Ang pag-aaral ng density ng mga substance ay nagsisimula sa kurso ng high school physics. Ang konseptong ito ay itinuturing na pangunahing sa karagdagang pagtatanghal ng mga pundasyon ng molecular kinetic theory sa mga kurso ng physics at chemistry. Ang layunin ng pag-aaral ng istruktura ng bagay, ang mga pamamaraan ng pananaliksik ay maaaring ipalagay na ang pagbuo ng mga siyentipikong ideya tungkol sa mundo.
Ang mga unang ideya tungkol sa isang larawan ng mundo ay ibinigay ng pisika. Pinag-aaralan ng Baitang 7 ang density ng bagay batay sa pinakasimpleng ideya tungkol sa mga pamamaraan ng pananaliksik, ang praktikal na aplikasyon ng mga pisikal na konsepto at mga formula.
Mga pamamaraan ng pisikal na pananaliksik
Tulad ng alam mo, kabilang sa mga pamamaraan ng pag-aaral ng mga natural na phenomena, ang pagmamasid at eksperimento ay nakikilala. Nagtuturo sila na obserbahan ang mga natural na phenomena sa elementarya: isinasagawa nila ang pinakasimpleng mga sukat, madalas na pinapanatili nila ang isang "Kalendaryo ng Kalikasan". Ang mga anyo ng pag-aaral na ito ay maaaring humantong sa bata sa pangangailangang galugarin ang mundo, ihambing ang mga naobserbahang phenomena, at tukuyin ang mga ugnayang sanhi-at-bunga.
Gayunpaman, ang isang ganap na eksperimento lamang ang magbibigay sa batang mananaliksik ng mga tool upang ibunyag ang mga lihim ng kalikasan. Ang pagbuo ng mga eksperimentong, kasanayan sa pananaliksik ay isinasagawa sa mga praktikal na klase at sa kurso ng gawaing laboratoryo.
Ang pagsasagawa ng eksperimento sa isang kurso sa pisika ay nagsisimula sa mga kahulugan ng mga pisikal na dami tulad ng haba, lugar, volume. Kasabay nito, ang isang koneksyon ay itinatag sa pagitan ng matematika (medyo abstract para sa isang bata) at pisikal na kaalaman. Mag-apela sa karanasan ng bata, ang pagsasaalang-alang ng mga katotohanan na kilala sa kanya sa loob ng mahabang panahon mula sa isang pang-agham na pananaw ay nag-aambag sa pagbuo ng kinakailangang kakayahan sa kanya. Ang layunin ng pagsasanay sa kasong ito ay ang pagnanais para sa independiyenteng pag-unawa sa bago.
Pag-aaral ng density
Alinsunod sa problemang paraan ng pagtuturo, sa simula ng aralin, maaari kang magtanong ng isang kilalang bugtong: "Alin ang mas mabigat: isang kilo ng pababa o isang kilo ng cast iron?" Siyempre, madaling sagutin ng mga 11-12-anyos ang isang tanong na alam nila. Ngunit ang apela sa kakanyahan ng isyu, ang pagkakataong ipakita ang kakaiba nito, ay humahantong sa konsepto ng density.
Ang density ng isang sangkap ay ang masa ng isang yunit ng dami nito. Ang talahanayan, na karaniwang ibinibigay sa mga aklat-aralin o mga sangguniang aklat, ay nagbibigay-daan sa iyo na suriin ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga sangkap, pati na rin ang mga pinagsama-samang estado ng isang sangkap. Ang isang indikasyon ng pagkakaiba sa mga pisikal na katangian ng mga solido, likido at gas, na tinalakay kanina, isang paliwanag ng pagkakaibang ito hindi lamang sa istraktura at pag-aayos ng mga particle, kundi pati na rin sa pagpapahayag ng matematika ng mga katangian ng isang sangkap, ay tumatagal ng pag-aaral ng pisika sa ibang antas.
Upang pagsamahin ang kaalaman tungkol sa pisikal na kahulugan ng konsepto sa ilalim ng pag-aaral ay nagbibigay-daan sa talahanayan ng density ng mga sangkap. Ang bata, na nagbibigay ng sagot sa tanong na: "Ano ang ibig sabihin ng halaga ng density ng isang tiyak na sangkap?", Nauunawaan na ito ang masa ng 1 cm 3 (o 1 m 3) ng sangkap.
Ang tanong ng mga yunit ng density ay maaaring itaas na sa yugtong ito. Kinakailangang isaalang-alang ang mga paraan ng pag-convert ng mga yunit ng pagsukat sa iba't ibang sistema ng sanggunian. Ginagawa nitong posible na mapupuksa ang static na pag-iisip, upang tanggapin ang iba pang mga sistema ng calculus sa ibang mga bagay.
Pagpapasiya ng density
Naturally, ang pag-aaral ng pisika ay hindi magiging kumpleto nang walang paglutas ng mga problema. Sa yugtong ito, ang mga formula ng pagkalkula ay ipinasok. sa pisika ng ika-7 baitang, marahil ang unang pisikal na ratio ng mga dami para sa mga bata. Ito ay binibigyan ng espesyal na pansin hindi lamang dahil sa pag-aaral ng mga konsepto ng density, kundi pati na rin sa katotohanan ng mga pamamaraan ng pagtuturo para sa paglutas ng mga problema.
