Tetthet (D) er en størrelse definert som masse (m) per volumsenhet (v): D = m ÷ v. Siden disse tre mengdene er relatert, kan du finne en av dem hvis du kjenner de to andre. Dette er mer nyttig enn det høres ut fordi tetthet ofte er en kjent mengde du kan slå opp, forutsatt at du kjenner materialets sammensetning.
Beregninger er enkle for faste gjenstander, men ting blir mer komplisert for væsker, hvor tetthet endres med temperatur, og for gasser, for hvilke tetthet er avhengig av temperatur og press.
Bruk konsekvente enheter
Ligningen som gjelder tetthet, masse og volum er grei og lar deg beregne tettheten til et materiale hvis du måler massen og volumet. Den eneste advarselen er at du må foreta målingene i samme system.
Hvis du for eksempel måler masse i kilo, bør du måle volum i kubikkmeter, og hvis du måler volum i kvart, bør du måle masse i pund. De tre systemene du sannsynligvis vil bruke er CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilo, sekunder) og British Imperial. De mest brukte enhetene for tetthet i disse tre systemene er:
- CGS: gram / kubikkcentimeter eller gram / milliliter
- MKS: kilo / kubikkmeter
- Britisk: pund / kubikkfot
Bruke kalkulatoren for tetthet, masse og volum
Eksempel: Anta at du har et begerglass fullt av en mystisk vandig løsning. Å beregne densiteten og sammenligne den med rent vann kan bidra til å bestemme sammensetningen.
Du beregner volumet av løsningen ved å måle dimensjonene på begeret og væskenivået og finne det til å være 355 ml. Siden en milliliter er en kubikkcentimeter, bør du finne massen i gram. Du oppdager at det er 372 gram.
Tettheten er da 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Det er bare litt tettere enn rent vann (1 g / ml), så det som er oppløst i vannet har en lav konsentrasjon.
Eksempel: Du finner en stor stein med omtrent sfærisk form og vil vite sammensetningen. Å finne dens tetthet kan hjelpe deg med å bestemme det.
Beregn bergets volum ved å måle diameteren og dele med 2 for å finne radiusen (r).
Volumet til en kule er 4 / 3πr3, så hvis fjellet har en radius på 10 tommer, er volumet 418,67 kubikkcentimeter.
Konverter til kubikkfot ved å multiplisere med 0,00057. Resultatet er 0,239 kubikkfot.
Hvis fjellet veier 40 kg, er densiteten 40 lb / 0.239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Dette er veldig nær tettheten av granitt, så det er en god sjanse for at bergarten er solid granitt.
Bruke tetthetstabeller
Hvis du har en gjenstand laget av et kjent materiale, kan du slå opp dens tetthet i en tabell. Denne informasjonen lar deg beregne volumet ved å veie det. Hvis du allerede vet volumet, kan du beregne massen. Ved å bruke tetthets-, masse-, volumkalkulatoren trenger du bare å omorganisere tetthetsligningen for å uttrykke parameteren du vil ha i forhold til de to andre.
Eksempel: Anta at du har en gullstatue, og at du vil finne volumet.
D = m ÷ v, så v = m ÷ D
Du finner at statuen veier 2 kg. I en tabell finner du tettheten av gull til å være omtrent 19 300 kg / m3.
Når du plugger inn tall, finner du at volumet er 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 eller omtrent en tidel liter.
Eksempel: Hvor mye veier en milliliter kvikksølv?
D = m ÷ v, så m = Dv
Tettheten av kvikksølv er 13,6 g / ml, så et volum på 1 ml har en masse på 13,6 gram.