O estudo da densidade das substâncias começa no curso de física do ensino médio. Este conceito é considerado fundamental na apresentação dos fundamentos da teoria cinética molecular nos cursos de física e química. O objetivo de estudar a estrutura da matéria, os métodos de pesquisa podem ser assumidos como a formação de idéias científicas sobre o mundo.
As ideias iniciais sobre uma única imagem do mundo são dadas pela física. O 7º ano estuda a densidade da matéria com base nas ideias mais simples sobre métodos de pesquisa, a aplicação prática de conceitos físicos e fórmulas.
Métodos de pesquisa física
Como você sabe, entre os métodos de estudo dos fenômenos naturais, destacam-se a observação e o experimento. Observações de fenômenos naturais são ensinadas no ensino fundamental: medições simples são feitas, muitas vezes elas guardam um “Calendário da Natureza”. Essas formas de aprendizagem podem levar a criança à necessidade de explorar o mundo, comparar fenômenos observados e identificar relações de causa e efeito.
No entanto, apenas um experimento totalmente conduzido dará ao jovem pesquisador as ferramentas para revelar os segredos da natureza. O desenvolvimento de competências experimentais e de investigação é realizado nas aulas práticas e no decurso do trabalho laboratorial.
A realização de um experimento em um curso de física começa com as definições de grandezas físicas como comprimento, área, volume. Ao mesmo tempo, estabelece-se uma conexão entre o conhecimento matemático (bastante abstrato para uma criança) e o físico. Apelo à experiência da criança, a consideração de fatos conhecidos por ela há muito tempo do ponto de vista científico contribui para a formação da competência necessária nele. O objetivo do treinamento neste caso é o desejo de compreensão independente do novo.
Estudo de densidade
De acordo com o método de ensino problemático, no início da lição, você pode perguntar um enigma bem conhecido: “O que é mais pesado: um quilo de penugem ou um quilo de ferro fundido?” É claro que crianças de 11 a 12 anos podem responder facilmente a uma pergunta que sabem. Mas o apelo à essência da questão, a oportunidade de revelar sua peculiaridade, leva ao conceito de densidade.
A densidade de uma substância é a massa de uma unidade de seu volume. A tabela, geralmente fornecida em livros didáticos ou livros de referência, permite avaliar as diferenças entre as substâncias, bem como os estados agregados de uma substância. Uma indicação da diferença nas propriedades físicas de sólidos, líquidos e gases, discutida anteriormente, uma explicação dessa diferença não apenas na estrutura e arranjo mútuo das partículas, mas também na expressão matemática das características de uma substância, leva a estudo da física para um nível diferente.
Consolidar o conhecimento sobre o significado físico do conceito em estudo permite a tabela de densidade das substâncias. A criança, respondendo à pergunta: “O que significa o valor da densidade de uma determinada substância?”, Compreende que esta é a massa de 1 cm 3 (ou 1 m 3) da substância.
A questão das unidades de densidade pode ser levantada já nesta fase. É necessário considerar formas de conversão de unidades de medida em diferentes sistemas de referência. Isso torna possível livrar-se do pensamento estático, aceitar outros sistemas de cálculo em outros assuntos.
Determinação de densidade
Naturalmente, o estudo da física não pode ser completo sem a resolução de problemas. Nesta fase, as fórmulas de cálculo são inseridas. em física do 7º ano, provavelmente a primeira proporção física de quantidades para crianças. É dada especial atenção não só pelo estudo dos conceitos de densidade, mas também pelo facto de ensinar métodos de resolução de problemas.
É neste estágio que se estabelece o algoritmo para resolver um problema computacional físico, a ideologia de aplicar as fórmulas, definições e padrões básicos. O professor está tentando ensinar a análise do problema, a maneira de procurar o desconhecido, as peculiaridades do uso de unidades de medida usando uma razão como a fórmula da densidade na física.