Sa yugtong ito inilatag ang algorithm para sa paglutas ng isang pisikal na computational na problema, ang ideolohiya ng paglalapat ng mga pangunahing formula, kahulugan, at pattern. Sinusubukan ng guro na ituro ang pagsusuri ng problema, ang paraan ng paghahanap para sa hindi alam, ang mga kakaibang paggamit ng mga yunit ng pagsukat sa pamamagitan ng paggamit ng isang relasyon bilang density formula sa pisika.
Halimbawa ng paglutas ng problema
Halimbawa 1
Tukuyin kung anong sangkap ang isang kubo na may mass na 540 g at isang volume na 0.2 dm 3 ay ginawa.
ρ-? m \u003d 540 g, V \u003d 0.2 dm 3 \u003d 200 cm 3
Pagsusuri
Batay sa tanong ng problema, naiintindihan namin na ang talahanayan ng mga density ng solid ay makakatulong sa amin na matukoy ang materyal kung saan ginawa ang kubo.
Samakatuwid, tinutukoy namin ang density ng bagay. Sa mga talahanayan, ang halagang ito ay ibinibigay sa g / cm 3, kaya ang volume mula sa dm 3 ay na-convert sa cm 3.
Desisyon
Sa pamamagitan ng kahulugan: ρ = m: V.
Kami ay binibigyan: dami, masa. Ang density ng isang sangkap ay maaaring kalkulahin:
ρ \u003d 540 g: 200 cm 3 \u003d 2.7 g / cm 3, na tumutugma sa aluminyo.
Sagot: Ang kubo ay gawa sa aluminyo.
Kahulugan ng iba pang dami
Ang paggamit ng formula ng pagkalkula ng density ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang iba pang mga pisikal na dami. Ang masa, dami, mga linear na sukat ng mga katawan na nauugnay sa dami ay madaling kalkulahin sa mga gawain. Ang kaalaman sa mga pormula sa matematika para sa pagtukoy ng lugar at dami ng mga geometric na hugis ay ginagamit sa mga gawain, na ginagawang posible na ipaliwanag ang pangangailangang mag-aral ng matematika.
Halimbawa 2
Tukuyin ang kapal ng tansong layer na sumasaklaw sa isang bahagi na may ibabaw na lugar na 500 cm 2 kung alam na 5 g ng tanso ang ginamit para sa patong.
h-? S \u003d 500 cm 2, m \u003d 5 g, ρ \u003d 8.92 g / cm 3.
Pagsusuri
Ang talahanayan ng density ng mga sangkap ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang density ng tanso.
Gamitin natin ang formula ng pagkalkula ng density. Sa formula na ito, mayroong isang dami ng isang sangkap, batay sa kung aling mga linear na sukat ang maaaring matukoy.
Desisyon
Sa pamamagitan ng kahulugan: ρ = m: V, ngunit ang formula na ito ay hindi naglalaman ng nais na halaga, kaya ginagamit namin ang:
Ang pagpapalit sa pangunahing pormula, nakukuha natin: ρ = m: Sh, kung saan:
Kalkulahin natin: h \u003d 5 g: (500 cm 2 x 8.92 g / cm 3) \u003d 0.0011 cm \u003d 11 microns.
Sagot: ang kapal ng tansong layer ay 11 µm.
Pang-eksperimentong pagpapasiya ng density
Ang pang-eksperimentong katangian ng pisikal na agham ay ipinapakita sa kurso ng mga eksperimento sa laboratoryo. Sa yugtong ito, ang mga kasanayan sa pagsasagawa ng isang eksperimento, na nagpapaliwanag ng mga resulta nito ay nakuha.
Ang isang praktikal na gawain para sa pagtukoy ng density ng isang sangkap ay kinabibilangan ng:
- Pagpapasiya ng density ng isang likido. Sa yugtong ito, madaling matukoy ng mga lalaki na nakagamit na ng panukat na silindro dati ang density ng likido gamit ang isang formula.
- Pagpapasiya ng density ng sangkap ng isang solidong katawan ng regular na hugis. Ang gawaing ito ay walang pag-aalinlangan, dahil ang mga katulad na problema sa computational ay naikonsidera na at ang karanasan ay nakuha sa pagsukat ng mga volume sa pamamagitan ng mga linear na sukat ng mga katawan.
- Pagpapasiya ng density ng isang hindi regular na hugis na solidong katawan. Kapag ginagawa ang gawaing ito, ginagamit namin ang paraan ng pagtukoy sa dami ng isang hindi regular na hugis ng katawan gamit ang isang beaker. Kapaki-pakinabang na alalahanin muli ang mga tampok ng pamamaraang ito: ang kakayahan ng isang solidong katawan na ilipat ang isang likido na ang dami ay katumbas ng dami ng katawan. Dagdag pa, ang gawain ay nalutas sa karaniwang paraan.
