumā. Amorfos ķermeņos atomi vibrē ap nejauši izvietotiem punktiem. Saskaņā ar klasiskajiem jēdzieniem cietas vielas stabilais stāvoklis (ar minimālu potenciālo enerģiju) ir kristālisks. Amorfs ķermenis atrodas metastabilā stāvoklī un laika gaitā tam vajadzētu pārveidoties kristāliskā stāvoklī, bet kristalizācijas laiks bieži ir tik garš, ka metastabilitāte vispār neparādās.

Atomi ir cieši saistīti viens ar otru un ļoti cieši iesaiņoti. Tāpēc vielai cietā stāvoklī ir vislielākais blīvums.

Šķidrais stāvoklis ir viens no vielas agregētajiem stāvokļiem. Šķidruma galvenā īpašība, kas to atšķir no citiem agregācijas stāvokļiem, ir spēja neierobežoti mainīt savu formu mehānisko spriedžu ietekmē, pat patvaļīgi mazu, praktiski saglabājot tilpumu.

Šķidrais stāvoklis parasti tiek uzskatīts par starpposmu starp cietu un gāze: gāze nesaglabā ne tilpumu, ne formu, bet cieta viela saglabā abus.

Šķidrumu ķermeņu formu pilnībā vai daļēji var noteikt tas, ka to virsma uzvedas kā elastīga membrāna. Tātad ūdens var savākties pilienos. Bet šķidrums spēj plūst pat zem tā nekustīgās virsmas, un tas arī nozīmē, ka forma (šķidruma ķermeņa iekšējās daļas) netiek saglabāta.

Atomu un molekulu blīvums joprojām ir augsts, tāpēc vielas blīvums šķidrā stāvoklī īpaši neatšķiras no cietā agregātstāvokļa.

Gāze ir vielas agregācijas stāvoklis, kam raksturīgas ļoti vājas saites starp tajā esošajām daļiņām (molekulām, atomiem vai joniem), kā arī to augsta mobilitāte. Gāzes daļiņas gandrīz brīvi un haotiski pārvietojas intervālos starp sadursmēm, kuru laikā notiek krasas to kustības rakstura izmaiņas.

Vielas gāzveida stāvokli apstākļos, kad ir iespējama tās pašas vielas stabila šķidra vai cieta fāze, parasti sauc par tvaiku.

Tāpat kā šķidrumiem, arī gāzēm ir plūstamība un tās ir izturīgas pret deformāciju. Atšķirībā no šķidrumiem, gāzēm nav fiksēta tilpuma un tās neveido brīvu virsmu, bet mēdz aizpildīt visu pieejamo tilpumu (piemēram, trauku).

Gāzveida stāvoklis ir visizplatītākais matērijas stāvoklis Visumā (starpzvaigžņu matērija, miglāji, zvaigznes, planētu atmosfēra utt.). Gāzu un to maisījumu ķīmiskās īpašības ir ļoti dažādas – no zema aktīvām inertajām gāzēm līdz sprādzienbīstamiem gāzu maisījumiem. Gāzes dažkārt ietver ne tikai atomu un molekulu sistēmas, bet arī citu daļiņu sistēmas - fotonus, elektronus, Brauna daļiņas, kā arī plazmu.

Šķidruma molekulām nav noteiktas pozīcijas, bet tajā pašā laikā tām nav pilnīgas kustības brīvības. Starp viņiem ir pievilcība, kas ir pietiekami spēcīga, lai saglabātu tos tuvu.

Molekulām ir ļoti vājas saites viena ar otru un tās attālinās viena no otras. Iepakojuma blīvums ir ļoti zems, tāpēc viela ir gāzveida stāvoklī

ir zems blīvums.

2. Blīvuma veidi un mērvienības

Blīvumu mēra kg/m³ SI sistēmā un g/cm³ GHS sistēmā, pārējo (g/ml, kg/l, 1 t/ M3) - atvasinājumi.