Exemplo de resolução de problemas
Exemplo 1
Determine de que substância é feito um cubo com massa de 540 g e volume de 0,2 dm 3.
ρ-? m \u003d 540 g, V \u003d 0,2 dm 3 \u003d 200 cm 3
Análise
Com base na questão do problema, entendemos que a tabela de densidades de sólidos nos ajudará a determinar o material do qual o cubo é feito.
Portanto, definimos a densidade da matéria. Nas tabelas, esse valor é dado em g/cm 3, então o volume de dm 3 é convertido em cm 3.
Solução
Por definição: ρ = m: V.
Nos é dado: volume, massa. A densidade de uma substância pode ser calculada:
ρ \u003d 540 g: 200 cm 3 \u003d 2,7 g / cm 3, que corresponde ao alumínio.
Responda: O cubo é feito de alumínio.
Definição de outras quantidades
O uso da fórmula de cálculo de densidade permite determinar outras grandezas físicas. Massa, volume, dimensões lineares de corpos associados ao volume são facilmente calculados em tarefas. O conhecimento de fórmulas matemáticas para determinar a área e o volume das formas geométricas é utilizado nas tarefas, o que permite explicar a necessidade de estudar matemática.
Exemplo 2
Determine a espessura da camada de cobre que cobre uma peça com uma área de superfície de 500 cm 2 se for conhecido que 5 g de cobre foram usados para o revestimento.
h-? S \u003d 500 cm 2, m \u003d 5 g, ρ \u003d 8,92 g / cm 3.
Análise
A tabela de densidade de substâncias permite determinar a densidade do cobre.
Vamos usar a fórmula de cálculo de densidade. Nesta fórmula, há um volume de uma substância, com base no qual as dimensões lineares podem ser determinadas.
Solução
Por definição: ρ = m:V, mas esta fórmula não contém o valor desejado, então usamos:
Substituindo na fórmula principal, obtemos: ρ = m: Sh, de onde:
Vamos calcular: h \u003d 5 g: (500 cm 2 x 8,92 g / cm 3) \u003d 0,0011 cm \u003d 11 mícrons.
Responda: a espessura da camada de cobre é de 11 µm.
Determinação experimental da densidade
A natureza experimental da ciência física é demonstrada no curso de experimentos de laboratório. Nesta fase, são adquiridas as habilidades de conduzir um experimento, explicando seus resultados.
Uma tarefa prática para determinar a densidade de uma substância inclui:
- Determinação da densidade de um líquido. Nesta fase, os caras que já usaram um cilindro de medição antes podem determinar facilmente a densidade de um líquido usando uma fórmula.
- Determinação da densidade da substância de um corpo sólido de forma regular. Esta tarefa também está fora de dúvida, uma vez que problemas computacionais semelhantes já foram considerados e experiência foi adquirida na medição de volumes pelas dimensões lineares de corpos.
- Determinação da densidade de um corpo sólido de forma irregular. Ao realizar esta tarefa, usamos o método de determinar o volume de um corpo de forma irregular usando um béquer. É útil relembrar mais uma vez as características deste método: a capacidade de um corpo sólido de deslocar um líquido cujo volume é igual ao volume do corpo. Além disso, a tarefa é resolvida da maneira padrão.
Tarefas de maior complexidade
Você pode complicar a tarefa convidando as crianças a determinar a substância da qual o corpo é feito. A tabela de densidade de substâncias usada neste caso permite que você preste atenção à necessidade de poder trabalhar com informações de referência.
Ao resolver problemas experimentais, os alunos devem ter a quantidade necessária de conhecimento no campo de uso e conversão de unidades de medida. Muitas vezes é isso que causa o maior número de erros e deficiências. Talvez esta etapa do estudo da física devesse ter mais tempo, pois permite comparar o conhecimento e a experiência do estudo.