Mga gawain ng tumaas na pagiging kumplikado
Maaari mong gawing kumplikado ang gawain sa pamamagitan ng pag-imbita sa mga bata na tukuyin ang sangkap kung saan ginawa ang katawan. Ang talahanayan ng density ng mga sangkap na ginamit sa kasong ito ay nagbibigay-daan sa iyo na bigyang-pansin ang pangangailangan na magawang magtrabaho kasama ang reference na impormasyon.
Sa paglutas ng mga pang-eksperimentong problema, ang mga mag-aaral ay kinakailangang magkaroon ng kinakailangang dami ng kaalaman sa larangan ng paggamit at pag-convert ng mga yunit ng pagsukat. Kadalasan ito ang nagiging sanhi ng pinakamalaking bilang ng mga pagkakamali at pagkukulang. Marahil ang yugtong ito ng pag-aaral ng pisika ay dapat bigyan ng mas maraming oras, pinapayagan ka nitong ihambing ang kaalaman at karanasan ng pag-aaral.
Mabigat
Ang pag-aaral ng isang purong sangkap ay, siyempre, kawili-wili, ngunit gaano kadalas natagpuan ang mga purong sangkap? Sa pang-araw-araw na buhay, nakakatagpo tayo ng mga mixtures at alloys. Paano maging sa kasong ito? Ang konsepto ng bulk density ay hindi magpapahintulot sa mga mag-aaral na gumawa ng isang tipikal na pagkakamali at gamitin ang mga average na halaga ng density ng mga sangkap.
Ito ay lubos na kinakailangan upang linawin ang isyung ito, upang magbigay ng isang pagkakataon upang makita, upang madama ang pagkakaiba sa pagitan ng density ng isang sangkap at ang bulk density ay nasa maagang yugto. Ang pag-unawa sa pagkakaibang ito ay kinakailangan sa karagdagang pag-aaral ng pisika.
Ang pagkakaibang ito ay lubhang kawili-wili sa kaso. Posibleng payagan ang bata na pag-aralan ang bulk density depende sa compaction ng materyal, ang laki ng mga indibidwal na particle (graba, buhangin, atbp.) sa panahon ng paunang aktibidad ng pananaliksik.
Relatibong density ng mga sangkap
Ang paghahambing ng mga katangian ng iba't ibang mga sangkap ay medyo kawili-wili sa batayan ng kamag-anak na density ng isang sangkap - isa sa mga dami na ito.
Karaniwan ang kamag-anak na density ng isang sangkap ay tinutukoy na may kaugnayan sa distilled water. Bilang ratio ng density ng isang naibigay na substance sa density ng isang standard, ang halagang ito ay tinutukoy gamit ang isang pycnometer. Ngunit sa kurso ng paaralan ng natural na agham ang impormasyong ito ay hindi ginagamit, ito ay kawili-wili para sa malalim na pag-aaral (madalas na opsyonal).
Ang antas ng Olympiad ng pag-aaral ng physics at chemistry ay maaari ding makaapekto sa konsepto ng "relative density ng isang substance na may kinalaman sa hydrogen." Karaniwan itong inilalapat sa mga gas. Upang matukoy ang relatibong density ng isang gas, hanapin ang ratio ng molar mass ng gas na sinisiyasat sa Paggamit ay hindi ibinukod.
Maglagay tayo ng bakal at aluminyo na mga silindro ng parehong dami sa mga kaliskis (Larawan 122). Ang balanse ng mga timbangan ay nabalisa. Bakit?
kanin. 122
Sa lab work, sinukat mo ang timbang ng katawan sa pamamagitan ng paghahambing ng bigat ng mga kettlebell sa timbang ng katawan. Kapag ang mga timbang ay nasa ekwilibriyo, ang mga masa na ito ay pantay. Ang isang kawalan ng timbang ay nangangahulugan na ang masa ng mga katawan ay hindi pareho. Ang mass ng isang iron cylinder ay mas malaki kaysa sa isang aluminyo. Ngunit ang mga volume ng mga cylinder ay pantay. Nangangahulugan ito na ang dami ng yunit (1 cm 3 o 1 m 3) ng bakal ay may mas malaking masa kaysa sa aluminyo.
Ang mass ng isang substance na nakapaloob sa isang unit ng volume ay tinatawag na density ng substance. Upang mahanap ang density, kailangan mong hatiin ang masa ng isang sangkap sa dami nito. Ang densidad ay tinutukoy ng letrang Griyego na ρ (rho). Pagkatapos
density = masa/dami
ρ = m/V.
Ang SI unit ng density ay 1 kg/m3. Ang mga densidad ng iba't ibang mga sangkap ay natukoy sa eksperimentong paraan at ipinakita sa Talahanayan 1. Ipinapakita ng Figure 123 ang mga masa ng mga sangkap na kilala mo sa isang volume na V = 1 m 3.
kanin. 123
Densidad ng solid, likido at gas na mga sangkap
(sa normal na presyon ng atmospera)
Paano maiintindihan na ang density ng tubig ρ \u003d 1000 kg / m 3? Ang sagot sa tanong na ito ay sumusunod sa formula. Ang masa ng tubig sa isang volume V \u003d 1 m 3 ay katumbas ng m \u003d 1000 kg.
