Densitatea (D) este o cantitate definită ca masă (m) per unitate de volum (v): D = m ÷ v. Deoarece aceste trei cantități sunt corelate, puteți găsi una dintre ele dacă le cunoașteți pe celelalte două. Acest lucru este mai util decât pare, deoarece densitatea este adesea o cantitate cunoscută pe care o puteți căuta, presupunând că cunoașteți compoziția materialului.
Calculele sunt simple pentru obiectele solide, dar lucrurile devin mai complicate pentru lichide, unde densitatea se modifică odată cu temperatura și pentru gaze, pentru care densitatea este dependentă de temperatură și presiune.
Utilizați unități consistente
Ecuația care leagă densitatea, masa și volumul este simplă și vă permite să calculați densitatea unui material dacă măsurați masa și volumul acestuia. Singura avertisment este că trebuie să faceți măsurătorile în același sistem.
De exemplu, dacă măsurați masa în kilograme, ar trebui să măsurați volumul în metri cubi, iar dacă măsurați volumul în litri, ar trebui să măsurați masa în kilograme. Cele trei sisteme pe care probabil le veți folosi sunt CGS (centimetri, grame, secunde), MKS, (metri, kilograme, secunde) și British Imperial. Cele mai utilizate unități pentru densități în aceste trei sisteme sunt:
- CGS: grame / centimetru cub sau grame / mililitru
- MKS: kilograme / metru cub
- Britanic: lire sterline / picior cub
Folosind calculatorul de densitate, masă și volum
Exemplu: Să presupunem că aveți un pahar plin de o soluție apoasă misterioasă. Calculul densității și compararea cu cea a apei pure poate ajuta la determinarea compoziției sale.
Calculați volumul soluției măsurând dimensiunile paharului și nivelul lichidului și îl găsiți la 355 ml. Deoarece un mililitru este un centimetru cub, ar trebui să găsiți masa în grame. Descoperiți că este de 372 gm.
Densitatea este apoi de 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Este doar puțin mai dens decât apa pură (1 gm / ml), deci orice este dizolvat în apă este la o concentrație scăzută.
Exemplu: Găsiți o piatră mare cu o formă aproximativ sferică și doriți să îi cunoașteți compoziția. Găsirea densității sale vă poate ajuta să determinați acest lucru.
Calculați volumul rocii măsurând diametrul acesteia și împărțind la 2 pentru a găsi raza sa (r).
Volumul unei sfere este de 4 / 3πr3, deci dacă roca are o rază de 10 inci, volumul acesteia este de 418,67 inci cubi.
Convertiți în picioare cubice înmulțind cu 0,00057. Rezultatul este 0,239 de metri cubi.
Dacă roca cântărește 40 de kilograme, densitatea sa este de 40 lb / 0,239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Aceasta este foarte aproape de densitatea granitului, deci există șanse mari ca roca să fie de granit solid.
Utilizarea tabelelor de densitate
Dacă aveți un obiect dintr-un material cunoscut, puteți căuta densitatea acestuia într-un tabel. Aceste informații vă permit să calculați volumul său cântărindu-l. Dacă îi cunoașteți deja volumul, îi puteți calcula masa. Utilizarea calculatorului de densitate, masă, volum necesită doar rearanjarea ecuației densității pentru a exprima parametrul dorit în termenii celorlalte două.
Exemplu: Să presupunem că aveți o statuie de aur și doriți să găsiți volumul acesteia.
D = m ÷ v, deci v = m ÷ D
Găsiți că statuia cântărește 2 kg. Într-un tabel, veți găsi densitatea aurului de aproximativ 19.300 kg / m3.
Conectând numerele, veți găsi volumul de 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 sau aproximativ o zecime de litru.
Exemplu: Cât cântărește un mililitru de mercur?
D = m ÷ v, deci m = Dv
Densitatea mercurului este de 13,6 g / ml, deci un volum de 1 ml are o masă de 13,6 grame.