Hvordan beregne tetthet ved vannforskyvning

Archimedes oppsto metoden for å finne tetthet ved å bruke vannforskyvning. En historie om oppdagelsen hans involverer kongens gullkrone, en mulig grov juveler og et badekar. Sant eller ikke, historien overlever i en eller annen versjon på grunn av viktigheten av Archimedes 'oppdagelse i stedet for om juveleren virkelig prøvde å jukse kongen.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Beregning av tetthet bruker formelen D = m ÷ v, hvor D betyr tetthet, m betyr masse og v betyr volum. Finn masse ved hjelp av en balanseskala, og bruk vannforskyvning for å finne volumet av uregelmessige gjenstander. Vannforskyvning fungerer fordi mengden vann som fortrenges av en gjenstand nedsenket i vann er lik volumet på gjenstanden. Hvis en gjenstand nedsenket i en gradert sylinder øker vannstanden fra 40 milliliter til 90 milliliter, tilsvarer volumendringen 50 milliliter gjenstandens volum i kubikkcentimeter.

All materie har masse og tar plass. Tetthet, en beregnet verdi, måler mengden materie i et rom. For å beregne tettheten til et materiale, finn massen og volumet på objektet. Beregn tettheten til objektet ved hjelp av formelen tetthet tilsvarer masse delt på volum:

Å finne masse krever bruk av en balanseskala. De fleste masseskalaer balanserer det ukjente objektet mot en kjent masse. Eksempler inkluderer tredobbelte balanse- og ekte balanser, som den klassiske skalaen sett på et analysekontor. Elektroniske vekter kan også settes opp som massevekter. Badevekt, bortsett fra manglende grad av nøyaktighet, måler du vekt, ikke masse. Masse måler mengden materie i et objekt, mens vekten måler tyngdekraften på massen til et objekt.

Å finne volumet av vanlige geometriske objekter bruker standardformler. Volumet til en boks er for eksempel lengde ganger bredde ganger høyde. Ikke alle gjenstander passer imidlertid til en formel. For disse uregelmessig formede gjenstandene, bruk vannet forskyvningsmetoden for å finne volumet på objektet.

Vannforskyvning bruker en bestemt vannegenskap: 1 milliliter (forkortet ml) vann tar opp 1 kubikkcentimeter (cm³) av rom eller volum når vannet har standard temperatur (0 ° C) og trykk (1 atmosfære). En gjenstand helt nedsenket i vann fortrenger eller forskyver et volum vann som er lik volumet på objektet. Så hvis en gjenstand fortrenger 62 ml vann, tilsvarer gjenstandens volum 62 cm³.

Metoder for å bruke vannforskyvning for å finne volum krever å senke objektet i et kjent vannvolum og måle endringen i vannstand. Hvis objektet passer i en gradert sylinder eller en målebeger, kan du lese målingen direkte. Hvis vannstanden begynner på 40 ml og endres til 90 ml etter å ha nedsenket gjenstanden, tilsvarer gjenstandens volum det endelige vannvolumet (90 ml) minus det opprinnelige vannvolumet (40 ml), eller 50 ml.

Hvis objektet ikke passer inn i en gradert sylinder eller målebeger, kan du måle volumet på fortrengt vann på forskjellige måter. En metode krever at du legger en bolle i et brett eller en større bolle. Den indre bollen må være stor nok til å senke gjenstanden helt. Fyll innerskålen full av vann. Forsiktig, uten å skape bølger eller sprut, skyv gjenstanden inn i bollen, og la det fortrengte vannet søle ut i den større bollen eller brettet. Fjern den indre skålen veldig forsiktig, slik at det ikke søler ekstra vann. Mål deretter vannvolumet i den større bollen. Det volumet er lik volumet på objektet.

En annen, kanskje mer praktisk metode, bruker også en bolle. Bollen må være stor nok til å senke gjenstanden helt uten å gå over. Start med å fylle bollen med tilstrekkelig vann til å dekke gjenstanden helt. Før du legger til gjenstanden, merker du vannlinjen i bollen. Som den graduerte sylinderen, markerer dette det opprinnelige volumet av vann. Deretter legger du til objektet, og vær sikker på at objektet er helt dekket av vann. Merk denne vannlinjen på bollen. Fjern objektet forsiktig fra vannet.

På dette tidspunktet må endringen i vannvolum bestemmes. En metode måler mengden vann som kreves for å heve vannstanden fra den opprinnelige volumlinjen til den endelige volumlinjen. Dette volumet er lik volumet på objektet. En annen metode måler mengden vann som brukes til å fylle bollen til første linje, og måler deretter mengden vann som kreves for å fylle bollen til den andre linjen. Ved å bruke formelen sluttvolum minus startvolum (v_f - v_Jeg) gir volumet på objektet. Hvis det opprinnelige volumet av vann tilsvarer 900 ml vann og det endelige volumet av vann tilsvarer 1.250 ml, er volumet av objektet 1250 - 900 = 350 ml, noe som betyr at gjenstandens volum er lik 350 cm³.

Når du har målt massen og volumet til et objekt, må du finne målingene i tetthetsformelen for å finne tettheten. For eksempel, hvis den målte massen er lik 875 g og det målte volumet er 350 cm³, så blir tetthetsformelen:

2,50 gram per kubikkcentimeter, vanligvis skrevet som 2,50 g / cm³.