Mula sa formula ng density, ang masa ng isang sangkap
m = ρV.
Sa dalawang katawan ng pantay na dami, ang katawan na may mas malaking density ng bagay ay may mas malaking masa.
Ang paghahambing ng density ng bakal ρ w = 7800 kg / m 3 at aluminyo ρ al = 2700 kg / m 3, naiintindihan namin kung bakit sa eksperimento (tingnan ang Fig. 122) ang masa ng isang silindro ng bakal ay naging mas malaki kaysa sa masa ng isang silindro ng aluminyo ng parehong dami.
Kung ang dami ng katawan ay sinusukat sa cm 3, kung gayon upang matukoy ang masa ng katawan ay maginhawang gamitin ang halaga ng density ρ, na ipinahayag sa g / cm 3.
Ang substance density formula ρ = m/V ay ginagamit para sa mga homogenous na katawan, ibig sabihin, para sa mga katawan na binubuo ng isang substance. Ito ang mga katawan na walang mga air cavity o hindi naglalaman ng mga impurities ng iba pang mga substance. Ang kadalisayan ng sangkap ay hinuhusgahan ng halaga ng sinusukat na density. Mayroon bang, halimbawa, ilang murang metal na idinagdag sa loob ng isang gintong bar?
Mag-isip at sumagot
- Paano magbabago ang balanse ng balanse (tingnan ang Fig. 122) kung, sa halip na isang silindro ng bakal, isang silindro na gawa sa kahoy na may parehong dami ang inilagay sa tasa?
- Ano ang density?
- Nakadepende ba ang density ng isang substance sa dami nito? Mula sa misa?
- Sa anong mga yunit sinusukat ang density?
- Paano pumunta mula sa yunit ng density g/cm 3 sa yunit ng density kg/m 3?
Kawili-wiling malaman!
Bilang isang patakaran, ang isang sangkap sa isang solidong estado ay may mas malaking density kaysa sa isang likidong estado. Ang isang pagbubukod sa panuntunang ito ay yelo at tubig, na binubuo ng mga molekula ng H 2 O. Ang density ng yelo ay ρ = 900 kg / m 3, ang density ng tubig? \u003d 1000 kg / m 3. Ang density ng yelo ay mas mababa kaysa sa density ng tubig, na nagpapahiwatig ng hindi gaanong siksik na pag-iimpake ng mga molekula (i.e., malalaking distansya sa pagitan ng mga ito) sa solidong estado ng bagay (yelo) kaysa sa likidong estado (tubig). Sa hinaharap, makakatagpo ka ng iba pang mga kagiliw-giliw na anomalya (mga abnormalidad) sa mga katangian ng tubig.
Ang average na density ng Earth ay humigit-kumulang 5.5 g/cm 3 . Ito at ang iba pang mga katotohanan na kilala sa agham ay naging posible upang makagawa ng ilang mga konklusyon tungkol sa istraktura ng Earth. Ang average na kapal ng crust ng lupa ay humigit-kumulang 33 km. Ang crust ng lupa ay pangunahing binubuo ng lupa at mga bato. Ang average na density ng crust ng lupa ay 2.7 g / cm 3, at ang density ng mga bato na nakahiga nang direkta sa ilalim ng crust ng lupa ay 3.3 g / cm 3. Ngunit pareho sa mga halagang ito ay mas mababa sa 5.5 g/cm 3 , iyon ay, mas mababa sa average na density ng Earth. Ito ay sumusunod mula dito na ang density ng bagay na matatagpuan sa kailaliman ng globo ay mas malaki kaysa sa average na density ng Earth. Iminumungkahi ng mga siyentipiko na sa gitna ng Earth ang density ng matter ay umabot sa 11.5 g/cm 3 , ibig sabihin, lumalapit sa density ng lead.
Ang average na density ng mga tisyu ng katawan ng tao ay 1036 kg / m 3, ang density ng dugo (sa t = 20 ° C) ay 1050 kg / m 3.
Ang kahoy ng balsa ay may mababang density ng kahoy (2 beses na mas mababa kaysa sa cork). Ang mga balsa, mga sinturon ng buhay ay ginawa mula dito. Sa Cuba, lumalaki ang isang prickly-haired echinomena tree, ang kahoy na kung saan ay may density na 25 beses na mas mababa kaysa sa density ng tubig, i.e. ρ = 0.04 g / cm 3. Ang puno ng ahas ay may napakataas na densidad ng kahoy. Ang kahoy ay lumulubog sa tubig na parang bato.
Gawin mo ito sa iyong sarili sa bahay
Sukatin ang density ng sabon. Upang gawin ito, gumamit ng isang hugis-parihaba na bar ng sabon. Ihambing ang halaga ng density na iyong sinukat sa mga halaga na nakuha ng iyong mga kaklase. Pantay ba ang nakuhang mga halaga ng density? Bakit?