Granuliem un porainiem korpusiem ir:

Patiesais blīvums, kas noteikts, neņemot vērā tukšumus

Šķietamais blīvums, ko aprēķina kā vielas masas attiecību pret visu tās aizņemto tilpumu

3. Formula blīvuma noteikšanai

Blīvumu nosaka pēc formulas:

Tāpēc vielas blīvuma skaitliskā vērtība parāda šīs vielas tilpuma vienības masu. Piemēram, blīvums čuguns 7 kg/dm3. Tas nozīmē, ka 1 dm3 čuguna masa ir 7 kg. Saldūdens blīvums ir 1 kg/l. Tāpēc 1 litra ūdens masa ir vienāda ar 1 kg.

Lai aprēķinātu gāzu blīvumu, varat izmantot formulu:

kur M ir gāzes molārā masa, Vm ir molārais tilpums (normālos apstākļos tas ir vienāds ar 22,4 l/mol).

4. Blīvuma atkarība no temperatūras

Parasti, pazeminoties temperatūrai, blīvums palielinās, lai gan ir vielas, kuru blīvums uzvedas atšķirīgi, piemēram, ūdens, bronza un čuguns. Tādējādi ūdens blīvumam ir maksimālā vērtība pie 4 °C, un tas samazinās gan pieaugot, gan pazeminoties temperatūrai.

Mainoties agregācijas stāvoklim, vielas blīvums strauji mainās: blīvums palielinās, pārejot no gāzveida stāvokļa uz šķidrumu un šķidrumam sacietējot. Tiesa, ūdens ir izņēmums no šī noteikuma; tā blīvums samazinās, tam sacietējot.

Dažādiem dabas objektiem blīvums svārstās ļoti plašā diapazonā. Starpgalaktiskajai videi ir viszemākais blīvums (ρ ~ 10-33 kg/m³). Starpzvaigžņu vides blīvums ir aptuveni 10-21 kg/M3. Saules vidējais blīvums ir aptuveni 1,5 reizes lielāks par ūdens blīvumu, kas vienāds ar 1000 kg/M3, un Zemes vidējais blīvums ir 5520 kg/M3. Osmijam ir lielākais blīvums starp metāliem (22 500 kg/M3), un neitronu zvaigžņu blīvums ir 1017÷1018 kg/M3.

