Materijali plutaju ili umivaju na temelju gustoće. Budući da su kocke leda nešto manje guste od vode, kockice leda plutaju u vodi. Budući da je čelik manje gust od žive, ali gušći od vode, čelični kuglični ležaj pluta u tekućoj živi, ali tone u vodi. Razumijevanje gustoće započinje razumijevanjem kako je izračunati.
Definicija i formula gustoće
Gustoća je omjer mase i volumena predmeta i kao takva gustoća je izračunata, a ne izmjerena vrijednost. Pronalaženje gustoće zahtijeva mjerenje i mase i volumena predmeta. Gustoća se koristi za opis krutina, tekućina i plinova.
Formula gustoće u kemiji je gustoća jednaka masiMpodijeljeno volumenomV. Gustoću može predstavljatiDili grčkim slovom rho (ρ), tako da se formula može zapisati kao:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {ili} \; ρ = \ frac {M} {V}
U geologiji se specifična težina koristi više od gustoće, ali dvije su usko povezane. Specifična težina sastoji se od gustoće predmeta podijeljene s gustoćom vode (1,0 g / cm3), dajući bezdimenzionalnu vrijednost.
Jedinice gustoće
Za krutine, jedinice gustoće u metričkom sustavu obično se iskazuju u gramima (masi) po kubnom centimetru (volumenu) zapisanim u g / cm3. Gustoća se također može izvijestiti kao kilogrami po kubičnom metru (kg / m3), kilograma po kubičnom centimetru (kg / cm3) ili grama po kubičnom metru (g / m3).
Rjeđe se gustoća može zabilježiti kao kilogrami (masa) po kubnom metru (volumenu), napisani kao lb / ft3, funti po kubičnom inču (lb / in3) ili funti po kubičnom dvorištu (lb / yd3).
Za tekućine se gustoća najčešće navodi u gramima po mililitru (g / ml), dok se gustoća plina obično navodi u gramima po litri (g / L). Međutim, gustoća tekućine i plina mijenja se s pritiskom i temperaturom, pa će se to općenito izvijestiti u smislu standardnog tlaka (jedna atmosfera) i temperature (25 ° C za tekućine i 0 ° C za plinove).
Mjerenje mase
Pronalaženje mase krutina zahtijeva upotrebu vage s trostrukim snopom ili elektroničke vage koja mjeri masu. Stavite uzorak na ladicu, a zatim slijedite postupak za alat kako biste pronašli masu. Ako mjerite masu praha ili tekućine, prvo pronađite masu spremnika, zatim dodajte prah ili tekućinu i izmjerite ukupnu masu, prije nego što oduzmete masu posude.
Mjerni volumen
Pronalaženje volumena pravilnog poligona jednostavno zahtijeva mjerenje dimenzija čvrstog tijela i traženje formule za oblik. Na primjer, pravokutni blok dimenzija 10 centimetara sa 5 centimetara sa 2 centimetra ima volumen 10 × 5 × 2 ili 100 kubičnih centimetara.
Pronalaženje volumena krutina nepravilnog oblika koristi Arhimedov princip pomaka. Izmjerite poznatu količinu vode u graduirani cilindar, stavite predmet nepravilnog oblika u cilindar i pročitajte graduirani cilindar kako biste utvrdili promjenu u volumenu. Istisnuta voda, prikazana promjenom očitanja na stupnjevanom cilindru, jednaka je volumenu umetnutog predmeta.
Za tekućine se volumen može izravno izmjeriti pomoću stupnjevanog cilindra.
Izračuni za pronalaženje gustoće
Da biste pronašli gustoću, podijelite izmjerenu masu s izmjerenim volumenom (D = M ÷ V).
Primjeri formule gustoće: čvrste tvari
Ako kocka materijala dimenzija 1 centimetar sa svake strane ima masu 7,90 grama, izračun gustoće postaje
D = \ frac {7.90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materijal je najvjerojatnije željezo.
Masa predmeta nepravilnog oblika mjeri se kao 211,4 grama. Količina istisnute vode jednaka je 20 mililitara. Budući da jedan mililitar vode zauzima jedan kubni centimetar volumena, volumen predmeta jednak je 20 kubnih centimetara. Popunjavanje formule pokazuje
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materijal je najvjerojatnije srebro.
Primjeri formule gustoće: tekućine
Tekućina zapremine 50 mililitara (mL) ima masu od 63 grama (g). Tako
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / mL}
Tekućina je vjerojatno glicerin.
Tekućina izmjerene mase 338,75 grama zauzima volumen od 25 mililitara. Popunjavanje formule gustoće pokazuje
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13,55 \; \ text {g / mL}
Tekućina je vjerojatno živa.
Mrežni kalkulator formule gustoće
Dostupni su mrežni kalkulatori formula gustoće. Dvije od tri varijable (masa, volumen ili gustoća) moraju biti poznate (vidi Resurse).