Gustoća (D) je veličina definirana kao masa (m) po jedinici volumena (v): D = m ÷ v. Budući da su ove tri količine povezane, jednu od njih možete pronaći ako poznajete druge dvije. To je korisnije nego što zvuči jer je gustoća često poznata veličina koju možete potražiti, pod pretpostavkom da znate sastav materijala.
Izračun je jednostavan za čvrste predmete, ali stvari se kompliciraju za tekućine, gdje gustoća se mijenja s temperaturom i za plinove za koje gustoća ovisi o temperaturi i pritisak.
Koristite dosljedne jedinice
Jednadžba koja se odnosi na gustoću, masu i volumen izravna je i omogućuje vam izračunavanje gustoće materijala ako mjerite njegovu masu i volumen. Jedino je upozorenje da mjerenja morate vršiti u istom sustavu.
Primjerice, ako mjerite masu u kilogramima, trebali biste mjeriti volumen u kubnim metrima, a ako mjerite količinu u kvartama, trebali biste mjeriti masu u kilogramima. Tri sustava koja ćete vjerojatno koristiti su CGS (centimetri, grami, sekunde), MKS, (metri, kilogrami, sekunde) i British Imperial. Najčešće korištene jedinice za gustoću u ova tri sustava su:
- CGS: grami / kubični centimetar ili grami / mililitar
- MKS: kilogrami / kubični metar
- Britanci: funte / kubična stopa
Korištenje kalkulatora gustoće, mase i volumena
Primjer: Pretpostavimo da imate čašu punu tajanstvene vodene otopine. Izračunavanje njegove gustoće i usporedba s gustoćom čiste vode može pomoći u određivanju njenog sastava.
Volumen otopine izračunate mjerenjem dimenzija čaše i razine tekućine i utvrdite da iznosi 355 ml. Budući da je mililitar kubni centimetar, masu biste trebali pronaći u gramima. Otkrivate da je to 372 gm.
Gustoća je tada 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. To je samo malo gušće od čiste vode (1 g / ml), pa je sve što se otopi u vodi u niskoj koncentraciji.
Primjer: Pronašli ste veliku stijenu otprilike sfernog oblika i želite znati njezin sastav. Pronalaženje njegove gustoće može vam pomoći da to utvrdite.
Izračunajte volumen stijene mjerenjem njezinog promjera i dijeljenjem s 2 da biste pronašli njezin radijus (r).
Volumen kugle je 4 / 3πr3, pa ako je stijena polumjera 10 inča, njezin volumen iznosi 418,67 kubičnih inča.
Pretvori u kubične metre množenjem s 0,00057. Rezultat je 0,239 kubičnih metara.
Ako je stijena teška 40 kilograma, gustoća joj je 0,29 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Ovo je vrlo blizu gustoći granita, tako da postoji velika vjerojatnost da je stijena čvrsti granit.
Korištenje tablica gustoće
Ako imate predmet izrađen od poznatog materijala, njegovu gustoću možete potražiti u tablici. Ove informacije omogućuju izračunavanje volumena vaganjem. Ako već znate njegov volumen, možete izračunati njegovu masu. Korištenje kalkulatora gustoće, mase, volumena samo zahtijeva preslagivanje jednadžbe gustoće kako bi se izrazio parametar koji želite kroz ostale dvije.
Primjer: Pretpostavimo da imate zlatni kip i želite pronaći njegov volumen.
D = m ÷ v, dakle v = m ÷ D
Otkrivate da kip teži 2 kg. U tablici ćete naći gustoću zlata od oko 19.300 kg / m3.
Priključujući brojeve, ustanovit ćete da je volumen 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 ili oko desetine litre.
Primjer: Koliko teži mililitar žive?
D = m ÷ v, dakle m = Dv
Gustoća žive je 13,6 g / ml, tako da volumen od 1 ml ima masu od 13,6 grama.