Densidade aparente
O estudo de uma substância pura é, obviamente, interessante, mas com que frequência são encontradas substâncias puras? Na vida cotidiana, encontramos misturas e ligas. Como estar neste caso? O conceito de densidade aparente não permitirá que os alunos cometam um erro típico e usem os valores médios da densidade das substâncias.
É extremamente necessário esclarecer essa questão, dar a oportunidade de ver, sentir a diferença entre a densidade de uma substância e a densidade aparente que está em um estágio inicial. Compreender essa diferença é necessário no estudo mais aprofundado da física.
Essa diferença é extremamente interessante no caso, pois é possível permitir que a criança estude a densidade aparente dependendo da compactação do material, do tamanho das partículas individuais (cascalho, areia, etc.) durante a atividade de pesquisa inicial.
Densidade relativa de substâncias
A comparação das propriedades de várias substâncias é bastante interessante com base na densidade relativa de uma substância - uma dessas quantidades.
Normalmente, a densidade relativa de uma substância é determinada em relação à água destilada. Como a razão entre a densidade de uma determinada substância e a densidade de um padrão, esse valor é determinado usando um picnômetro. Mas essa informação não é usada no curso escolar de ciências naturais, é interessante para um estudo profundo (na maioria das vezes opcional).
O nível olímpico de estudar física e química também pode ser afetado pelo conceito de “densidade relativa de uma substância em relação ao hidrogênio”. Geralmente é aplicado a gases. Para determinar a densidade relativa de um gás, a razão entre a massa molar do gás de teste e o uso não é excluída.
Vamos colocar na balança cilindros de ferro e alumínio de mesmo volume (Fig. 122). O equilíbrio da balança foi perturbado. Por quê?
Arroz. 122
No trabalho de laboratório, você mediu o peso corporal comparando o peso dos kettlebells com o peso corporal. Quando os pesos estavam em equilíbrio, essas massas eram iguais. Um desequilíbrio significa que as massas dos corpos não são as mesmas. A massa de um cilindro de ferro é maior que a de um cilindro de alumínio. Mas os volumes dos cilindros são iguais. Isso significa que uma unidade de volume (1 cm 3 ou 1 m 3) de ferro tem uma massa maior que o alumínio.
A massa de uma substância contida em uma unidade de volume é chamada de densidade da substância. Para encontrar a densidade, você precisa dividir a massa de uma substância pelo seu volume. A densidade é denotada pela letra grega ρ (rho). Então
densidade = massa/volume
ρ = m/V.
A unidade SI de densidade é 1 kg/m 3. As densidades de várias substâncias foram determinadas experimentalmente e são apresentadas na Tabela 1. A Figura 123 mostra as massas de substâncias conhecidas por você em um volume V = 1 m 3.
Arroz. 123
Densidade de substâncias sólidas, líquidas e gasosas
(à pressão atmosférica normal)
Como entender que a densidade da água ρ \u003d 1000 kg / m 3? A resposta a esta pergunta decorre da fórmula. A massa de água em um volume V \u003d 1 m 3 é igual a m \u003d 1000 kg.
Pela fórmula da densidade, a massa de uma substância
m = ρV.
De dois corpos de igual volume, o corpo com maior densidade de matéria tem a maior massa.
Comparando a densidade do ferro ρ w = 7800 kg / m 3 e do alumínio ρ al = 2700 kg / m 3, entendemos por que no experimento (veja a Fig. 122) a massa de um cilindro de ferro acabou sendo maior que a massa de um cilindro de alumínio de mesmo volume.
Se o volume do corpo é medido em cm 3, então, para determinar a massa do corpo, é conveniente usar o valor de densidade ρ, expresso em g / cm 3.
A fórmula de densidade da substância ρ = m/V é usada para corpos homogêneos, ou seja, para corpos consistindo de uma substância. São corpos que não possuem cavidades de ar ou não contêm impurezas de outras substâncias. A pureza da substância é julgada pelo valor da densidade medida. Existe, por exemplo, algum metal barato adicionado dentro de uma barra de ouro?