5. Dažu gāzu blīvumi

- Gāzu un tvaiku blīvums (0°C, 101325 Pa), kg/m³

Skābeklis 1,429

Amonjaks 0,771

Kriptons 3743

Argons 1,784

Ksenons 5.851

Ūdeņradis 0,090

Metāns 0,717

Ūdens tvaiki (100° C) 0,598

Gaiss 1.293

Oglekļa dioksīds 1,977

Hēlijs 0,178

Etilēns 1,260

- Dažu koksnes veidu blīvums

Koksnes blīvums, g/cm³

Balsa 0,15

Sibīrijas egle 0,39

Sekvoja mūžzaļais 0,41

Zirgkastaņa 0,56

Ēdamais kastanis 0,59

Ciprese 0,60

Putnu ķirsis 0,61

Lazda 0,63

Valrieksts 0,64

Bērzs 0,65

Gludā goba 0,66

Lapegle 0,66

Lauka kļava 0,67

tīkkoks 0,67

Šveice (sarkankoks) 0,70

Sycamore 0,70

Zhoster (smiltsērkšķis) 0,71

Ceriņi 0,80

Vilkābele 0,80

Pekanrieksts (kariahs) 0,83

Sandalkoks 0,90

buksuss 0,96

Melnkoka hurma 1.08

Kvebračo 1.21

Gweyakum vai rezerves 1.28

- Blīvumsmetāli(pie 20°C) t/M3

Alumīnijs 2.6889

Volframs 19.35

Grafīts 1,9 - 2,3

Dzelzs 7.874

Zelts 19.32

Kālijs 0,862

Kalcijs 1,55

Kobalts 8,90

Litijs 0,534

Magnijs 1,738

Varš 8.96

Nātrijs 0,971

Niķelis 8,91

Alva(balts) 7.29

Platīns 21.45

Plutonijs 19.25

Svins 11.336

Sudrabs 10,50

Titāns 4.505

Cēzijs 1.873

Cirkonijs 6.45

- Sakausējumu blīvums (pie 20°C)) t/M3

Bronza 7,5 - 9,1

Koka sakausējums 9.7

Duralumīnijs 2,6 - 2,9

Konstantāna 8.88

Misiņš 8,2 - 8,8

Nihroms 8.4

Platīns-irīdijs 21,62

Tērauds 7,7 - 7,9

Nerūsējošais tērauds (vidēji) 7,9 - 8,2

pakāpes 08Х18Н10Т, 10Х18Н10Т 7,9

klase 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т 8

pakāpes 06ХН28МТ, 06ХН28МДТ 7,95

pakāpes 08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т 7.6

Baltais čuguns 7,6 - 7,8

Pelēks čuguns 7,0 - 7,2

Uz svariem novietosim vienāda tilpuma dzelzs un alumīnija cilindrus (122. att.). Ir izjaukts svaru līdzsvars. Kāpēc?

Rīsi. 122

Laboratorijas darbā jūs izmērījāt ķermeņa svaru, salīdzinot svaru svaru ar ķermeņa svaru. Kad svari bija līdzsvarā, šīs masas bija vienādas. Nelīdzsvarotība nozīmē, ka ķermeņu masas nav vienādas. Dzelzs cilindra masa ir lielāka par alumīnija cilindra masu. Bet cilindru tilpumi ir vienādi. Tas nozīmē, ka dzelzs tilpuma vienībai (1 cm3 vai 1 m3) ir lielāka masa nekā alumīnijam.

Vielas masu, kas atrodas tilpuma vienībā, sauc par vielas blīvumu. Lai noteiktu blīvumu, vielas masa jāsadala ar tilpumu. Blīvumu apzīmē ar grieķu burtu ρ (rho). Tad

blīvums = masa/tilpums

ρ = m/V.

SI blīvuma mērvienība ir 1 kg/m3. Dažādu vielu blīvumi tiek noteikti eksperimentāli un parādīti 1. tabulā. 123. attēlā parādītas jums zināmās vielu masas tilpumā V = 1 m 3.

Rīsi. 123

Cieto vielu, šķidrumu un gāzu blīvums
(pie normāla atmosfēras spiediena)

Kā mēs saprotam, ka ūdens blīvums ir ρ = 1000 kg/m3? Atbilde uz šo jautājumu izriet no formulas. Ūdens masa tilpumā V = 1 m 3 ir vienāda ar m = 1000 kg.

No blīvuma formulas vielas masa

m = ρV.

No diviem vienāda tilpuma ķermeņiem lielāka masa ir ķermenim ar lielāku vielas blīvumu.

Salīdzinot dzelzs ρ l = 7800 kg/m 3 un alumīnija ρ al = 2700 kg/m 3 blīvumus, saprotam, kāpēc eksperimentā (skat. 122. att.) dzelzs cilindra masa izrādījās lielāka par masu. tāda paša tilpuma alumīnija cilindra.

Ja ķermeņa tilpumu mēra cm 3, tad ķermeņa masas noteikšanai ir ērti izmantot blīvuma vērtību ρ, kas izteikta g/cm 3.

Vielas blīvuma formulu ρ = m/V izmanto viendabīgiem ķermeņiem, tas ir, ķermeņiem, kas sastāv no vienas vielas. Tie ir ķermeņi, kuriem nav gaisa dobumu vai kas nesatur citu vielu piemaisījumus. Vielas tīrību nosaka pēc izmērītā blīvuma. Vai, piemēram, zelta stieņa iekšpusē ir pievienots kāds lēts metāls?

Padomā un atbildi

1. Kā mainītos svaru līdzsvars (skat. 122. att.), ja dzelzs cilindra vietā uz krūzes uzliktu tāda paša tilpuma koka cilindru?
2. Kas ir blīvums?
3. Vai vielas blīvums ir atkarīgs no tās tilpuma? No masām?
4. Kādās vienībās mēra blīvumu?
5. Kā pāriet no blīvuma vienības g/cm 3 uz blīvuma vienību kg/m 3?

