Γενικές ιδιότητες πυκνότητας

Η πυκνότητα είναι μια ιδιότητα της ύλης που σχετίζεται με τη μάζα και τον όγκο του αντικειμένου. Η πυκνότητα είναι ένας παράγοντας κατά τον προσδιορισμό ιδιοτήτων όπως η πλευστότητα. Λόγω της εφαρμογής της πλευστότητας, τα πειράματα πυκνότητας περιλαμβάνουν αντικείμενα συγκεκριμένης μάζας και όγκου τοποθετημένα σε ένα ποτήρι νερό. Αυτό βοηθά τους μαθητές να κατανοήσουν τον υπολογισμό που καθορίζει την πυκνότητα ενός αντικειμένου.

Η μάζα του αντικειμένου που μετριέται για την πυκνότητα είναι μέρος του υπολογισμού. Πολλοί άνθρωποι μπερδεύουν τη μάζα με το βάρος. Η μάζα του αντικειμένου είναι πόση ύλη περιέχει το αντικείμενο. Η μάζα είναι ανεξάρτητη από τον όγκο του αντικειμένου. Αντίθετα, το βάρος ενός αντικειμένου είναι μια μέτρηση του βαρυτική έλξη σε αυτό το αντικείμενο. Εφόσον ένα αντικείμενο της ύλης προσελκύει ένα άλλο αντικείμενο της ύλης, το βάρος ενός αντικειμένου εξαρτάται από το μέγεθος της ύλης που τραβά το αντικείμενο μέσω της βαρύτητας. Για παράδειγμα, ένας άνθρωπος ζυγίζει περισσότερο στη γη παρά στο φεγγάρι. Ο λόγος για τη διαφορά στο βάρος είναι επειδή το φεγγάρι έχει λιγότερη μάζα από τη Γη.

Ο όγκος αποφασίζει επίσης την τελική τιμή πυκνότητας. Ο όγκος είναι η περιοχή που περιέχει τη μάζα. Οι περισσότεροι άνθρωποι συσχετίζουν τον όγκο με νερό ή υγρά. Ωστόσο, ο όγκος είναι το τρισδιάστατο μέγεθος του δοχείου. Ο όγκος μπορεί να γίνει μεγαλύτερος ή μικρότερος, γεγονός που επηρεάζει τη συνολική πυκνότητα του αντικειμένου που μετράται.

Η ένωση όγκου και μάζας σε έναν υπολογισμό καθορίζει την πυκνότητα. Ο υπολογισμός της πυκνότητας είναι η ακόλουθη εξίσωση:

D = μάζα / όγκος

Η αξιολόγηση του υπολογισμού όταν ο όγκος γίνεται μικρότερος αυξάνει την πυκνότητα. Το ίδιο συμβαίνει όταν η μάζα γίνεται μεγαλύτερη. Αυτές οι ιδιότητες είναι σημαντικές κατά την αξιολόγηση της πυκνότητας ενός αντικειμένου. Αντικείμενα στο διάστημα όπως οι μαύρες τρύπες είναι πολύ πυκνά επειδή έχουν πολύ μικρό όγκο με μεγάλες ποσότητες μάζας.

Όταν τα αντικείμενα μετρώνται ως προς την πυκνότητα, συγκρίνονται με το νερό. Τα πρότυπα για την πυκνότητα τοποθετούν το νερό σε πυκνότητα ενός. Όταν ένα αντικείμενο επιπλέει στο νερό, λέγεται ότι έχει πυκνότητα μικρότερη από ένα. Αντίθετα, όταν ένα αντικείμενο βυθίζεται σε νερό, υπολογίζεται με πυκνότητα μεγαλύτερη από μία. Αυτές οι τιμές παρατηρούνται επίσης μέσω πειραματισμού στο εργαστήριο. Για παράδειγμα, το ξύλο επιπλέει στο νερό και υπολογίζεται σε πυκνότητα 0,5. Τα μέταλλα είναι πολύ πυκνά αντικείμενα και βυθίζονται στο νερό. Ο χρυσός έχει πυκνότητα περίπου 19.

Πότε το νερό παγώνει, έχει μια ανώμαλη ιδιότητα πυκνότητας. Όταν παγώνονται, τα περισσότερα αντικείμενα σκληραίνουν, πιο πυκνά και συρρικνώνονται. Ωστόσο, το νερό είναι ένα άτυπο φαινόμενο στο οποίο μεγαλώνει και γίνεται λιγότερο πυκνό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το παγωμένο νερό (πάγος) επιπλέει σε υγρό και όχι νεροχύτη.