Pense e responda
- Como mudaria o equilíbrio da balança (veja a Fig. 122) se, em vez de um cilindro de ferro, fosse colocado um cilindro de madeira de mesmo volume sobre o copo?
- O que é densidade?
- A densidade de uma substância depende de seu volume? Da massa?
- Em que unidades a densidade é medida?
- Como passar da unidade de densidade g/cm 3 para a unidade de densidade kg/m 3?
Interessante saber!
Como regra, uma substância no estado sólido tem uma densidade maior do que no estado líquido. Uma exceção a esta regra são gelo e água, consistindo de moléculas de H 2 O. A densidade do gelo é ρ = 900 kg/m 3, a densidade da água? \u003d 1000 kg / m 3. A densidade do gelo é menor que a densidade da água, o que indica um empacotamento menos denso de moléculas (ou seja, grandes distâncias entre elas) no estado sólido da matéria (gelo) do que no estado líquido (água). No futuro, você encontrará outras anomalias muito interessantes (anormalidades) nas propriedades da água.
A densidade média da Terra é de aproximadamente 5,5 g/cm 3 . Este e outros fatos conhecidos pela ciência permitiram tirar algumas conclusões sobre a estrutura da Terra. A espessura média da crosta terrestre é de cerca de 33 km. A crosta terrestre é composta principalmente de solo e rochas. A densidade média da crosta terrestre é de 2,7 g/cm 3, e a densidade das rochas situadas diretamente sob a crosta terrestre é de 3,3 g/cm 3. Mas ambos os valores são inferiores a 5,5 g/cm 3 , ou seja, inferiores à densidade média da Terra. Segue-se disso que a densidade da matéria localizada nas profundezas do globo é maior que a densidade média da Terra. Os cientistas sugerem que no centro da Terra a densidade da matéria atinge 11,5 g/cm 3 , ou seja, aproxima-se da densidade do chumbo.
A densidade média dos tecidos do corpo humano é de 1036 kg / m 3, a densidade do sangue (em t = 20 ° C) é de 1050 kg / m 3.
A madeira de balsa tem uma densidade de madeira baixa (2 vezes menos que a cortiça). Balsas, cintos salva-vidas são feitos a partir dele. Em Cuba, cresce uma árvore echinomena de cabelos espinhosos, cuja madeira tem uma densidade 25 vezes menor que a densidade da água, ou seja, ρ = 0,04 g / cm 3. A árvore da cobra tem uma densidade muito alta de madeira. A madeira afunda na água como uma pedra.
Faça você mesmo em casa
Meça a densidade do sabão. Para fazer isso, use uma barra retangular de sabão. Compare o valor de densidade que você mediu com os valores obtidos por seus colegas. Os valores de densidade obtidos são iguais? Por quê?
Interessante saber
Já durante a vida do famoso cientista grego Arquimedes (Fig. 124), lendas foram compostas sobre ele, a razão pela qual foram suas invenções que surpreenderam seus contemporâneos. Uma das lendas diz que o rei de Siracusa Heron II pediu ao pensador para determinar se sua coroa era feita de ouro puro ou se um joalheiro misturou uma quantidade significativa de prata nela. Claro, a coroa deveria ter permanecido intacta. Não foi difícil para Arquimedes determinar a massa da coroa. Era muito mais difícil medir com precisão o volume da coroa para calcular a densidade do metal a partir do qual foi fundida e determinar se era ouro puro. A dificuldade era que tinha a forma errada!
Arroz. 124
Certa vez Arquimedes, absorto em pensamentos da coroa, estava tomando banho, onde teve uma ideia brilhante. O volume de uma coroa pode ser determinado medindo o volume de água deslocado por ela (você está familiarizado com este método de medir o volume de um corpo de forma irregular). Tendo determinado o volume da coroa e sua massa, Arquimedes calculou a densidade da substância da qual o joalheiro fez a coroa.