Interesanti zināt!

Parasti vielai cietā stāvoklī ir lielāks blīvums nekā šķidrā stāvoklī. Izņēmums no šī noteikuma ir ledus un ūdens, kas sastāv no H 2 O molekulām.Ledus blīvums ir ρ = 900 kg/m 3, ūdens blīvums? = 1000 kg/m3. Ledus blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu, kas norāda uz mazāk blīvu molekulu iesaiņojumu (t.i., uz lielākiem attālumiem starp tām) vielas cietā stāvoklī (ledus) nekā šķidrā stāvoklī (ūdens). Nākotnē jūs sastapsities ar citām ļoti interesantām ūdens īpašību anomālijām (anomālijām).

Zemes vidējais blīvums ir aptuveni 5,5 g/cm 3 . Šis un citi zinātnei zināmie fakti ļāva izdarīt dažus secinājumus par Zemes uzbūvi. Vidējais zemes garozas biezums ir aptuveni 33 km. Zemes garozu galvenokārt veido augsne un akmeņi. Zemes garozas vidējais blīvums ir 2,7 g/cm 3, un tieši zem zemes garozas esošo iežu blīvums ir 3,3 g/cm 3. Bet abas šīs vērtības ir mazākas par 5,5 g/cm 3, t.i., mazākas par Zemes vidējo blīvumu. No tā izriet, ka vielas blīvums, kas atrodas zemeslodes dziļumos, ir lielāks par vidējo Zemes blīvumu. Zinātnieki liek domāt, ka Zemes centrā vielas blīvums sasniedz 11,5 g/cm 3, tas ir, tas tuvojas svina blīvumam.

Cilvēka ķermeņa audu vidējais blīvums ir 1036 kg/m3, asiņu blīvums (pie t = 20°C) ir 1050 kg/m3.

Balsas koksnei ir zems koksnes blīvums (2 reizes mazāks nekā korķim). No tā tiek izgatavoti plosti un glābšanas jostas. Kubā aug dzeloņmatiņu koks Eshinomena, kura koksnes blīvums ir 25 reizes mazāks par ūdens blīvumu, t.i., ρ = 0,04 g/cm 3 . Čūskas kokam ir ļoti augsts koksnes blīvums. Koks nogrimst ūdenī kā akmens.

Dariet to pats mājās

Izmēra ziepju blīvumu. Lai to izdarītu, izmantojiet taisnstūra formas ziepju gabalu. Salīdziniet izmērīto blīvumu ar klasesbiedru iegūtajām vērtībām. Vai iegūtās blīvuma vērtības ir vienādas? Kāpēc?

Interesanti zināt

Jau slavenā sengrieķu zinātnieka Arhimēda (124. att.) dzīves laikā par viņu veidojās leģendas, kuru cēlonis bija viņa izgudrojumi, kas pārsteidza viņa laikabiedrus. Viena no leģendām vēsta, ka Sirakūzu karalis Herons II lūdzis domātājam noteikt, vai viņa kronis ir izgatavots no tīra zelta, vai arī juvelieris tajā sajaucis ievērojamu daudzumu sudraba. Protams, vainagam bija jāpaliek neskartam. Arhimēdam nebija grūti noteikt vainaga masu. Daudz grūtāk bija precīzi izmērīt vainaga tilpumu, lai aprēķinātu metāla, no kura tas tika atliets, blīvumu un noteiktu, vai tas ir tīrs zelts. Grūtības bija tādas, ka tā bija nepareizā formā!

Rīsi. 124

Kādu dienu Arhimēds, iegrimis domās par vainagu, devās vannā, kur viņam radās ģeniāla ideja. Vainaga tilpumu var noteikt, izmērot tā izspiestā ūdens tilpumu (jūs esat iepazinies ar šo neregulāras formas ķermeņa tilpuma mērīšanas metodi). Noteicis vainaga tilpumu un tā masu, Arhimēds aprēķināja vielas blīvumu, no kuras juvelieris izgatavoja vainagu.

Kā vēsta leģenda, vainaga vielas blīvums izrādījās mazāks par tīra zelta blīvumu, un negodīgais juvelieris tika pieķerts maldināšanā.

