Плътността (D) е количество, определено като маса (m) на единица обем (v): D = m ÷ v. Тъй като тези три количества са свързани, можете да намерите едно от тях, ако познавате другите две. Това е по-полезно, отколкото звучи, защото плътността често е известно количество, което можете да потърсите, ако приемете, че знаете състава на материала.
Изчисленията са ясни за твърди обекти, но нещата стават по-сложни за течности, където плътността се променя с температурата и за газове, за които плътността зависи от температурата и натиск.
Използвайте последователни единици
Уравнението, свързано с плътността, масата и обема, е просто и ви позволява да изчислите плътността на даден материал, ако измервате неговата маса и обем. Единственото предупреждение е, че трябва да правите измерванията в същата система.
Например, ако измервате масата в килограми, трябва да измерите обема в кубични метри, а ако измервате обема в кварти, трябва да измервате масата в лири. Трите системи, които вероятно ще използвате, са CGS (сантиметри, грамове, секунди), MKS, (метри, килограми, секунди) и British Imperial. Най-използваните единици за плътности в тези три системи са:
- CGS: грам / кубичен сантиметър или грам / милилитър
- MKS: килограми / кубичен метър
- Британски: лири / кубичен фут
Използване на калкулатора за плътност, маса и обем
Пример: Да предположим, че имате мензура, пълна със загадъчен воден разтвор. Изчисляването на нейната плътност и сравняването с тази на чистата вода може да помогне за определяне на нейния състав.
Изчислявате обема на разтвора, като измервате размерите на чашата и нивото на течността и установявате, че той е 355 ml. Тъй като милилитър е кубичен сантиметър, трябва да намерите масата в грамове. Откривате, че това е 372 gm.
Тогава плътността е 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Това е малко по-плътно от чистата вода (1 gm / ml), така че каквото и да се разтвори във водата е с ниска концентрация.
Пример: Намирате голяма скала с приблизително сферична форма и искате да знаете нейния състав. Намирането на неговата плътност може да ви помогне да определите това.
Изчислете обема на скалата, като измерите диаметъра й и разделите на 2, за да намерите радиуса (r).
Обемът на сферата е 4 / 3πr3, така че ако скалата има радиус 10 инча, нейният обем е 418,67 кубически инча.
Преобразувайте в кубически фута, като умножите по 0.00057. Резултатът е 0,239 кубически фута.
Ако скалата тежи 40 паунда, плътността й е 0,239 фута3 = 167. 36 lb / ft3. Това е много близо до плътността на гранита, така че има голяма вероятност скалата да е твърд гранит.
Използване на таблици за плътност
Ако имате предмет, направен от известен материал, можете да потърсите плътността му в таблица. Тази информация ви позволява да изчислите обема му, като го претеглите. Ако вече знаете обема му, можете да изчислите масата му. Използването на калкулатора за плътност, маса, обем просто изисква пренареждане на уравнението на плътността, за да изразите желания параметър по отношение на другите две.
Пример: Да предположим, че имате златна статуя и искате да намерите нейния обем.
D = m ÷ v, така че v = m ÷ D
Откривате, че статуята тежи 2 кг. В таблица ще откриете, че плътността на златото е около 19 300 kg / m3.
Като включите числата, установявате, че обемът е 2 kg ÷ 19 300 kg / m3 = 0,0001 m3 или около десета от литър.
Пример: Колко тежи милилитър живак?
D = m ÷ v, така че m = Dv
Плътността на живака е 13,6 g / ml, така че обемът от 1 ml има маса от 13,6 грама.