Segundo a lenda, a densidade do material da coroa acabou sendo menor que a densidade do ouro puro, e o joalheiro desonesto foi pego trapaceando.
Exercícios
- A densidade do cobre é ρ m = 8,9 g/cm 3 e a densidade do alumínio é ρ al = 2700 kg/m 3. Qual substância é mais densa e em quanto?
- Determine a massa de uma laje de concreto, cujo volume é V = 3,0 m 3.
- De que substância é feita uma bola de volume V = 10 cm 3, se sua massa é m = 71 g?
- Determine a massa de uma vidraça cujo comprimento a = 1,5 m, altura b = 80 cm e espessura c = 5,0 mm.
- A massa total N = 7 folhas idênticas de ferro para telhado m = 490 kg. O tamanho de cada folha é de 1 x 1,5 m. Determine a espessura da folha.
- Cilindros de aço e alumínio têm as mesmas áreas e massas de seção transversal. Qual dos cilindros tem maior altura e de quanto?
Colocamos cilindros de ferro e alumínio do mesmo volume na balança. O equilíbrio da balança foi perturbado. Por quê?
Um desequilíbrio significa que as massas dos corpos não são as mesmas. A massa de um cilindro de ferro é maior que a de um cilindro de alumínio. Mas os volumes dos cilindros são iguais. Isso significa que uma unidade de volume (1 cm 3 ou 1 m 3) de ferro tem uma massa maior que o alumínio.
A massa de uma substância contida em uma unidade de volume é chamada densidade da matéria.
Para encontrar a densidade, você precisa dividir a massa de uma substância pelo seu volume. A densidade é indicada pela letra grega ρ (ro). Então
densidade = massa/volume,
ρ = m/V .
A unidade SI de densidade é 1 kg/m 3. As densidades de várias substâncias são determinadas experimentalmente e são apresentadas na tabela:
| Substância | ρ, kg/m3 | ρ, g/cm3 |
|---|---|---|
| Substância em estado sólido a 20 °C | ||
| Ósmio | 22600 | 22,6 |
| Irídio | 22400 | 22,4 |
| Platina | 21500 | 21,5 |
| Ouro | 19300 | 19,3 |
| Conduzir | 11300 | 11,3 |
| Prata | 10500 | 10,5 |
| Cobre | 8900 | 8,9 |
| Latão | 8500 | 8,5 |
| Aço ferro | 7800 | 7,8 |
| Lata | 7300 | 7,3 |
| Zinco | 7100 | 7,1 |
| Ferro fundido | 7000 | 7,0 |
| Corindo | 4000 | 4,0 |
| Alumínio | 2700 | 2,7 |
| Mármore | 2700 | 2,7 |
| Vidro da janela | 2500 | 2,5 |
| Porcelana | 2300 | 2,3 |
| Concreto | 2300 | 2,3 |
| Sal | 2200 | 2,2 |
| Tijolo | 1800 | 1,8 |
| acrílico | 1200 | 1,2 |
| Kapron | 1100 | 1,1 |
| Polietileno | 920 | 0,92 |
| Parafina | 900 | 0,90 |
| Gelo | 900 | 0,90 |
| Carvalho (seco) | 700 | 0,70 |
| Pinho (seco) | 400 | 0,40 |
| Cortiça | 240 | 0,24 |
| Líquido a 20°C | ||
| Mercúrio | 13600 | 13,60 |
| Ácido sulfúrico | 1800 | 1,80 |
| Glicerol | 1200 | 1,20 |
| água do mar | 1030 | 1,03 |
| Água | 1000 | 1,00 |
| Óleo de girassol | 930 | 0,93 |
| Óleo de máquina | 900 | 0,90 |
| Querosene | 800 | 0,80 |
| Álcool | 800 | 0,80 |
| Óleo | 800 | 0,80 |
| Acetona | 790 | 0,79 |
| Éter | 710 | 0,71 |
| Gasolina | 710 | 0,71 |
| Estanho líquido (a t= 400°C) | 6800 | 6,80 |
| Ar líquido (a t= -194°C) | 860 | 0,86 |
| Gás a 0°C | ||
| Cloro | 3,210 | 0,00321 |
| Monóxido de carbono (IV) (dióxido de carbono) | 1,980 | 0,00198 |
| Oxigênio | 1,430 | 0,00143 |
| Ar | 1,290 | 0,00129 |
| Azoto | 1,250 | 0,00125 |
| Monóxido de carbono (II) (monóxido de carbono) | 1,250 | 0,00125 |
| Gás natural | 0,800 | 0,0008 |
| Vapor de água (em t= 100°C) | 0,590 | 0,00059 |
| Hélio | 0,180 | 0,00018 |
| Hidrogênio | 0,090 | 0,00009 |
Como entender que a densidade da água ρ \u003d 1000 kg / m 3? A resposta a esta pergunta decorre da fórmula. Massa de água em volume V\u003d 1 m 3 é igual a m= 1000kg.
