חומרים צפים או כיורים המבוססים בעיקר על צפיפות. מכיוון שקוביות קרח מעט פחות צפופות ממים, קוביות קרח צפות במים. מכיוון שפלדה פחות צפופה מכספית אך צפופה יותר ממים, מיסב כדור פלדה צף בכספית נוזלית אך שוקע במים. הבנת צפיפות מתחילה בהבנה כיצד מחשבים אותה.
הגדרת וצפיפות צפיפות
צפיפות היא היחס בין מסה לנפח של אובייקט, וככזה, הצפיפות היא ערך מחושב ולא נמדד. מציאת צפיפות מחייבת מדידה של המסה והנפח של אובייקט. צפיפות משמשת לתיאור מוצקים, נוזלים וגזים.
נוסחת הצפיפות בכימיה היא צפיפות שווה למסהMמחולק לפי נפחו. צפיפות עשויה להיות מיוצגת על ידידאו על ידי האות היוונית rho (ρ), ולכן ניתן לכתוב את הנוסחה כ:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {או} \; ρ = \ frac {M} {V}
בגיאולוגיה משתמשים בכוח המשיכה הספציפי יותר מצפיפות, אך השניים קשורים זה לזה. כוח המשיכה הספציפי מורכב מצפיפות האובייקט חלקי צפיפות המים (1.0 גרם / ס"מ)3), המניב ערך חסר ממד.
יחידות צפיפות
עבור מוצקים, יחידות הצפיפות במערכת המטרית מדווחות בדרך כלל כגרמים (מסה) לסנטימטר מעוקב (נפח) הכתובים כ- g / cm3. צפיפות עשויה להיות מדווחת גם כק"ג למ"ק (ק"ג / מ ')3), ק"ג לס"מ מעוקב (ק"ג / ס"מ)3) או גרם למטר מעוקב (גרם / מ ')3).
פחות נפוץ, ניתן לדווח על צפיפות כמו פאונד (מסה) לרגל מעוקבת (נפח), כתוב כ lb / ft3, פאונד לאינץ 'מעוקב (lb / in3) או פאונד לחצר מעוקבת (lb / yd3).
עבור נוזלים, צפיפות מדווחת לרוב כגרם למיליליטר (גרם / מ"ל), בעוד שצפיפות הגז מדווחת בדרך כלל כגרם לליטר (גרם / ליטר). צפיפות נוזלים וגז משתנה עם לחץ וטמפרטורה, עם זאת, בדרך כלל ידווח מבחינת לחץ סטנדרטי (אטמוספירה אחת) וטמפרטורה (25 מעלות צלזיוס לנוזלים ו -0 מעלות צלזיוס לגזים).
מדידת מסה
מציאת מסת המוצקים דורשת שימוש במאזן משולש-קורות או בקנה מידה אלקטרוני המודד מסה. הנח את הדגימה על המגש ולאחר מכן עקוב אחר הנוהל בכלי למציאת המסה. אם מודדים מסה של אבקה או נוזל, ראשית מצא את המסה של מיכל, ואז הוסף את האבקה או הנוזל ולמדוד את המסה הכוללת, לפני הפחתת מסת המכל.
מדידת נפח
מציאת נפח מצולע רגיל פשוט דורשת מדידת מידות המוצק וחיפוש הנוסחה של הצורה. לדוגמא, גוש מלבני בגודל 10 ס"מ על 5 ס"מ על 2 ס"מ נפח של 10 × 5 × 2 או 100 ס"מ מעוקב.
מציאת נפח מוצקים בעלי צורה לא סדירה משתמש בעקרון העקירה של ארכימדס. מדוד כמות ידועה של מים לתוך גליל מדורג, הנח את האובייקט המעוצב בצורה לא סדירה לתוך הגליל וקרא את הגליל המדורג כדי לקבוע את שינוי הנפח. המים העקורים, המוצגים על ידי שינוי הקריאה על הגליל המדורג, שווים לנפח האובייקט שהוכנס.
בנוזלים ניתן למדוד את הנפח ישירות באמצעות הגליל המדורג.
חישובים למציאת צפיפות
כדי למצוא צפיפות, חלק את המסה הנמדדת בנפח הנמדד (ד = M ÷ ו).
דוגמאות לנוסחת צפיפות: מוצקים
אם לקוביית חומר בגודל 1 ס"מ מכל צד יש מסה של 7.90 גרם, חישוב הצפיפות הופך להיות
D = \ frac {7.90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / ס"מ} ^ 3
ככל הנראה החומר הוא ברזל.
המסה של אובייקט בעל צורה לא סדירה נמדדת כ 211.4 גרם. נפח המים העקורים שווה 20 מיליליטר. מכיוון שמיליליטר מים אחד תופס נפח מעוקב אחד, נפח האובייקט שווה 20 ס"מ קוב. השלמת הנוסחה מראה
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
ככל הנראה החומר הוא כסף.
דוגמאות לנוסחת צפיפות: נוזלים
נוזל בנפח 50 מיליליטר (מ"ל) בעל מסה של 63 גרם (גרם). כך
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1.26 \; \ text {g / mL}
הנוזל עשוי להיות גליצרין.
נוזל בעל מסה מדודה של 338.75 גרם תופס נפח של 25 מיליליטר. השלמת נוסחת הצפיפות מראה
D = \ frac {338.75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13.55 \; \ text {g / mL}
הנוזל הוא כנראה כספית.
מחשבון נוסחת צפיפות מקוונת
מחשבונים בנוסחת צפיפות מקוונת זמינים. אולם יש לדעת שניים משלושת המשתנים (מסה, נפח או צפיפות) (ראה משאבים).