Способность конвертировать единицы массы, плотности и объема - один из фундаментальных навыков, необходимых для решения основных задач физики и химии. В системе единиц СИ, используемой по умолчанию во всем мире при решении таких задач, масса выражается в килограммах (кг) и их производных, тогда как объем выражается в единицах измерения в кубе или м.3, метр - это единица измерения длины в системе СИ. Соответственно, плотность, то есть масса на единицу объема, часто выражается в кг / м3.3. Поскольку в повседневных экспериментах и измерениях количества часто меньше, обычно плотность выражается в г / см3, или г / мл (миллилитр определяется как кубический сантиметр). Один кг / м3 равно 1000 г / см3.
Получение массы из объема
Допустим, вам дан известный объем вещества (воды или другой жидкости, металла или чего-либо еще, имеющего, как предполагается, однородное или почти однородное распределение вещества), и вас попросят вычислить его массу. Для этого, исходя из установленных выше соотношений, вы должны знать плотность вещества и только его плотность.
Поскольку плотность (ρ) масса (м) деленное на объем (V), тогда масса равна плотности, умноженной на объем:
\ rho = \ frac {m} {V}
Так
т = \ rho V
Плотности в реальном мире
Различные онлайн-таблицы включают плотности обычных веществ. Например, обычная вода при температуре 4 ° C имеет плотность 1000 кг / м3.3 или 1 г / мл, опять же по определению. Масла менее плотные, чем вода, поэтому масляный компонент заправки для салата, такой как итальянский, всплывает в верхней части смеси. Молоко, которое почти полностью состоит из воды, но содержит сахар, белок и (обычно) жиры, имеет плотность в 1,03 раза больше плотности воды.
Металлы, как правило, значительно более плотные, чем жидкости, и сильно различаются от одного к другому. Золото, например, имеет плотность 19,3 г / мл. Это означает, что 1 м3 золота имеет массу:
m = 1000 \ times19.3 = 19 300 \ text {кг}
Поскольку 1 кг = 2,204 фунта, порция золота размером один метр на один метр на один метр (размером с небольшой стол) будет иметь массу 42 537 фунтов, что превышает 21 тонну.
Приложения
Поскольку современное морское судно в основном состоит из металла, как оно плавает? Чтобы что-то плавало в воде, оно должно иметь меньшую массу, чем вода, которую оно вытесняет. Это достигается за счет всего пустого пространства, включенного в конструкцию корабля, такого как пространство между слоями корпуса корабля. Когда металлическая лодка, например каноэ, помещается в воду, онаначинаетсятонуть, потому что твердый металл - это то, что первым контактирует с водой. Но посколькуобщийплотность каноэ меньше, чем у эквивалентного объема воды, даже с добавлением одного или двух пассажиров большая часть каноэ остается над поверхностью воды.