Gęstość ciała stałego, cieczy lub gazu oblicza się, mierząc jego objętość, ważąc go w celu określenia jego masy i korzystając ze wzoru
\delta = \frac{m}{V}
gdzie∂jest gęstość,mijest masa iVto objętość. Zmiana tego równania, tak aby można było obliczyć masę z gęstości, jest prostą operacją matematyczną:
m=\delta \razy V
Dlaczego chcesz to zrobić? Masa powinna być łatwa do wyznaczenia – wystarczy wyjąć wagę i trochę zważyć, prawda? Właściwie nie zawsze możesz to zrobić, zwłaszcza gdy masz do czynienia z cieczą lub bardzo ciężkim ciałem stałym, które jest zbyt duże dla twojej wagi. Ponieważ gęstości większości ciał stałych i cieczy są podane w tabeli, można sprawdzić gęstość danej substancji. Dopóki jesteś w stanie zmierzyć objętość zajmowaną przez substancję, co jest łatwe, jeśli jest w pojemniku, będziesz znać jej masę.
Jak znaleźć gęstość
Gęstość jest wielkością stałą, a ponieważ nigdy się nie zmienia, może być współczynnikiem proporcjonalności między masą a objętością dla dowolnej substancji. Innymi słowy, wraz ze wzrostem objętości zwiększa się masa. Jeśli wykreślisz na wykresie rosnące wartości objętości w funkcji odpowiadających im przyrostów masy, otrzymasz linię prostą o nachyleniu równym gęstości substancji.
Jednak zwykle nie musisz zadawać sobie trudu kreślenia wykresu. Dopóki znasz skład ciała stałego, możesz sprawdzić gęstość w tabeli. Jeśli masz ciecz, będziesz chciał sprawdzić jej ciężar właściwy, czyli gęstość w porównaniu z gęstością wody. Na przykład ciężar właściwy alkoholu etylowego wynosi 0,787. Ponieważ gęstość wody wynosi 1 g/ml, oznacza to, że gęstość alkoholu wynosi 0,787 g/ml.
Jeśli masz roztwór o nieznanym składzie, nie możesz sprawdzić jego ciężaru właściwego, ale możesz go zmierzyć. Narzędziem do tego jest higrometr. Pozwalasz mu unosić się w cieczy i odczytujesz ciężar właściwy ze stopniowanego znaku, który po prostu dotyka powierzchni.
Konwersja gęstości na masę
Gęstość jest mierzona w różnych jednostkach, w tym gramach/mililitr, kilogramach/metr sześcienny i funtach/stopę sześcienną. Kiedy sprawdzasz gęstość, upewnij się, że jest ona wyrażona w jednostkach używanych do pomiaru objętości, w przeciwnym razie otrzymasz niedokładną wartość masy. Oto kilka typowych współczynników konwersji
1 kg/m²3 = 0,001 g/ml = 0,062 funta/stopę3.
Jeśli użyjesz odpowiednich jednostek gęstości i objętości, możesz obliczyć masę z gęstości i uzyskać ją w odpowiednich jednostkach, korzystając z równaniami = V. Znając masę, zawsze możesz przeliczyć ją na inne jednostki, jeśli to konieczne.
Przykłady formuł gęstości
1. Jaka jest masa 2 ml fiolki czterochlorku węgla?
Ciężar właściwy czterochlorku węgla wynosi 1,589. Ponieważ objętość próbki jest mierzona w mililitrach, należy podzielić ciężar właściwy przez gęstość wody w g/ml, aby uzyskać gęstość w tych jednostkach. Robiąc to, okazuje się, że gęstość wynosi 1,598 g/ml. Teraz łatwo jest użyć równania konwersji gęstości na masę, aby znaleźć masę:
m=\delta \times V = 1,589\times 2 = 3,178\text{ gramów}
2. Jak znaleźć masę dużego złotego posągu bez ważenia go?
Najpierw zmierz objętość w litrach, stosując metodę wypierania wody. Następnie sprawdź gęstość złota, która wynosi 19 320 kg/m3. Aby przeliczyć na gramy na litr, wystarczy pomnożyć przez 1, więc gęstość wynosi 19 320 g/l. Teraz możesz obliczyć masę z gęstości za pomocą wzorumi = Vi uzyskaj odpowiedź w gramach.