Jednym z podstawowych terminów używanych w wielu naukach przyrodniczych jest gęstość, właściwość fizyczna definiowana jako masa obiektu podzielona przez jego objętość. Oznacza to, że aby zmierzyć gęstość, zazwyczaj trzeba osobno zmierzyć masę i objętość obiektu, a następnie obliczyć jego gęstość, dzieląc masę przez objętość. Do pomiaru masy i objętości potrzebne jest kilka podstawowych narzędzi laboratoryjnych.
Skala
Masa to jeden z najłatwiejszych do uzyskania pomiarów. Użyj wagi lub wagi elektronicznej, aby określić wagę lub masę obiektu. Miara ta jest zwykle przedstawiana w uncjach lub gramach odpowiednio dla systemów angielskich i metrycznych. W przypadku pomiaru masy cieczy należy najpierw zważyć pojemnik, a następnie wytarować wagę przed dodaniem cieczy.
Cylindry z podziałką
Najdokładniejszym sposobem określenia objętości przedmiotu, zwłaszcza o nieregularnym kształcie, jest zanurzenie go w wodzie i pomiar ilości wypieranej przez niego wody. Cylinder miarowy wystarczająco duży, aby pomieścić zarówno przedmiot, jak i wystarczającą ilość wody, aby całkowicie go zanurzyć, jest najlepszym narzędziem do tej pracy. Cylinder miarowy może również określić objętość cieczy, po prostu wlewając ją do pustego cylindra. Nie używaj zlewki do określania objętości, ponieważ skala wydrukowana na boku zlewki może być mniej dokładna niż na cylindrze miarowym, który jest specjalnie zaprojektowany do mierzenia.
Obliczanie gęstości
Po zmierzeniu masy i objętości obiektu za pomocą prostego obliczenia można znaleźć gęstość. Podziel masę przez objętość, aby uzyskać gęstość. Na przykład odmierzasz ilość czystej wody w cylindrze miarowym i widzisz, że dochodzi do 11,5 ml. Umieszczasz na wadze plastikową szalkę wagową i stwierdzasz, że jej masa wynosi 3,2 grama. Po dodaniu wody suma wynosi 14,7 gramów. Odejmij masę naczynia od całości, aby otrzymać masę samej wody:
14,7 - 3,2 = 11,5 \text{ gramów}
Podziel 11,5 grama przez 11,5 ml, aby uzyskać gęstość, 1,0 grama na ml.
Areometr
Gęstość jest trudna do bezpośredniego i dokładnego zmierzenia, ponieważ zależy od dwóch oddzielnych właściwości, masy i objętości. Jednak gęstość wchodzi w grę z płynami i pływaniem, ponieważ gęstszy obiekt zawsze zapada się w mniej gęsty płyn i unosi się na płynie o większej gęstości. Areometr to specjalne urządzenie służące do określania gęstości cieczy. Zamiast mierzyć objętość w cylindrze miarowym, a następnie ważyć ciecz w celu określenia jej masy (i, oczywiście, odejmując wagę swojego pojemnika), areometr będzie unosił się na innym poziomie w cieczy w oparciu o jego gęstość. Różne areometry używają różnych skal do pomiaru gęstości, więc postępuj zgodnie ze wszystkimi instrukcjami i dokładnie mierz.
Wartość gęstości
Teraz, kiedy określiłeś gęstość, co możesz z nią zrobić? Jest to nieodłączna właściwość substancji, co oznacza, że każda ilość czystego ołowiu ma tę samą gęstość, niezależnie od tego, czy jest tona, czy kilka cząstek; to samo dotyczy każdej czystej substancji. Wiele substancji ma dobrze znaną, opublikowaną wartość gęstości, która może działać jak „odcisk palca”, umożliwiając identyfikację nieznanej substancji poprzez znalezienie jej gęstości. Powie ci również, czy przedmiot jest zrobiony z czystej substancji, czy jest to mieszanina. Słynna historia przypisuje greckiemu filozofowi Archimedesowi, który odkrył, że królewska korona nie była czystym złotem; obliczył gęstość korony i stwierdził, że jest ona mniejsza niż złota.