Capacitatea de a converti între unități de masă, densitate și volum este una dintre abilitățile fundamentale necesare pentru rezolvarea problemelor de bază din fizică și chimie. Masa, în sistemul SI al unităților utilizate implicit la nivel mondial în rezolvarea unor astfel de probleme, are unități de kilograme (kg) și derivări ale acestora, în timp ce volumul are unități de metri cubi sau m3, contorul fiind unitatea de lungime SI. În mod corespunzător, densitatea, care este masa pe unitate de volum, este adesea exprimată în kg / m3. Deoarece cantitățile sunt adesea mai mici în experimentele și măsurătorile zilnice, este tipic să vedem densitatea exprimată în g / cm3, sau gm / ml (un mililitru este definit ca un centimetru cub). Un kg / m3 este egal cu 1.000 g / cm3.
Derivând masa din volum
Spuneți că vi se dă un volum cunoscut al unei substanțe (apă sau alt fluid, un metal sau orice altceva presupus că are o distribuție uniformă sau aproape uniformă a materiei) și că vi se cere să calculați masa acesteia. Pentru a face acest lucru, pe baza relațiilor stabilite mai sus, trebuie să cunoașteți densitatea substanței și numai densitatea acesteia.
Deoarece densitatea (ρ) este masa (m) împărțit la volum (V), atunci masa este egală cu densitatea și volumul:
\ rho = \ frac {m} {V}
Asa de
m = \ rho V
Densități în lumea reală
Diverse tabele online includ densitatea substanțelor comune. De exemplu, apa simplă la o temperatură de 4 ° C are o densitate de 1.000 kg / m3 sau 1 g / ml, din nou prin definiție. Uleiurile sunt mai puțin dense decât apa, motiv pentru care componenta de ulei a unei sosuri de salată ca italiană plutește până la vârful amestecului. Laptele, care este compus aproape în întregime din apă, dar include zaharuri, proteine și (de obicei) grăsimi, are o densitate de 1,03 ori mai mare decât cea a apei.
Metalele sunt, de regulă, mai dense decât lichidele și variază foarte mult de la unul la altul. Aurul, de exemplu, are o densitate de 19,3 g / ml. Aceasta înseamnă că 1 m3 de aur are o masă de:
m = 1000 \ times19.3 = 19.300 \ text {kg}
Întrucât 1 kg = 2,204 lb, o porție de aur de un metru cu un metru pe un metru (aproximativ dimensiunea unei mese mai mici) ar avea o masă de 42.537 de lire sterline, peste 21 de tone.
Aplicații
Deoarece o navă marinară modernă este fabricată în principal din metal, cum plutește? Pentru ca ceva să plutească în apă, trebuie să aibă o masă mai mică decât apa pe care o deplasează. Acest lucru se realizează ca urmare a întregului spațiu gol inclus în construcția navei, cum ar fi spațiul dintre straturile corpului navei. Când o barcă metalică, cum ar fi canoe, este plasată în apă, aceastaîncepesă se scufunde deoarece metalul solid este ceea ce contactează mai întâi apa. Dar pentru căper totaldensitatea canoei este mai mică decât cea a unui volum echivalent de apă, chiar și cu unul sau doi pasageri adăugați, cea mai mare parte rămânând deasupra suprafeței apei.