Kawili-wiling malaman
Sa panahon na ng buhay ng sikat na sinaunang siyentipikong Griyego na si Archimedes (Larawan 124), ang mga alamat ay binubuo tungkol sa kanya, ang dahilan kung saan ay ang kanyang mga imbensyon na namangha sa kanyang mga kontemporaryo. Sinasabi ng isa sa mga alamat na ang hari ng Syracusan na si Heron II ay nagtanong sa nag-iisip upang matukoy kung ang kanyang korona ay gawa sa purong ginto o isang mag-aalahas na naghalo ng malaking halaga ng pilak dito. Siyempre, dapat ay nanatiling buo ang korona. Hindi naging mahirap para kay Archimedes na matukoy ang masa ng korona. Mas mahirap na tumpak na sukatin ang dami ng korona upang makalkula ang density ng metal kung saan ito hinagis at matukoy kung ito ay purong ginto. Ang hirap kasi mali ang hugis nito!
kanin. 124
Minsan si Archimedes, na nasa isip ng korona, ay naliligo, kung saan nagkaroon siya ng isang napakatalino na ideya. Ang dami ng isang korona ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat sa dami ng tubig na inilipat nito (pamilyar ka sa pamamaraang ito ng pagsukat ng volume ng isang hindi regular na hugis ng katawan). Nang matukoy ang dami ng korona at ang masa nito, kinakalkula ni Archimedes ang density ng sangkap kung saan ginawa ng alahero ang korona.
Ayon sa alamat, ang density ng materyal ng korona ay naging mas mababa kaysa sa density ng purong ginto, at ang hindi tapat na mag-aalahas ay nahuli na nandaraya.
Mga ehersisyo
- Ang density ng tanso ay ρ m = 8.9 g / cm 3, at ang density ng aluminyo ay ρ al = 2700 kg / m 3. Aling sangkap ang mas siksik at gaano karami?
- Tukuyin ang masa ng isang kongkretong slab, ang dami nito ay V = 3.0 m 3.
- Sa anong sangkap ginawa ang isang bola ng volume V = 10 cm 3, kung ang masa nito ay m = 71 g?
- Tukuyin ang bigat ng isang window pane na ang haba a = 1.5 m, taas b = 80 cm at kapal c = 5.0 mm.
- Ang kabuuang masa N = 7 magkaparehong mga sheet ng roofing iron m = 490 kg. Ang laki ng bawat sheet ay 1 x 1.5 m. Tukuyin ang kapal ng sheet.
- Ang mga silindro ng bakal at aluminyo ay may parehong mga cross-sectional na lugar at masa. Alin sa mga cylinder ang may mas mataas na taas at kung magkano?
Naglalagay kami ng bakal at aluminyo na mga silindro ng parehong dami sa mga kaliskis. Ang balanse ng mga timbangan ay nabalisa. Bakit?
Ang isang kawalan ng timbang ay nangangahulugan na ang masa ng mga katawan ay hindi pareho. Ang mass ng isang iron cylinder ay mas malaki kaysa sa isang aluminyo. Ngunit ang mga volume ng mga cylinder ay pantay. Nangangahulugan ito na ang dami ng yunit (1 cm 3 o 1 m 3) ng bakal ay may mas malaking masa kaysa sa aluminyo.
Ang masa ng isang sangkap na nakapaloob sa isang yunit ng volume ay tinatawag density ng bagay.
Upang mahanap ang density, kailangan mong hatiin ang masa ng isang sangkap sa dami nito. Ang densidad ay tinutukoy ng letrang Griyego ρ (ro). Pagkatapos
density = masa / dami,
ρ = m/V .
Ang SI unit ng density ay 1 kg/m3. Ang mga densidad ng iba't ibang mga sangkap ay tinutukoy ng eksperimento at ipinakita sa talahanayan:
| sangkap | ρ, kg / m 3 | ρ, g/cm 3 |
|---|---|---|
| Substance sa solid state sa 20 °C | ||
| Osmium | 22600 | 22,6 |
| Iridium | 22400 | 22,4 |
| Platinum | 21500 | 21,5 |
| ginto | 19300 | 19,3 |
| Nangunguna | 11300 | 11,3 |
| pilak | 10500 | 10,5 |
| tanso | 8900 | 8,9 |
| tanso | 8500 | 8,5 |
| Bakal, bakal | 7800 | 7,8 |
| Tin | 7300 | 7,3 |
| Zinc | 7100 | 7,1 |
| Cast iron | 7000 | 7,0 |
| Corundum | 4000 | 4,0 |
| aluminyo | 2700 | 2,7 |
| Marmol | 2700 | 2,7 |
| Salamin sa bintana | 2500 | 2,5 |
| Porselana | 2300 | 2,3 |
| kongkreto | 2300 | 2,3 |
| asin | 2200 | 2,2 |
| Brick | 1800 | 1,8 |
| plexiglass | 1200 | 1,2 |
| Kapron | 1100 | 1,1 |
| Polyethylene | 920 | 0,92 |
| Paraffin | 900 | 0,90 |
| yelo | 900 | 0,90 |
| Oak (tuyo) | 700 | 0,70 |
| Pine (tuyo) | 400 | 0,40 |
| Cork | 240 | 0,24 |
| Liquid sa 20 °C | ||
| Mercury | 13600 | 13,60 |
| Sulfuric acid | 1800 | 1,80 |
