Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πυκνότητας

Ένας από τους βασικούς όρους που χρησιμοποιούνται σε πολλές φυσικές επιστήμες είναι η πυκνότητα, μια φυσική ιδιότητα που ορίζεται ως η μάζα ενός αντικειμένου διαιρούμενη με τον όγκο του. Αυτό σημαίνει ότι για να μετρήσετε την πυκνότητα, συνήθως πρέπει να μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο ενός αντικειμένου ξεχωριστά και, στη συνέχεια, να υπολογίσετε την πυκνότητά του διαιρώντας τη μάζα με τον όγκο. Για να μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο, χρειάζεστε τη χρήση πολλών βασικών εργαστηριακών εργαλείων.

Η μάζα είναι μια από τις πιο εύκολα ληφθείσες μετρήσεις. Χρησιμοποιήστε μια κλίμακα ή μια ηλεκτρονική ισορροπία για να προσδιορίσετε το βάρος ή τη μάζα του αντικειμένου. Αυτή η μέτρηση αντιπροσωπεύεται συνήθως σε ουγγιές ή γραμμάρια για Αγγλικά και μετρικά συστήματα αντίστοιχα. Κατά τη μέτρηση της μάζας ενός υγρού, ζυγίστε πρώτα το δοχείο και στη συνέχεια αποκόψτε το ζυγό πριν προσθέσετε το υγρό.

Ο πιο ακριβής τρόπος για τον προσδιορισμό του όγκου ενός αντικειμένου, ειδικά στην περίπτωση ενός ακανόνιστου σχήματος αντικειμένου, είναι να το βυθίσετε στο νερό και να μετρήσετε την ποσότητα του νερού που εκτοπίζει. Ένας κλιμακωτός κύλινδρος αρκετά μεγάλος για να συγκρατεί τόσο το αντικείμενο όσο και αρκετό νερό για να βυθιστεί πλήρως είναι το καλύτερο εργαλείο για αυτήν την εργασία. Ένας βαθμονομημένος κύλινδρος μπορεί επίσης να σας πει τον όγκο ενός υγρού απλώς ρίχνοντάς το σε έναν άδειο κύλινδρο. Μην χρησιμοποιείτε ένα ποτήρι για τον προσδιορισμό του όγκου, καθώς η κλίμακα που εκτυπώνεται στο πλάι ενός ποτηριού μπορεί να είναι λιγότερο ακριβής από εκείνη σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο, ο οποίος είναι ειδικά σχεδιασμένος για μέτρηση.

Μόλις μετρήσετε τη μάζα και τον όγκο ενός αντικειμένου, θα βρείτε την πυκνότητα με έναν απλό υπολογισμό. Διαιρέστε τη μάζα με τον όγκο για να λάβετε την πυκνότητα. Για παράδειγμα, μετράτε μια ποσότητα καθαρού νερού σε βαθμονομημένο κύλινδρο και βλέπετε ότι φτάνει τα 11,5 ml. Τοποθετείτε ένα πλαστικό πιάτο ζύγισης σε κλίμακα και διαπιστώνετε ότι η μάζα του είναι 3,2 γραμμάρια. Όταν προσθέτετε το νερό, το σύνολο φτάνει τα 14,7 γραμμάρια. Αφαιρέστε τη μάζα του πιάτου από το σύνολο για να πάρετε τη μάζα του νερού μόνο:

Διαιρέστε 11,5 γραμμάρια με 11,5 ml για να λάβετε την πυκνότητα, 1,0 γραμμάρια ανά ml.

Η πυκνότητα είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα και με ακρίβεια, καθώς εξαρτάται από δύο ξεχωριστές ιδιότητες, τη μάζα και τον όγκο. Ωστόσο, η πυκνότητα μπαίνει στο παιχνίδι με υγρά και πλωτήρες, καθώς ένα πυκνότερο αντικείμενο θα βυθίζεται πάντα σε ένα λιγότερο πυκνό υγρό και θα επιπλέει σε ένα ρευστό μεγαλύτερης πυκνότητας. Ένα υδρόμετρο είναι μια ειδική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της πυκνότητας των υγρών. Αντί να μετράμε τον όγκο σε βαθμονομημένο κύλινδρο και στη συνέχεια να χρειάζεται να ζυγίζουμε το υγρό για να προσδιορίσουμε τη μάζα του (και, του φυσικά, αφαιρώντας το βάρος του δοχείου του), ένα υδρόμετρο θα επιπλέει σε διαφορετικό επίπεδο μέσα σε ένα υγρό με βάση το πυκνότητα. Διαφορετικά υδρόμετρα χρησιμοποιούν διαφορετικές κλίμακες για τη μέτρηση της πυκνότητας, οπότε ακολουθήστε όλες τις οδηγίες και μετρήστε προσεκτικά.

Τώρα που έχετε καθορίσει την πυκνότητα, τι μπορείτε να κάνετε με αυτό; Είναι μια εγγενής ιδιότητα μιας ουσίας, που σημαίνει ότι οποιαδήποτε ποσότητα καθαρού μολύβδου έχει την ίδια πυκνότητα, είτε έχετε έναν τόνο ή μερικά σωματίδια. το ίδιο ισχύει για οποιαδήποτε καθαρή ουσία. Πολλές ουσίες έχουν μια πολύ γνωστή, δημοσιευμένη αξία για την πυκνότητα που μπορεί να λειτουργήσει ως "δακτυλικό αποτύπωμα", επιτρέποντάς σας να αναγνωρίσετε μια άγνωστη ουσία, εντοπίζοντας την πυκνότητά της. Θα σας πει επίσης εάν ένα αντικείμενο είναι κατασκευασμένο από μια καθαρή ουσία ή εάν είναι ένα μείγμα. Μια διάσημη ιστορία πιστώνει τον Έλληνα φιλόσοφο Αρχιμήδη, ο οποίος ανακάλυψε ότι το στέμμα του βασιλιά δεν ήταν καθαρός χρυσός. υπολόγισε την πυκνότητα του κορώνα και διαπίστωσε ότι ήταν μικρότερη από αυτή του χρυσού.