Tiheyden mittaamiseen käytetyt työkalut

Yksi monissa luonnontieteissä käytetyistä perustermeistä on tiheys, fyysinen ominaisuus, joka määritellään kohteen massaksi jaettuna sen tilavuudella. Tämä tarkoittaa, että tiheyden mittaamiseksi sinun on yleensä mitattava kohteen massa ja tilavuus erikseen ja laskettava sen tiheys jakamalla massa tilavuudella. Massan ja tilavuuden mittaamiseen tarvitaan useita laboratorion perustyökaluja.

Massa on yksi helpoimmin saatavista mittauksista. Käytä asteikkoa tai elektronista vaakaa kohteen painon tai massan määrittämiseen. Tämä mittaus esitetään yleensä unsseina tai grammoina englanninkielisissä ja metrijärjestelmissä. Kun mitataan nesteen massa, punnitse ensin astia ja taaraa vaaka ennen nesteen lisäämistä.

Tarkin tapa määrittää esineen tilavuus, erityisesti epäsäännöllisen muotoisen kohteen tapauksessa, on upottaa se veteen ja mitata syrjäyttämänsä veden määrä. Parempi työkalu tähän työhön on riittävän suuri asteikkoinen sylinteri, joka mahtuu sekä esineeseen että tarpeeksi vettä sen upottamiseen kokonaan. Mittasylinteri voi myös kertoa nesteen määrän yksinkertaisesti kaatamalla se tyhjään pulloon. Älä käytä dekantterilasia tilavuuden määrittämiseen, koska dekantterilasin sivulle painettu asteikko voi olla vähemmän tarkka kuin asteikolla varustetussa sylinterissä, joka on erityisesti suunniteltu mittaukseen.

Kun olet mitannut kohteen massan ja tilavuuden, löydät tiheyden yksinkertaisella laskelmalla. Jaa massa tilavuudella saadaksesi tiheyden. Esimerkiksi mitataan puhtaan veden määrä mittasylinterissä ja näet, että sen määrä on 11,5 ml. Asetat muovisen punnitusastian vaakaan ja löydät sen massan 3,2 grammaa. Kun lisäät vettä, kokonaismäärä on 14,7 grammaa. Vähennä astian massa kokonaismäärästä saadaksesi pelkästään veden massa:

Jaa 11,5 grammaa 11,5 ml: lla saadaksesi tiheyden, 1,0 grammaa / ml.

Tiheyttä on vaikea mitata suoraan ja tarkasti, koska se riippuu kahdesta erillisestä ominaisuudesta, massasta ja tilavuudesta. Tiheys tulee kuitenkin pelaamaan nesteiden ja kellumisen kanssa, koska tiheämpi esine uppoaa aina vähemmän tiheään nesteeseen ja kelluu suuremman tiheyden nesteen päällä. Hydrometri on erityinen laite, jolla määritetään nesteiden tiheys. Sen sijaan, että mittaisit tilavuutta mittasylinterissä ja tarvitsisi sitten punnita neste sen massan (ja vähentämällä säiliön paino), hydrometri kelluu eri tasolla nesteen sisällä tiheys. Eri hydrometrit käyttävät eri asteikkoja tiheyden mittaamiseen, joten noudata kaikkia ohjeita ja mittaa huolellisesti.

Nyt kun olet määrittänyt tiheyden, mitä voit tehdä sen kanssa? Se on aineen luontainen ominaisuus, mikä tarkoittaa, että kaikilla puhtaalla lyijyllä on sama tiheys, riippumatta siitä, onko sinulla tonnia tai muutama hiukkasia; sama pätee mihin tahansa puhtaaseen aineeseen. Monilla aineilla on tunnettu, julkaistu tiheysarvo, joka voi toimia "sormenjäljinä", jolloin voit tunnistaa tuntemattoman aineen löytämällä sen tiheyden. Se kertoo myös, onko esine valmistettu puhtaasta aineesta vai onko se seos. Kuuluisa tarina kiittää kreikkalaista filosofia Archimedesia, joka huomasi, että kuninkaan kruunu ei ollut puhdasta kultaa; hän laski kruunun tiheyden ja huomasi sen olevan pienempi kuin kullan.