| Glycerol | 1200 | 1,20 |
| tubig dagat | 1030 | 1,03 |
| Tubig | 1000 | 1,00 |
| Langis ng sunflower | 930 | 0,93 |
| Langis ng makina | 900 | 0,90 |
| Kerosene | 800 | 0,80 |
| Alak | 800 | 0,80 |
| Langis | 800 | 0,80 |
| Acetone | 790 | 0,79 |
| Eter | 710 | 0,71 |
| Petrolyo | 710 | 0,71 |
| Ang likidong lata (sa t= 400 °C) | 6800 | 6,80 |
| Ang likidong hangin (sa t= -194 °C) | 860 | 0,86 |
| Gas sa 0 °C | ||
| Chlorine | 3,210 | 0,00321 |
| Carbon monoxide (IV) (carbon dioxide) | 1,980 | 0,00198 |
| Oxygen | 1,430 | 0,00143 |
| Hangin | 1,290 | 0,00129 |
| Nitrogen | 1,250 | 0,00125 |
| Carbon monoxide (II) (carbon monoxide) | 1,250 | 0,00125 |
| Natural na gas | 0,800 | 0,0008 |
| singaw ng tubig (sa t= 100 °C) | 0,590 | 0,00059 |
| Helium | 0,180 | 0,00018 |
| hydrogen | 0,090 | 0,00009 |
Paano maiintindihan na ang density ng tubig ρ \u003d 1000 kg / m 3? Ang sagot sa tanong na ito ay sumusunod sa formula. Dami ng tubig sa dami V\u003d 1 m 3 ay katumbas ng m= 1000 kg.
Mula sa formula ng density, ang masa ng isang sangkap
m = ρ V.
Sa dalawang katawan ng pantay na dami, ang katawan na may mas malaking density ng bagay ay may mas malaking masa.
Ang paghahambing ng density ng iron ρ w = 7800 kg/m 3 at aluminum ρ al = 2700 kg/m 3 , naiintindihan namin kung bakit sa eksperimento ang mass ng isang iron cylinder ay naging mas malaki kaysa sa mass ng isang aluminum cylinder ng parehong volume.
Kung ang dami ng katawan ay sinusukat sa cm 3, kung gayon upang matukoy ang masa ng katawan ay maginhawang gamitin ang halaga ng density ρ, na ipinahayag sa g / cm 3.
Isalin natin, halimbawa, ang density ng tubig mula sa kg / m 3 hanggang g / cm 3:
ρ sa \u003d 1000 kg / m 3 \u003d 1000 \ ( \ frac (1000 ~ g) (1000000 ~ cm ^ (3)) \) \u003d 1 g / cm 3.
Kaya, ang numerical value ng density ng anumang substance, na ipinahayag sa g / cm 3, ay 1000 beses na mas mababa kaysa sa numerical value nito, na ipinahayag sa kg / m 3.
Formula ng density ng bagay ρ = m/V ito ay ginagamit para sa mga homogenous na katawan, ibig sabihin, para sa mga katawan na binubuo ng isang sangkap. Ito ang mga katawan na walang mga air cavity o hindi naglalaman ng mga impurities ng iba pang mga substance. Ang kadalisayan ng sangkap ay hinuhusgahan ng halaga ng sinusukat na density. Mayroon bang, halimbawa, ilang murang metal na idinagdag sa loob ng isang gintong bar?
Bilang isang patakaran, ang isang sangkap sa isang solidong estado ay may mas malaking density kaysa sa isang likidong estado. Ang isang pagbubukod sa panuntunang ito ay yelo at tubig, na binubuo ng mga molekula ng H 2 O. Ang density ng yelo ay ρ = 900 kg 3 , ang density ng tubig ay ρ = 1000 kg 3 . Ang density ng yelo ay mas mababa kaysa sa density ng tubig, na nagpapahiwatig ng hindi gaanong siksik na pag-iimpake ng mga molekula (i.e., malalaking distansya sa pagitan ng mga ito) sa solidong estado ng bagay (yelo) kaysa sa likidong estado (tubig). Sa hinaharap, makakatagpo ka ng iba pang mga kagiliw-giliw na anomalya (mga abnormalidad) sa mga katangian ng tubig.
Ang average na density ng Earth ay humigit-kumulang 5.5 g/cm 3 . Ito at ang iba pang mga katotohanan na kilala sa agham ay naging posible upang makagawa ng ilang mga konklusyon tungkol sa istraktura ng Earth. Ang average na kapal ng crust ng lupa ay humigit-kumulang 33 km. Ang crust ng lupa ay pangunahing binubuo ng lupa at mga bato. Ang average na density ng crust ng lupa ay 2.7 g / cm 3, at ang density ng mga bato na nakahiga nang direkta sa ilalim ng crust ng lupa ay 3.3 g / cm 3. Ngunit pareho sa mga halagang ito ay mas mababa sa 5.5 g/cm 3 , iyon ay, mas mababa sa average na density ng Earth. Ito ay sumusunod mula dito na ang density ng bagay na matatagpuan sa kailaliman ng globo ay mas malaki kaysa sa average na density ng Earth. Iminumungkahi ng mga siyentipiko na sa gitna ng Earth ang density ng matter ay umabot sa 11.5 g/cm 3 , ibig sabihin, lumalapit sa density ng lead.
