Materiály se vznášejí nebo klesají hlavně na základě hustoty. Protože kostky ledu jsou o něco méně husté než voda, kostky ledu se vznášejí ve vodě. Protože ocel je méně hustá než rtuť, ale hustší než voda, ocelové kuličkové ložisko plave v kapalné rtuti, ale klesá ve vodě. Pochopení hustoty začíná pochopením, jak ji vypočítat.
Definice a vzorec hustoty
Hustota je poměr hmotnosti k objemu objektu a jako taková je hustota spíše vypočítanou než naměřenou hodnotou. Hledání hustoty vyžaduje měření hmotnosti i objemu objektu. Hustota se používá k popisu pevných látek, kapalin a plynů.
Vzorec hustoty v chemii je hustota rovná se hmotnostiMděleno objememPROTI. Hustotu lze vyjádřit pomocíDnebo řeckým písmenem rho (ρ), takže vzorec může být napsán jako:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {or} \; ρ = \ frac {M} {V}
V geologii se specifická hmotnost používá více než hustota, ale obě spolu úzce souvisejí. Specifická hmotnost se skládá z hustoty objektu děleno hustotou vody (1,0 g / cm)3), čímž se získá bezrozměrná hodnota.
Jednotky hustoty
U pevných látek se jednotky hustoty v metrickém systému obvykle označují jako gramy (hmotnost) na kubický centimetr (objem) zapsané jako g / cm3. Hustotu lze také označit jako kilogramy na metr krychlový (kg / m3), kilogramy na centimetr krychlový (kg / cm3) nebo gramů na metr krychlový (g / m3).
Méně často lze hustotu označovat jako libry (hmotnost) na kubickou stopu (objem), psané jako lb / ft3, libry na kubický palec (lb / in3) nebo liber na kubický yard (lb / yd3).
U kapalin se hustota nejčastěji uvádí v gramech na mililitr (g / ml), zatímco hustota plynu se obvykle uvádí v gramech na litr (g / l). Hustoty kapalin a plynů se mění s tlakem a teplotou, takže se o nich bude obecně hovořit z hlediska standardního tlaku (jedna atmosféra) a teploty (25 ° C pro kapaliny a 0 ° C pro plyny).
Měření hmotnosti
Hledání hmotnosti pevných látek vyžaduje použití váhy s trojitým paprskem nebo elektronické váhy, která měří hmotnost. Umístěte vzorek na podnos a poté podle postupu pro vyhledání hmoty proveďte postup. Pokud měříte hmotnost prášku nebo kapaliny, najděte nejprve hmotnost nádoby, poté přidejte prášek nebo kapalinu a změřte celkovou hmotnost před odečtením hmotnosti nádoby.
Měření objemu
Nalezení objemu pravidelného mnohoúhelníku jednoduše vyžaduje měření rozměrů tělesa a vyhledání vzorce pro tvar. Například obdélníkový blok o rozměrech 10 centimetrů krát 5 centimetrů krát 2 centimetry má objem 10 × 5 × 2 nebo 100 kubických centimetrů.
Při hledání objemu nepravidelně tvarovaných těles se používá Archimédův princip přemístění. Změřte známé množství vody do odměrného válce, vložte do válce objekt nepravidelného tvaru a odečtěte odměrný válec, abyste určili změnu objemu. Posunutá voda, znázorněná změnou odečtu na odměrném válci, se rovná objemu vloženého předmětu.
U kapalin lze objem měřit přímo pomocí odměrného válce.
Výpočty k nalezení hustoty
Chcete-li zjistit hustotu, vydělte naměřenou hmotnost naměřeným objemem (D = M ÷ PROTI).
Příklady vzorců hustoty: tělesa
Pokud má kostka materiálu o rozměrech 1 centimetr na každé straně hmotnost 7,90 gramu, výpočet hustoty se stane
D = \ frac {7,90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7,90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiál je s největší pravděpodobností železo.
Hmotnost objektu nepravidelného tvaru se měří jako 211,4 gramů. Objem vytěsněné vody se rovná 20 mililitrům. Jelikož jeden mililitr vody zabírá jeden kubický centimetr objemu, objem objektu se rovná 20 kubickým centimetrům. Dokončení vzorce ukazuje
D = \ frac {211,4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10,57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiál je s největší pravděpodobností stříbro.
Příklady vzorců hustoty: Kapaliny
Kapalina o objemu 50 mililitrů (ml) má hmotnost 63 gramů (g). Tak
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {ml}} = 1,26 \; \ text {g / ml}
Kapalinou je pravděpodobně glycerin.
Kapalina s naměřenou hmotností 338,75 gramů zaujímá objem 25 mililitrů. Zobrazí se vyplnění vzorce hustoty
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {ml}} = 13,55 \; \ text {g / ml}
Kapalinou je pravděpodobně rtuť.
Online kalkulátor hustoty vzorců
K dispozici jsou online kalkulačky vzorců hustoty. Dvě ze tří proměnných (hmotnost, objem nebo hustota) však musí být známy (viz zdroje).