Vingrinājumi

1. Vara blīvums ir ρ m = 8,9 g/cm 3, un alumīnija blīvums ir ρ al = 2700 kg/m 3. Kura viela ir blīvāka un cik reizes?
2. Nosakiet betona plātnes masu, kuras tilpums ir V = 3,0 m 3.
3. No kādas vielas izgatavota bumbiņa ar tilpumu V = 10 cm 3, ja tās masa m = 71 g?
4. Nosakiet logu stikla masu, kura garums a = 1,5 m, augstums b = 80 cm un biezums c = 5,0 mm.
5. Kopējā masa N = 7 identiskas jumta dzelzs loksnes m = 490 kg. Katras loksnes izmērs ir 1 x 1,5 m Nosakiet loksnes biezumu.
6. Tērauda un alumīnija cilindriem ir vienāds šķērsgriezuma laukums un masa. Kuram cilindram ir lielāks augstums un par cik?

Viss mums apkārt sastāv no dažādām vielām. No koka būvē kuģus un pirtis, no dzelzs – gludekļus un gultiņas, no gumijas – riepas uz riteņiem un dzēšgumijas uz zīmuļiem. Un dažādiem priekšmetiem ir atšķirīgs svars – sulīgu gatavu meloni no tirgus var viegli pārvest jebkurš no mums, bet par tāda paša izmēra smagumu nāksies pasvīst.

Visi atceras slaveno joku: “Kas ir smagāks? Kilograms nagu vai kilograms pūku? Mēs vairs neuzķersimies uz šo bērnišķīgo triku, zinām, ka svars abiem būs vienāds, bet apjoms būtiski atšķirsies. Tātad, kāpēc tas notiek? Kāpēc dažādiem ķermeņiem un vielām ir atšķirīgs svars ar vienādu izmēru? Vai otrādi, tas pats svars ar dažādiem izmēriem? Acīmredzot ir dažas īpašības, kuru dēļ vielas tik ļoti atšķiras viena no otras. Fizikā šo raksturlielumu sauc par matērijas blīvumu, un to māca septītajā klasē.

Vielas blīvums: definīcija un formula

Vielas blīvuma definīcija ir šāda: blīvums parāda, kāda ir vielas masa tilpuma vienībā, piemēram, vienā kubikmetrā. Tātad ūdens blīvums ir 1000 kg/m3, bet ledus 900 kg/m3, tāpēc ledus ir vieglāks un ziemā atrodas uz ūdenskrātuvēm. Tas ir, ko šajā gadījumā mums parāda matērijas blīvums? Ledus blīvums 900 kg/m3 nozīmē, ka ledus kubs, kura malas ir 1 metrs, sver 900 kg. Un formula vielas blīvuma noteikšanai ir šāda: blīvums = masa/tilpums. Šajā izteiksmē iekļautie lielumi ir apzīmēti šādi: masa - m, ķermeņa tilpums - V, un blīvums tiek apzīmēts ar burtu ρ (grieķu burts “rho”). Un formulu var uzrakstīt šādi:

Kā atrast vielas blīvumu

Kā atrast vai aprēķināt vielas blīvumu? Lai to izdarītu, jums jāzina ķermeņa apjoms un ķermeņa svars. Tas ir, mēs izmērām vielu, nosveram to un pēc tam vienkārši aizstājam iegūtos datus formulā un atrodam mums vajadzīgo vērtību. Un kā tiek mērīts vielas blīvums, ir skaidrs no formulas. To mēra kilogramos uz kubikmetru. Dažreiz viņi izmanto arī tādu vērtību kā grami uz kubikcentimetru. Vienas vērtības pārvēršana citā ir ļoti vienkārša. 1 g = 0,001 kg un 1 cm3 = 0,000001 m3. Attiecīgi 1 g/(cm)^3 =1000kg/m^3. Jāatceras arī, ka vielas blīvums dažādos agregācijas stāvokļos ir atšķirīgs. Tas ir, cietā, šķidrā vai gāzveida formā. Cieto vielu blīvums visbiežāk ir lielāks par šķidrumu blīvumu un daudz lielāks par gāzu blīvumu. Iespējams, mums ļoti noderīgs izņēmums ir ūdens, kas, kā mēs jau esam apsvēruši, cietā stāvoklī sver mazāk nekā šķidrā stāvoklī. Šīs dīvainās ūdens īpašības dēļ uz Zemes ir iespējama dzīvība. Dzīve uz mūsu planētas, kā zināms, radās no okeāniem. Un, ja ūdens izturētos tāpat kā visas citas vielas, tad ūdens jūrās un okeānos sasaltu cauri, ledus, būdams smagāks par ūdeni, nogrimtu dibenā un gultos tur, neizkusis. Un tikai pie ekvatora, nelielā ūdens stabā, dzīvība pastāvētu vairāku baktēriju sugu veidā. Tāpēc varam teikt paldies ūdenim par mūsu eksistenci.

Instrukcijas

Tātad, visi jau sen nav zinājuši, ka vielas blīvumu neatkarīgi no tā, vai tā ir šķidra vai cieta pildviela, var aprēķināt, masu dalītu ar tilpumu. Tas ir, lai eksperimentāli noteiktu parastā šķidrā ūdens blīvumu, ir nepieciešams: 1) Paņemt mērcilindru un nosvērt to.
2) Ielejiet tajā ūdeni un pierakstiet tā aizņemto tilpumu.
3) Nosveriet cilindru ar ūdeni.
4) Aprēķināt masu starpību, iegūstot ūdens masu.
5) Aprēķiniet blīvumu, izmantojot zināmo formulu

Tomēr mēs pamanījām, ka blīvuma vērtības dažādās temperatūrās atšķiras. Bet pats apbrīnojamākais ir likums, pēc kura notiek izmaiņas. Zinātnieki visā pasaulē joprojām ir neizpratnē par šo fenomenu. Neviens nevar atrisināt noslēpumu un atbildēt uz jautājumu: "Kāpēc blīvuma vērtība apkures laikā ir no 0 līdz 3,98 un pēc 3,98?" Pirms pāris gadiem japāņu fiziķis Masakazu Matsumoto ierosināja ūdens molekulu struktūras modeli. Saskaņā ar šo teoriju ūdenī veidojas noteiktas daudzstūra mikroformācijas - vitrīti, kas savukārt ņem virsroku pār ūdeņraža saišu pagarinājuma fenomenu un saspiež ūdens molekulas. Tomēr šī teorija vēl nav eksperimentāli apstiprināta. Blīvuma un temperatūras grafiks ir parādīts zemāk. Lai to izmantotu, nepieciešams: 1) Atrodiet vajadzīgo temperatūras vērtību uz atbilstošās ass.
2) Nolaidiet perpendikulu grafikam. Atzīmējiet līnijas un funkcijas krustošanās punktu.
3) No iegūtā punkta novelciet līniju, kas ir paralēla temperatūras asij līdz blīvuma asij. Krustošanās punkts ir vēlamā vērtība.Piemērs: Lai ūdens temperatūra ir 4 grādi, tad blīvums pēc uzbūves izrādās vienāds ar 1 g/cm^3. Abas šīs vērtības ir aptuvenas.

Lai noteiktu precīzāku blīvuma vērtību, jums jāizmanto tabula. Ja tur nav datu par nepieciešamo temperatūras vērtību, tad: 1) Atrodiet vērtības, starp kurām atrodas vēlamā vērtība. Lai labāk izprastu, aplūkosim piemēru. Lai būtu nepieciešams ūdens blīvums 65 grādu temperatūrā. Tas ir no 60 līdz 70.
2) Uzzīmējiet koordinātu plakni. Norādiet x asi kā temperatūru un y asi kā blīvumu. Atzīmējiet grafikā zināmos punktus (A un B). Savienojiet tos ar taisnu līniju.
3) Nolaidiet perpendikulu no vajadzīgās temperatūras vērtības līdz iepriekš iegūtajam segmentam, atzīmējiet to kā punktu C.
4) Atzīmējiet punktus D, E, F, kā parādīts grafikā.
5) Tagad ir skaidri redzams, ka trijstūri ADB un AFC ir līdzīgi. Tad ir spēkā šāda attiecība:
AD/AF=DB/EF, tādēļ:
(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
Attiecīgi ūdens blīvums 65 grādos ir 0,980445 g/cm^3
Šo vērtības noteikšanas metodi sauc par interpolācijas metodi.