Pela fórmula da densidade, a massa de uma substância
m = ρ V.
De dois corpos de igual volume, o corpo com maior densidade de matéria tem a maior massa.
Comparando a densidade do ferro ρ w = 7800 kg / m 3 e do alumínio ρ al = 2700 kg / m 3, entendemos por que no experimento a massa de um cilindro de ferro acabou sendo maior que a massa de um cilindro de alumínio do mesmo volume.
Se o volume do corpo é medido em cm 3, então, para determinar a massa do corpo, é conveniente usar o valor de densidade ρ, expresso em g / cm 3.
Vamos traduzir, por exemplo, a densidade da água de kg/m 3 para g/cm 3:
ρ em \u003d 1000 kg / m 3 \u003d 1000 \ ( \ frac (1000 ~ g) (1000000 ~ cm ^ (3) \) \u003d 1 g / cm 3.
Assim, o valor numérico da densidade de qualquer substância, expresso em g/cm 3, é 1000 vezes menor que seu valor numérico, expresso em kg/m 3.
Fórmula da densidade da matéria ρ = m/Vé usado para corpos homogêneos, isto é, para corpos consistindo de uma substância. São corpos que não possuem cavidades de ar ou não contêm impurezas de outras substâncias. A pureza da substância é julgada pelo valor da densidade medida. Existe, por exemplo, algum metal barato adicionado dentro de uma barra de ouro?
Como regra, uma substância no estado sólido tem uma densidade maior do que no estado líquido. Uma exceção a esta regra são gelo e água, consistindo de moléculas de H 2 O. A densidade do gelo é ρ = 900 kg 3 , a densidade da água é ρ = 1000 kg 3 . A densidade do gelo é menor que a densidade da água, o que indica um empacotamento menos denso de moléculas (ou seja, grandes distâncias entre elas) no estado sólido da matéria (gelo) do que no estado líquido (água). No futuro, você encontrará outras anomalias muito interessantes (anormalidades) nas propriedades da água.
A densidade média da Terra é de aproximadamente 5,5 g/cm 3 . Este e outros fatos conhecidos pela ciência permitiram tirar algumas conclusões sobre a estrutura da Terra. A espessura média da crosta terrestre é de cerca de 33 km. A crosta terrestre é composta principalmente de solo e rochas. A densidade média da crosta terrestre é de 2,7 g/cm 3, e a densidade das rochas situadas diretamente sob a crosta terrestre é de 3,3 g/cm 3. Mas ambos os valores são inferiores a 5,5 g/cm 3 , ou seja, inferiores à densidade média da Terra. Segue-se disso que a densidade da matéria localizada nas profundezas do globo é maior que a densidade média da Terra. Os cientistas sugerem que no centro da Terra a densidade da matéria atinge 11,5 g/cm 3 , ou seja, aproxima-se da densidade do chumbo.
