Materiāli peld vai grimst, galvenokārt pamatojoties uz blīvumu. Tā kā ledus gabaliņi ir nedaudz mazāk blīvi nekā ūdens, ledus gabali peld ūdenī. Tā kā tērauds ir mazāk blīvs nekā dzīvsudrabs, bet blīvāks par ūdeni, tērauda lodīšu gultnis peld šķidrā dzīvsudrabā, bet grimst ūdenī. Blīvuma izpratne sākas ar saprašanu, kā to aprēķināt.
Blīvuma definīcija un formula
Blīvums ir objekta masas un tilpuma attiecība, un kā tāds blīvums ir aprēķināta, nevis izmērīta vērtība. Lai atrastu blīvumu, jāmēra gan objekta masa, gan tilpums. Blīvumu izmanto, lai aprakstītu cietās vielas, šķidrumus un gāzes.
Blīvuma formula ķīmijā ir blīvums vienāds ar masuMdalīts ar tilpumuV. Blīvumu var attēlot arDvai ar grieķu burtu rho (ρ), tāpēc formulu var rakstīt šādi:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {vai} \; ρ = \ frac {M} {V}
Ģeoloģijā īpatnējais svars tiek izmantots vairāk nekā blīvums, taču abi ir cieši saistīti. Īpatnējais svars sastāv no objekta blīvuma, kas dalīts ar ūdens blīvumu (1,0 g / cm3), iegūstot bezizmēra vērtību.
Blīvuma vienības
Cietām vielām blīvuma mērvienības metriskajā sistēmā parasti uzrāda kā gramus (masu) uz kubikcentimetru (tilpumu), rakstot kā g / cm3. Blīvumu var norādīt arī kā kilogramus uz kubikmetru (kg / m3), kilogrami uz kubikcentimetru (kg / cm3) vai gramus uz kubikmetru (g / m3).
Retāk blīvumu var norādīt kā mārciņas (masu) uz kubikpēdu (tilpumu), rakstot kā lb / ft3mārciņas uz kubikcollu (lb / in3) vai mārciņas uz kubikmetru (lb / yd3).
Attiecībā uz šķidrumiem blīvums visbiežāk tiek norādīts kā grami uz mililitru (g / ml), savukārt gāzes blīvums parasti tiek norādīts kā grami uz litru (g / l). Šķidruma un gāzes blīvums mainās atkarībā no spiediena un temperatūras, tāpēc par to parasti ziņos attiecībā uz standarta spiedienu (viena atmosfēra) un temperatūru (25 ° C šķidrumiem un 0 ° C gāzēm).
Masas mērīšana
Cietvielu masas atrašanai ir jāizmanto trīskāršu staru līdzsvars vai elektroniska skala, kas mēra masu. Novietojiet paraugu uz paplātes, pēc tam rīkojieties atbilstoši rīkam, lai atrastu masu. Ja mēra pulvera vai šķidruma masu, vispirms atrodiet trauka masu, pēc tam pievienojiet pulveri vai šķidrumu un izmēriet kopējo masu, pirms atņemat trauka masu.
Tilpuma mērīšana
Lai atrastu regulāra daudzstūra tilpumu, vienkārši jāmēra cietās daļas izmēri un jāmeklē formas formula. Piemēram, taisnstūrveida bloka izmērs 10 cm x 5 cm x 2 cm ir tilpums 10 × 5 × 2 vai 100 kubikcentimetri.
Neregulāras formas cietvielu tilpuma noteikšanai tiek izmantots Arhimēda pārvietošanas princips. Mēriet zināmu ūdens daudzumu graduētā cilindrā, ievietojiet cilindrā neregulāras formas priekšmetu un nolasiet gradēto cilindru, lai noteiktu tilpuma izmaiņas. Pārvietotais ūdens, ko parāda mērījuma cilindra rādījuma izmaiņas, ir vienāds ar ievietotā objekta tilpumu.
Šķidrumu tilpumu var tieši izmērīt, izmantojot graduētu cilindru.
Aprēķini blīvuma atrašanai
Lai atrastu blīvumu, daliet izmērīto masu ar izmērīto tilpumu (D = M ÷ V).
Blīvuma formulas piemēri: cietās vielas
Ja materiāla kubam, kura izmērs katrā pusē ir 1 centimetrs, masa ir 7,90 grami, blīvuma aprēķins kļūst
D = \ frac {7,90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiāls, visticamāk, ir dzelzs.
Neregulāras formas priekšmeta masa tiek mērīta kā 211,4 grami. Pārvietotā ūdens tilpums ir vienāds ar 20 mililitriem. Tā kā viens mililitrs ūdens aizņem vienu kubikcentimetru tilpuma, objekta tilpums ir vienāds ar 20 kubikcentimetriem. Formulas aizpildīšana parāda
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiāls, visticamāk, ir sudrabs.
Blīvuma formulas piemēri: šķidrumi
Šķidruma ar tilpumu 50 mililitri (ml) masa ir 63 grami (g). Tātad
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / ml}
Šķiet, ka šķidrums ir glicerīns.
Šķidrums, kura izmērītā masa ir 338,75 grami, aizņem 25 mililitrus. Blīvuma formulas aizpildīšana parāda
D = \ frac {338.75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13.55 \; \ text {g / ml}
Šķidrums, iespējams, ir dzīvsudrabs.
Tiešsaistes blīvuma formulas kalkulators
Ir pieejami tiešsaistes blīvuma formulu kalkulatori. Tomēr ir jāzina divi no trim mainīgajiem lielumiem (masa, tilpums vai blīvums) (Skatīt resursus).