Ang average na density ng mga tisyu ng katawan ng tao ay 1036 kg / m3, ang density ng dugo (sa t\u003d 20 ° C) - 1050 kg / m 3.
Ang isang puno ay may mababang density ng kahoy (2 beses na mas mababa kaysa cork) balsa. Ang mga balsa, mga sinturon ng buhay ay ginawa mula dito. Ang isang puno ay tumutubo sa Cuba eshinomena spiny-haired, ang kahoy na kung saan ay may density na 25 beses na mas mababa kaysa sa density ng tubig, i.e. ρ ≈ 0.04 g / cm 3. Napakataas na density ng kahoy puno ng ahas. Ang kahoy ay lumulubog sa tubig na parang bato.
Sa wakas, ang alamat ni Archimedes.
Sa panahon ng buhay ng sikat na sinaunang siyentipikong Griyego na si Archimedes, ang mga alamat ay ginawa tungkol sa kanya, ang dahilan kung saan ay ang kanyang mga imbensyon na namangha sa kanyang mga kontemporaryo. Sinasabi ng isa sa mga alamat na ang hari ng Syracusan na si Heron II ay nagtanong sa nag-iisip upang matukoy kung ang kanyang korona ay gawa sa purong ginto o isang mag-aalahas na naghalo ng malaking halaga ng pilak dito. Siyempre, dapat ay nanatiling buo ang korona. Hindi naging mahirap para kay Archimedes na matukoy ang masa ng korona. Mas mahirap na tumpak na sukatin ang dami ng korona upang makalkula ang density ng metal kung saan ito hinagis at matukoy kung ito ay purong ginto. Ang hirap kasi mali ang hugis nito!
Minsan si Archimedes, na nasa isip ng korona, ay naliligo, kung saan nagkaroon siya ng isang napakatalino na ideya. Ang dami ng isang korona ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat sa dami ng tubig na inilipat nito (pamilyar ka sa pamamaraang ito ng pagsukat ng volume ng isang hindi regular na hugis ng katawan). Nang matukoy ang dami ng korona at ang masa nito, kinakalkula ni Archimedes ang density ng sangkap kung saan ginawa ng alahero ang korona.
Ayon sa alamat, ang density ng materyal ng korona ay naging mas mababa kaysa sa density ng purong ginto, at ang hindi tapat na mag-aalahas ay nahuli na nandaraya.
Kahulugan
Density ng matter (density ng matter ng katawan) tinatawag na scalar physical quantity, na katumbas ng ratio ng mass (dm) ng isang maliit na elemento ng katawan sa unit volume nito (dV). Kadalasan, ang density ng isang sangkap ay tinutukoy ng titik ng Greek. Kaya:
Mga uri ng density ng bagay
Ang paglalapat ng expression (1) upang matukoy ang density, ang isa ay nagsasalita ng density ng katawan sa isang punto.
Ang density ng isang katawan ay nakasalalay sa materyal ng katawan at ang termodinamikong estado nito.
kung saan ang m ay ang masa ng katawan, ang V ay ang dami ng katawan.
Kung ang katawan ay hindi magkakatulad, kung gayon ang konsepto ng average na density ay ginagamit minsan, na kinakalkula bilang:
kung saan ang m ay ang masa ng katawan, ang V ay ang dami ng katawan. Sa engineering, para sa mga inhomogeneous (halimbawa, butil-butil) na mga katawan, ang konsepto ng bulk density ay ginagamit. Kinakalkula ang bulk density sa parehong paraan tulad ng (3). Natutukoy ang volume sa pamamagitan ng pagsasama ng mga gaps sa maramihan at maluwag na materyales (tulad ng: buhangin, graba, butil, atbp.).
Kapag isinasaalang-alang ang mga gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang sumusunod na formula ay ginagamit upang kalkulahin ang density:
kung saan ang molar mass ng gas, ay ang molar volume ng gas, na sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 22.4 l/mol.