A densidade média dos tecidos do corpo humano é de 1036 kg/m 3, a densidade do sangue (a t\u003d 20 ° C) - 1050 kg / m 3.
Uma árvore tem uma baixa densidade de madeira (2 vezes menos que a cortiça) balsa. Balsas, cintos salva-vidas são feitos a partir dele. Uma árvore cresce em Cuba eshinomena de cabelo espinhoso, cuja madeira tem uma densidade 25 vezes menor que a densidade da água, ou seja, ρ ≈ 0,04 g/cm 3. Densidade de madeira muito alta árvore cobra. A madeira afunda na água como uma pedra.
Finalmente, a lenda de Arquimedes.
Já durante a vida do famoso cientista grego Arquimedes, lendas foram feitas sobre ele, cuja razão foram suas invenções que surpreenderam seus contemporâneos. Uma das lendas diz que o rei de Siracusa Heron II pediu ao pensador para determinar se sua coroa era feita de ouro puro ou se um joalheiro misturou uma quantidade significativa de prata nela. Claro, a coroa deveria ter permanecido intacta. Não foi difícil para Arquimedes determinar a massa da coroa. Era muito mais difícil medir com precisão o volume da coroa para calcular a densidade do metal a partir do qual foi fundida e determinar se era ouro puro. A dificuldade era que tinha a forma errada!
Certa vez Arquimedes, absorto em pensamentos da coroa, estava tomando banho, onde teve uma ideia brilhante. O volume de uma coroa pode ser determinado medindo o volume de água deslocado por ela (você está familiarizado com este método de medir o volume de um corpo de forma irregular). Tendo determinado o volume da coroa e sua massa, Arquimedes calculou a densidade da substância da qual o joalheiro fez a coroa.
Segundo a lenda, a densidade do material da coroa acabou sendo menor que a densidade do ouro puro, e o joalheiro desonesto foi pego trapaceando.
Definição
Densidade da matéria (densidade da matéria do corpo) chamada de grandeza física escalar, que é igual à razão entre a massa (dm) de um pequeno elemento do corpo e sua unidade de volume (dV). Na maioria das vezes, a densidade de uma substância é indicada pela letra grega. Então:
Tipos de densidade da matéria
Aplicando a expressão (1) para determinar a densidade, fala-se da densidade do corpo em um ponto.
A densidade de um corpo depende do material do corpo e de seu estado termodinâmico.
onde m é a massa do corpo, V é o volume do corpo.
Se o corpo não é homogêneo, às vezes é usado o conceito de densidade média, que é calculado como:
onde m é a massa do corpo, V é o volume do corpo. Na engenharia, para corpos não homogêneos (por exemplo, granulares), é usado o conceito de densidade aparente. A densidade aparente é calculada da mesma forma que (3). O volume é determinado pela inclusão de folgas em materiais a granel e soltos (como: areia, cascalho, grãos, etc.).
Ao considerar gases em condições normais, a seguinte fórmula é usada para calcular a densidade:
onde é a massa molar do gás, é o volume molar do gás, que em condições normais é 22,4 l/mol.
Unidades para medir a densidade de uma substância
De acordo com a definição, pode-se escrever que as unidades de densidade no sistema SI são: \u003d kg / m 3
em CGS: \u003d g / (cm) 3
Neste caso: 1 kg / m 3 \u003d (10) -3 g / (cm) 3.
