Materialele plutesc sau se scufundă în funcție de densitate. Deoarece cuburile de gheață sunt puțin mai dense decât apa, cuburile de gheață plutesc în apă. Deoarece oțelul este mai puțin dens decât mercurul, dar mai dens decât apa, un rulment cu bile de oțel pluteste în mercur lichid, dar se scufundă în apă. Înțelegerea densității începe cu înțelegerea modului de calcul.
Definirea densității și formula
Densitatea este raportul dintre masă și volum al unui obiect și, ca atare, densitatea este mai degrabă o valoare calculată decât măsurată. Găsirea densității necesită măsurarea atât a masei, cât și a volumului unui obiect. Densitatea este utilizată pentru a descrie solide, lichide și gaze.
Formula densității în chimie este densitatea egală cu masaMîmpărțit la volumV. Densitatea poate fi reprezentată deDsau prin litera greacă rho (ρ), deci formula poate fi scrisă ca:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {or} \; ρ = \ frac {M} {V}
În geologie, greutatea specifică este utilizată mai mult decât densitatea, dar cele două sunt strâns legate. Greutatea specifică constă din densitatea obiectului împărțită la densitatea apei (1,0 g / cm
3), oferind o valoare adimensională.Unități de densitate
Pentru solide, unitățile de densitate din sistemul metric sunt de obicei raportate ca grame (masă) pe centimetru cub (volum), scrise ca g / cm3. Densitatea ar putea fi, de asemenea, raportată ca kilograme pe metru cub (kg / m3), kilograme pe centimetru cub (kg / cm3) sau grame pe metru cub (g / m3).
Mai puțin frecvent, densitatea poate fi raportată ca lire (masă) pe picior cub (volum), scrisă ca lb / ft3, lire sterline pe inch cub (lb / in3) sau kilograme pe curte cubice (lb / yd3).
Pentru lichide, densitatea este raportată cel mai frecvent ca grame pe mililitru (g / ml), în timp ce densitatea gazului este de obicei raportată ca grame pe litru (g / L). Densitatea lichidului și a gazelor se schimbă odată cu presiunea și temperatura, totuși, așa că în general se va raporta în ceea ce privește presiunea standard (o atmosferă) și temperatura (25 ° C pentru lichide și 0 ° C pentru gaze).
Măsurarea masei
Găsirea masei solide necesită utilizarea unei balanțe triplice sau a unei cântare electronice care măsoară masa. Așezați proba pe tavă, apoi urmați procedura pentru ca instrumentul să găsească masa. Dacă măsurați masa unei pulberi sau a unui lichid, găsiți mai întâi masa unui recipient, apoi adăugați pulberea sau lichidul și măsurați masa totală, înainte de a scădea masa recipientului.
Măsurarea volumului
Găsirea volumului unui poligon regulat necesită pur și simplu măsurarea dimensiunilor solidului și căutarea formulei. De exemplu, un bloc dreptunghiular care măsoară 10 centimetri pe 5 centimetri pe 2 centimetri are un volum de 10 × 5 × 2 sau 100 centimetri cubi.
Găsirea volumului de solide de formă neregulată folosește principiul de deplasare al lui Arhimede. Măsurați o cantitate cunoscută de apă într-un cilindru gradat, așezați obiectul de formă neregulată în cilindru și citiți cilindrul gradat pentru a determina schimbarea de volum. Apa deplasată, arătată de modificarea citirii pe cilindrul gradat, este egal cu volumul obiectului introdus.
Pentru lichide, volumul poate fi măsurat direct folosind cilindrul gradat.
Calcule pentru a găsi densitatea
Pentru a găsi densitatea, împărțiți masa măsurată la volumul măsurat (D = M ÷ V).
Exemple de formulă de densitate: solide
Dacă un cub dintr-un material care măsoară 1 centimetru pe fiecare parte are o masă de 7,90 grame, calculul densității devine
D = \ frac {7.90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materialul este cel mai probabil fier.
Masa unui obiect de formă neregulată este măsurată ca 211,4 grame. Volumul de apă deplasată este egal cu 20 de mililitri. Deoarece un mililitru de apă ocupă un centimetru cub de volum, volumul obiectului este egal cu 20 de centimetri cubi. Completarea formulei arată
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materialul este cel mai probabil argintiu.
Exemple de formule de densitate: lichide
Un lichid cu un volum de 50 mililitri (mL) are o masă de 63 grame (g). Asa de
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / mL}
Este probabil ca lichidul să fie glicerină.
Un lichid cu masa măsurată de 338,75 grame ocupă un volum de 25 de mililitri. Completarea formulei densității arată
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13,55 \; \ text {g / mL}
Lichidul este probabil mercur.
Calculator de formulă de densitate online
Sunt disponibile calculatoare de formule de densitate online. Cu toate acestea, trebuie cunoscute două dintre cele trei variabile (masă, volum sau densitate) (vezi Resurse).