Hustota (D) je množství definované jako hmotnost (m) na jednotku objemu (v): D = m ÷ v. Protože tyto tři veličiny spolu souvisejí, můžete jednu z nich najít, pokud znáte další dvě. To je užitečnější, než to zní, protože hustota je často známá veličina, kterou můžete vyhledat, za předpokladu, že znáte složení materiálu.
Výpočty jsou přímé pro pevné objekty, ale u kapalin se situace komplikuje hustota se mění s teplotou a pro plyny, pro které hustota závisí na teplotě a tlak.
Používejte konzistentní jednotky
Rovnice týkající se hustoty, hmotnosti a objemu je přímočará a umožňuje vám vypočítat hustotu materiálu, pokud změříte jeho hmotnost a objem. Jedinou výhradou je, že musíte provádět měření ve stejném systému.
Pokud například měříte hmotnost v kilogramech, měli byste měřit objem v metrech krychlových a pokud měříte objem v litrech, měli byste měřit hmotnost v librách. Tři systémy, které pravděpodobně použijete, jsou CGS (centimetry, gramy, sekundy), MKS (metry, kilogramy, sekundy) a British Imperial. Nejpoužívanějšími jednotkami hustoty v těchto třech systémech jsou:
- CGS: gramy / kubický centimetr nebo gramy / mililitr
- MKS: kilogramy / metr krychlový
- Britové: libry / kubické stopy
Pomocí kalkulačky hustoty, hmotnosti a objemu
Příklad: Předpokládejme, že máte kádinku plnou záhadného vodného roztoku. Výpočet jeho hustoty a srovnání s hustotou čisté vody může pomoci určit její složení.
Vypočítáte objem roztoku změřením rozměrů kádinky a hladiny kapaliny a zjistíte, že je 355 ml. Jelikož mililitr je kubický centimetr, měli byste hmotnost najít v gramech. Zjistíte, že je to 372 g.
Hustota je pak 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. To je jen o něco hustší než čistá voda (1 g / ml), takže vše, co je ve vodě rozpuštěno, má nízkou koncentraci.
Příklad: Najdete velkou skálu zhruba kulatého tvaru a chcete znát její složení. Nalezení jeho hustoty vám to pomůže určit.
Vypočítejte objem horniny měřením jejího průměru a dělením 2, abyste zjistili její poloměr (r).
Objem koule je 4 / 3πr3, takže pokud má skála poloměr 10 palců, její objem je 418,67 kubických palců.
Převod na kubické stopy vynásobením 0,00057. Výsledkem je 0,239 kubických stop.
Pokud hornina váží 40 liber, její hustota je 40 lb / 0,239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. To je velmi blízké hustotě žuly, takže je velká šance, že hornina je pevná žula.
Použití tabulek hustoty
Pokud máte objekt vyrobený ze známého materiálu, můžete jeho hustotu vyhledat v tabulce. Tato informace umožňuje vypočítat jeho objem vážením. Pokud již znáte jeho objem, můžete vypočítat jeho hmotnost. Použití kalkulačky hustoty, hmotnosti a objemu vyžaduje pouze přeuspořádání rovnice hustoty, aby bylo možné vyjádřit požadovaný parametr z hlediska dalších dvou.
Příklad: Předpokládejme, že máte zlatou sochu a chcete zjistit její objem.
D = m ÷ v, so v = m ÷ D
Zjistíte, že socha váží 2 kg. V tabulce najdete hustotu zlata asi 19 300 kg / m3.
Po připojení čísel zjistíte objem 2 kg až 19 300 kg / m3 = 0,0001 m3 nebo asi desetinu litru.
Příklad: Kolik váží mililitr rtuti?
D = m ÷ v, so m = Dv
Hustota rtuti je 13,6 g / ml, takže objem 1 ml má hmotnost 13,6 gramů.