A tömeg, a sűrűség és a térfogat egységek közötti átalakítás képessége az egyik alapvető képesség, amely a fizika és a kémia alapvető problémáinak megoldásához szükséges. A tömeg, az SI-egységek rendszerében, amelyet alapértelmezés szerint világszerte használnak az ilyen problémák megoldására, kilogramm (kg) egységekkel és azok levezetéseivel rendelkezik, míg a térfogat egysége méter kockában kifejezve, vagy m3a mérő az SI hosszegysége. Ennek megfelelően a sűrűséget, amely a térfogategységre eső tömeg, gyakran kg / m-ben fejezik ki3. Mivel a mindennapi kísérletek és mérések során a mennyiségek gyakran kisebbek, jellemző, hogy a sűrűséget g / cm-ben fejezzük ki3, vagy gm / ml (milliliter köbcentiméterként van meghatározva). Egy kg / m3 1000 g / cm3.
Mise levezetése a kötetből
Tegyük fel, hogy kap egy ismert mennyiségű anyagot (vizet vagy más folyadékot, fémet vagy bármi mást, amelyről feltételezik, hogy az anyag eloszlása egyenletes vagy majdnem egyenletes), és felkéri, hogy számítsa ki annak tömegét. Ehhez a fentiekben megállapított kapcsolatok alapján ismernie kell az anyag sűrűségét, és csak annak sűrűségét.
Mivel a sűrűség (ρ) tömeg (m) osztva térfogattal (V), akkor a tömeg megegyezik a sűrűség és a térfogat szorzatával:
\ rho = \ frac {m} {V}
Így
m = \ rho V
Sűrűségek a való világban
A különféle online táblázatok tartalmazzák a gyakori anyagok sűrűségét. Például a 4 ° C hőmérsékletű sima víz sűrűsége 1000 kg / m3 vagy 1 g / ml, ismét definíció szerint. Az olajok kevésbé sűrűek, mint a víz, ezért az olaszszerű salátaöntet olajkomponense úszik a keverék tetejére. A szinte teljes egészében vízből álló, de cukrokat, fehérjét és (általában) zsírokat tartalmazó tej sűrűsége 1,03-szorosa a víz sűrűségének.
A fémek általában sokkal sűrűbbek, mint a folyadékok, és nagyon eltérőek lehetnek. Az arany sűrűsége például 19,3 g / ml. Ez azt jelenti, hogy 1 m3 arany tömege:
m = 1000 \ szer 19,3 = 19 300 \ szöveg {kg}
Mivel 1 kg = 2,204 font, az arany egy méterről egy méterre (kb. Egy apró asztal méretű) részének tömege 42 537 font, meghaladja a 21 tonnát.
Alkalmazások
Mivel egy modern tengerjáró hajó elsősorban fémből készül, hogyan úszik? Ahhoz, hogy valami vízben lebegjen, annak kisebb tömegűnek kell lennie, mint a kiszorított víznek. Ez a hajó konstrukciójában szereplő összes üres terület, például a hajótest rétegei közötti tér eredményeként valósul meg. Amikor egy fém csónakot, például kenu, vízbe tesznek, aztelkezdődikelsüllyedni, mert a szilárd fém az, ami először érintkezik a vízzel. Hanem azért, mert aátfogóA kenu sűrűsége kisebb, mint egy ekvivalens vízmennyiség, még egy vagy két utast is hozzáadva, a nagy része a víz felszíne felett marad.