Materjalid hõljuvad või vajuvad peamiselt tiheduse põhjal. Kuna jääkuubikud on veidi vähem tihedad kui vesi, hõljuvad jääkuubikud vees. Kuna teras on vähem tihedam kui elavhõbe, kuid tihedam kui vesi, hõljub terasest kuullaager vedelas elavhõbedas, kuid vajub vette. Tiheduse mõistmine algab mõistmisest, kuidas seda arvutada.
Tiheduse määratlus ja valem
Tihedus on objekti massi ja mahu suhe ning sellisena on tihedus pigem arvutatud kui mõõdetud väärtus. Tiheduse leidmine nõuab nii objekti massi kui ka mahu mõõtmist. Tihedust kasutatakse tahkete ainete, vedelike ja gaaside kirjeldamiseks.
Keemia tihedusvalem on tihedus võrdne massigaMjagatud mahugaV. Tihedust võib tähendadaDvõi kreeka tähega rho (ρ), nii et valemi võib kirjutada järgmiselt:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {või} \; ρ = \ frac {M} {V}
Geoloogias kasutatakse tihedust rohkem kui tihedus, kuid need kaks on omavahel tihedalt seotud. Erikaal koosneb objekti tihedusest jagatud vee tihedusega (1,0 g / cm)3), andes mõõtmeteta väärtuse.
Tiheduse ühikud
Tahkete ainete korral esitatakse meetrilise süsteemi tihedusühikud tavaliselt grammides (mass) kuupsentimeetri (maht) kohta, kirjutatuna g / cm3. Tiheduse võib esitada ka kilogrammides kuupmeetri kohta (kg / m3), kilogrammi kuupsentimeetri kohta (kg / cm3) või grammides kuupmeetri kohta (g / m3).
Harvem võib tihedust esitada naelana (massina) kuupjalga kohta (maht), kirjutatuna lb / ft3naela kuupmeetri kohta (naela / tolli)3) või naela kuupmeetri kohta (naela / jard3).
Vedelike puhul esitatakse tihedus enamasti grammides milliliitri kohta (g / ml), gaasitihedusena grammides liitri kohta (g / l). Vedeliku ja gaasi tihedus muutub koos rõhu ja temperatuuriga, nii et üldiselt teatatakse sellest standardrõhu (üks atmosfäär) ja temperatuuri (vedelike puhul 25 ° C ja gaaside puhul 0 ° C) osas.
Massi mõõtmine
Tahkete ainete massi leidmiseks on vaja kasutada kolmekiire tasakaalu või elektroonilist skaalat, mis mõõdab massi. Pange proov alusele ja järgige massi leidmiseks tööriista juhiseid. Kui mõõdate pulbri või vedeliku massi, leidke enne anuma massi lahutamist kõigepealt anuma mass, seejärel lisage pulber või vedelik ja mõõtke kogu mass.
Mahu mõõtmine
Tavalise hulknurga mahu leidmiseks on vaja lihtsalt tahkise mõõtmeid mõõta ja kuju valem üles otsida. Näiteks ristkülikukujulise ploki mõõtmetega 10 sentimeetrit 5 sentimeetrit 2 sentimeetrit on maht 10 × 5 × 2 või 100 kuupsentimeetrit.
Ebaregulaarse kujuga tahkete ainete mahu leidmisel kasutatakse Archimedese nihke printsiipi. Mõõtke gradueeritud silindrisse teadaolev kogus vett, asetage ebakorrapärase kujuga ese silindrisse ja lugege gradueeritud silindrit, et määrata mahu muutus. Nihutatud vesi, mida näitab gradueeritud silindri näidu muutus, võrdub sisestatud objekti mahuga.
Vedelike puhul saab mahtu vahetult mõõta gradueeritud silindri abil.
Arvutused tiheduse leidmiseks
Tiheduse leidmiseks jagage mõõdetud mass mõõdetud mahuga (D = M ÷ V).
Tiheduse valemi näited: tahked ained
Kui materjali kuupi mõõtudega 1 cm mõlemal küljel on mass 7,90 grammi, muutub tiheduse arvutamine
D = \ frac {7.90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materjal on tõenäoliselt raud.
Ebakorrapärase kujuga eseme mass on 211,4 grammi. Nihutatud vee maht võrdub 20 milliliitriga. Kuna üks milliliiter vett võtab ühe kuupsentimeetri mahtu, võrdub objekti maht 20 kuupsentimeetriga. Valemi täitmine näitab
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materjal on suure tõenäosusega hõbe.
Tiheduse valemi näited: vedelikud
Vedeliku maht 50 milliliitrit (ml) on 63 grammi (g). Niisiis
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1.26 \; \ text {g / ml}
Vedelik on tõenäoliselt glütseriin.
Mõõdetud massiga 338,75 grammi vedelik mahutab 25 milliliitrit. Tiheduse valemi täitmine näitab
D = \ frac {338.75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13.55 \; \ text {g / ml}
Vedelik on tõenäoliselt elavhõbe.
Veebitiheduse valemi kalkulaator
Saadaval on veebipõhised tiheduse valemi kalkulaatorid. Kolmest muutujast kaks (mass, maht või tihedus) peavad siiski olema teada (vt Ressursid).