Mga yunit para sa pagsukat ng density ng isang sangkap
Alinsunod sa kahulugan, maaari itong isulat na ang mga yunit ng density sa sistema ng SI ay: \u003d kg / m 3
sa CGS: \u003d g / (cm) 3
Sa kasong ito: 1 kg / m 3 \u003d (10) -3 g / (cm) 3.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
Halimbawa
Mag-ehersisyo. Ano ang density ng tubig kung ang volume na inookupahan ng isang molekula ng H 2 O ay humigit-kumulang katumbas ng m 3? Isaalang-alang na ang mga molekula sa tubig ay malapit na nakaimpake.
kung saan ang m 0 ay ang masa ng isang molekula ng tubig. Hanapin natin ang m 0 gamit ang alam na kaugnayan:
kung saan ang N \u003d 1 ay ang bilang ng mga molekula (sa aming kaso, isang molekula), m ay ang masa ng itinuturing na bilang ng mga molekula (sa aming kaso, m \u003d m 0), N A \u003d 6.02 10 23 mol -1 ay ang Avogadro constant, \u003d 18 10 - 3 kg/mol (dahil ang relatibong molekular na bigat ng tubig ay M r =18). Samakatuwid, ang paglalapat ng expression (2) upang mahanap ang masa ng isang molekula, mayroon tayong:
Palitan ang m 0 sa expression (1), nakukuha natin:
Kalkulahin natin ang nais na halaga:
kg / m 3
Sagot. Ang density ng tubig ay 10 3 kg/m 3 .
Halimbawa
Mag-ehersisyo. Ano ang density ng mga kristal na cesium chloride (CsCl) kung ang mga kristal ay may cubic crystal na sala-sala (Fig. 1) sa mga vertices kung saan mayroong mga chlorine ions (Cl -), at sa gitna ay mayroong isang cesium ion (Cs + ). Isaalang-alang ang gilid ng kristal na sala-sala na katumbas ng d=0.41 nm.
Desisyon. Bilang batayan para sa paglutas ng problema, kinukuha namin ang expression:
kung saan ang m ay ang masa ng sangkap (sa aming kaso, ito ang masa ng isang molekula - ang pare-pareho ng Avogadro, 
Ang kg/mol ay ang molar mass ng cesium chloride (dahil ang relatibong molecular weight ng cesium chloride ay ). Ang ekspresyon (2.1) para sa isang molekula ay nasa anyo.
Ang mga katawan na gawa sa iba't ibang mga sangkap ay may iba't ibang masa na may parehong dami. Halimbawa, ang bakal na may dami na 1 m 3 ay may mass na 7800 kg, at lead ng parehong dami - 13000 kg.
Ang isang pisikal na dami na nagpapakita kung ano ang masa ng isang sangkap sa isang dami ng yunit (i.e., halimbawa, sa isang metro kubiko o sa isang kubiko sentimetro) ay tinatawag densidad mga sangkap.
Upang malaman kung paano hanapin ang density ng isang naibigay na sangkap, isaalang-alang ang sumusunod na halimbawa. Ito ay kilala na ang isang ice floe na may volume na 2 m 3 ay may mass na 1800 kg. Pagkatapos 1 m 3 ng yelo ay magkakaroon ng mass na 2 beses na mas mababa. Ang paghahati ng 1800 kg sa 2 m 3, makakakuha tayo ng 900 kg / m 3. Ito ang density ng yelo.
Kaya, Upang matukoy ang density ng isang sangkap, kailangan mong hatiin ang masa ng isang bagay sa dami nito.: Tukuyin ang mga dami na kasama sa expression na ito sa pamamagitan ng mga titik:
m- bigat ng katawan, V- dami ng katawan, ρ - density ng katawan ( ρ -Griyegong titik "ro").
Pagkatapos ang formula para sa pagkalkula ng density ay maaaring isulat bilang mga sumusunod: Ang yunit ng density sa SI ay kilo kada metro kubiko(1 kg / m 3). Sa pagsasagawa, ang density ng isang sangkap ay ipinahayag din sa gramo bawat cubic centimeter (g / cm 3). Upang magtatag ng isang relasyon sa pagitan ng mga yunit na ito, isinasaalang-alang namin iyon
1 g \u003d 0.001 kg, 1 cm 3 \u003d 0.000001 m 3.
Kaya 
Ang density ng parehong sangkap sa solid, likido at gas na estado ay iba. Halimbawa, ang density ng tubig ay 1000 kg / m 3, yelo - 900 kg / m 3, at singaw ng tubig (sa 0 0 C at normal na presyon ng atmospera) - 0.59 kg / m 3.
Talahanayan 3
Densidad ng ilang solids
Talahanayan 4
Densidad ng ilang likido
Talahanayan 5
Densidad ng ilang mga gas
(Ang mga densidad ng mga katawan na ipinahiwatig sa mga talahanayan 3-5 ay kinakalkula sa normal na presyon ng atmospera at sa isang temperatura para sa mga gas na 0 0C, para sa mga likido at solido sa 20 0C.)
1. Ano ang ipinapakita ng density? 2. Ano ang dapat gawin upang matukoy ang density ng isang substance, alam ang masa ng katawan at ang dami nito? 3. Anong mga unit ng density ang alam mo? Paano sila nauugnay sa isa't isa? 4. Tatlong cube - gawa sa marmol, yelo at tanso - ay may parehong volume. Alin ang may pinakamalaking masa, alin ang may pinakamaliit? 5. Dalawang cube - gawa sa ginto at pilak - ay may parehong masa. Alin ang may mas maraming volume? 6. Alin sa mga cylinder na ipinapakita sa Figure 22 ang may mas mataas na density? 7. Ang masa ng bawat katawan na ipinapakita sa Figure 23 ay 1 tonelada. Alin sa kanila ang may mas mababang density?