Exemplos de resolução de problemas
Exemplo
Exercício. Qual é a densidade da água se o volume ocupado por uma molécula de H 2 O é aproximadamente igual a m 3? Considere que as moléculas na água estão muito compactadas.
onde m 0 é a massa de uma molécula de água. Vamos encontrar m 0 usando a relação conhecida:
onde N \u003d 1 é o número de moléculas (no nosso caso, uma molécula), m é a massa do número considerado de moléculas (no nosso caso, m \u003d m 0), NA \u003d 6,02 10 23 mol -1 é a constante de Avogadro, \u003d 18 10 - 3 kg/mol (já que o peso molecular relativo da água é M r = 18). Portanto, aplicando a expressão (2) para encontrar a massa de uma molécula, temos:
Substituindo m 0 na expressão (1), obtemos:
Vamos calcular o valor desejado:
kg/m3
Responda. A densidade da água é 10 3 kg/m 3 .
Exemplo
Exercício. Qual é a densidade dos cristais de cloreto de césio (CsCl) se os cristais têm uma rede cristalina cúbica (Fig. 1) nos vértices dos quais existem íons de cloro (Cl -), e no centro há um íon de césio (Cs + ). Considere a borda da rede cristalina igual a d=0,41 nm.
Solução. Como base para a resolução do problema, tomamos a expressão:
onde m é a massa da substância (no nosso caso, esta é a massa de uma molécula - a constante de Avogadro, 
kg/mol é a massa molar do cloreto de césio (uma vez que o peso molecular relativo do cloreto de césio é ). A expressão (2.1) para uma molécula assume a forma.
Corpos feitos de substâncias diferentes têm massas diferentes com os mesmos volumes. Por exemplo, o ferro com um volume de 1 m 3 tem uma massa de 7800 kg e o chumbo do mesmo volume - 13000 kg.
Uma quantidade física que mostra qual é a massa de uma substância em uma unidade de volume (ou seja, por exemplo, em um metro cúbico ou em um centímetro cúbico) é chamada densidade substâncias.
Para descobrir como encontrar a densidade de uma determinada substância, considere o seguinte exemplo. Sabe-se que um bloco de gelo com volume de 2 m 3 tem massa de 1800 kg. Então 1 m 3 de gelo terá uma massa 2 vezes menor. Dividindo 1800 kg por 2 m 3, obtemos 900 kg/m 3. Esta é a densidade do gelo.
Então, Para determinar a densidade de uma substância, você precisa dividir a massa de um objeto pelo seu volume.: Denote as quantidades incluídas nesta expressão por letras:
m- massa corporal, V- volume corporal, ρ - densidade corporal ( ρ -letra grega "ro").
Então a fórmula para calcular a densidade pode ser escrita da seguinte forma: A unidade de densidade no SI é quilo por metro cúbico(1 kg/m3). Na prática, a densidade de uma substância também é expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm 3). Para estabelecer uma relação entre essas unidades, levamos em conta que
1 g \u003d 0,001 kg, 1 cm 3 \u003d 0,000001 m 3.
É por isso 
A densidade da mesma substância no estado sólido, líquido e gasoso é diferente. Por exemplo, a densidade da água é de 1000 kg / m 3, gelo - 900 kg / m 3 e vapor de água (a 0 0 C e pressão atmosférica normal) - 0,59 kg / m 3.
Tabela 3
Densidades de alguns sólidos
Tabela 4
Densidades de alguns líquidos
Tabela 5
Densidades de alguns gases
(As densidades dos corpos indicadas nas tabelas 3-5 são calculadas à pressão atmosférica normal e a uma temperatura de 0 0C para gases, para líquidos e sólidos a 20 0C.)
1. O que a densidade mostra? 2. O que deve ser feito para determinar a densidade de uma substância, conhecendo a massa do corpo e seu volume? 3. Que unidades de densidade você conhece? Como eles se relacionam? 4. Três cubos - feitos de mármore, gelo e latão - têm o mesmo volume. Qual tem a maior massa, qual tem a menor? 5. Dois cubos - feitos de ouro e prata - têm a mesma massa. Qual deles tem mais volume? 6. Qual dos cilindros mostrados na Figura 22 tem maior densidade? 7. A massa de cada um dos corpos mostrados na Figura 23 é de 1 tonelada, qual deles tem menor densidade?