Definīcija

Vielas blīvums (ķermeņa vielas blīvums) ir skalārs fizikāls lielums, kas ir vienāds ar neliela ķermeņa elementa masas (dm) attiecību pret tā tilpuma vienību (dV). Visbiežāk vielas blīvums tiek apzīmēts ar grieķu burtu. Tātad:

Vielas blīvuma veidi

Izmantojot izteiksmi (1), lai noteiktu blīvumu, mēs runājam par ķermeņa blīvumu punktā.

Ķermeņa blīvums ir atkarīgs no ķermeņa materiāla un tā termodinamiskā stāvokļa.

kur m ir ķermeņa masa, V ir ķermeņa tilpums.

Ja ķermenis ir neviendabīgs, tad dažreiz viņi izmanto vidējā blīvuma jēdzienu, ko aprēķina šādi:

kur m ir ķermeņa masa, V ir ķermeņa tilpums. Tehnoloģijā nehomogēniem (piemēram, granulētiem) ķermeņiem tiek izmantots tilpuma blīvuma jēdziens. Tilpuma blīvumu aprēķina tāpat kā (3). Tilpumu nosaka, iekļaujot vietas nefasētajos un irdenajos materiālos (piemēram, smiltīs, grants, graudos utt.).

Apsverot gāzes normālos apstākļos, blīvuma aprēķināšanai izmanto formulu:

kur ir gāzes molārā masa, ir gāzes molārais tilpums, kas normālos apstākļos ir 22,4 l/mol.

Vielas blīvuma mērvienības

Saskaņā ar definīciju var rakstīt, ka blīvuma mērvienības SI sistēmā ir: = kg/m 3

GHS: =g/(cm) 3

Šajā gadījumā: 1 kg/m 3 = (10) -3 g/(cm) 3.

Problēmu risināšanas piemēri

Piemērs

Vingrinājums. Kāds ir ūdens blīvums, ja tilpums, ko aizņem viena H 2 O molekula, ir aptuveni vienāds ar m 3? Apsveriet, ka molekulas ūdenī ir cieši iesaiņotas.

kur m 0 ir ūdens molekulas masa. Atradīsim m 0, izmantojot zināmo sakarību:

kur N=1 ir molekulu skaits (mūsu gadījumā viena molekula), m ir aplūkojamo molekulu skaita masa (mūsu gadījumā m=m 0), N A =6,02 10 23 mol -1 – Avogadro konstante, =18 10 - 3 kg/mol (jo ūdens relatīvā molekulmasa ir M r =18). Tāpēc, izmantojot izteiksmi (2), lai atrastu vienas molekulas masu, mēs iegūstam:

Aizstājot m 0 izteiksmē (1), mēs iegūstam:

Aprēķināsim nepieciešamo vērtību:

kg/m3

Atbilde.Ūdens blīvums ir 10 3 kg/m 3.

Piemērs

Vingrinājums. Kāds ir cēzija hlorīda (CsCl) kristālu blīvums, ja kristāliem ir kubiskais kristāliskais režģis (1. att.), kura virsotnēs atrodas hlora joni (Cl -), bet centrā atrodas cēzija jons (Cs + ). Uzskata, ka kristāla režģa mala ir d=0,41 nm.

Risinājums. Kā pamatu problēmas risināšanai mēs izmantojam šādu izteiksmi:

kur m ir vielas masa (mūsu gadījumā tā ir vienas molekulas masa - Avogadro konstante, kg/mol cēzija hlorīda molārā masa (jo cēzija hlorīda relatīvā molekulmasa ir vienāda ar ). Izteiksmei (2.1) vienai molekulai būs forma.