Densitet (D) er en størrelse defineret som masse (m) pr. Volumenhed (v): D = m ÷ v. Da disse tre mængder er relateret, kan du finde en af dem, hvis du kender de to andre. Dette er mere nyttigt, end det lyder, fordi densitet ofte er en kendt størrelse, som du kan slå op, forudsat at du kender materialets sammensætning.
Beregninger er ligetil for faste genstande, men ting bliver mere kompliceret for væsker, hvor densitet ændres med temperaturen og for gasser, for hvilke densiteten afhænger af temperaturen og tryk.
Brug ensartede enheder
Ligningen, der vedrører densitet, masse og volumen, er ligetil og giver dig mulighed for at beregne densiteten af et materiale, hvis du måler dets masse og volumen. Den eneste advarsel er, at du skal foretage målingerne i det samme system.
For eksempel, hvis du måler masse i kg, skal du måle volumen i kubikmeter, og hvis du måler volumen i kvart, skal du måle massen i pund. De tre systemer, du sandsynligvis vil bruge, er CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilogram, sekunder) og British Imperial. De mest anvendte enheder til tætheder i disse tre systemer er:
- CGS: gram / kubikcentimeter eller gram / milliliter
- MKS: kg / kubikmeter
- Britisk: pund / kubikfod
Brug af densitets-, masse- og volumenberegner
Eksempel: Antag at du har et bægerglas fyldt med en mystisk vandig opløsning. At beregne dens densitet og sammenligne den med rent vand kan hjælpe med at bestemme dens sammensætning.
Du beregner opløsningens volumen ved at måle bægerglassets dimensioner og væskeniveauet og finde det at være 355 ml. Da en milliliter er en kubikcentimeter, skal du finde massen i gram. Du finder ud af, at det er 372 gram.
Densiteten er derefter 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Det er bare lidt tættere end rent vand (1 g / ml), så uanset hvad der opløses i vandet, er det i en lav koncentration.
Eksempel: Du finder en stor sten med nogenlunde sfærisk form og vil vide dens sammensætning. At finde dens densitet kan hjælpe dig med at bestemme det.
Beregn klippens volumen ved at måle dens diameter og dividere med 2 for at finde dens radius (r).
Kuglens volumen er 4 / 3πr3, så hvis klippen har en radius på 10 tommer, er dens volumen 418,67 kubikcentimeter.
Konverter til kubikfod ved at gange med 0,00057. Resultatet er 0,239 kubikfod.
Hvis klippen vejer 40 pund, er dens densitet 40 lb / 0.239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Dette er meget tæt på densiteten af granit, så der er en god chance for, at klippen er massiv granit.
Brug af tæthedstabeller
Hvis du har en genstand lavet af et kendt materiale, kan du slå dens densitet op i en tabel. Disse oplysninger giver dig mulighed for at beregne dens volumen ved at veje den. Hvis du allerede kender dens volumen, kan du beregne dens masse. Brug af densitets-, masse-, volumenberegner kræver bare omarrangering af densitetsligningen for at udtrykke den ønskede parameter med hensyn til de to andre.
Eksempel: Antag at du har en guldstatue, og at du vil finde dens volumen.
D = m ÷ v, så v = m ÷ D
Du finder statuen vejer 2 kg. I en tabel finder du tætheden af guld til at være omkring 19.300 kg / m3.
Tilslutning af tal finder du, at lydstyrken er 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 eller omkring en tiendedel liter.
Eksempel: Hvor meget vejer en milliliter kviksølv?
D = m ÷ v, så m = Dv
Densiteten af kviksølv er 13,6 g / ml, så et volumen på 1 ml har en masse på 13,6 gram.