Одним из основных терминов, используемых во многих естественных науках, является плотность, физическое свойство, определяемое как масса объекта, деленная на его объем. Это означает, что для измерения плотности обычно требуется отдельно измерить массу и объем объекта, а затем рассчитать его плотность, разделив массу на объем. Для измерения массы и объема вам потребуется несколько основных лабораторных инструментов.
Шкала
Масса - одно из самых простых измерений. Используйте весы или электронные весы, чтобы определить вес или массу объекта. Это измерение обычно выражается в унциях или граммах для английской и метрической систем соответственно. При измерении массы жидкости сначала взвесьте емкость, а затем тарируйте весы перед добавлением жидкости.
Градуированный цилиндр
Самый точный способ определить объем объекта, особенно в случае объекта неправильной формы, - это погрузить его в воду и измерить количество воды, которое он вытесняет. Градуированный цилиндр, достаточно большой, чтобы вместить как объект, так и воду, достаточную для его полного погружения, - лучший инструмент для этой работы. Градуированный цилиндр также может определить объем жидкости, просто налив ее в пустой цилиндр. Не используйте химический стакан для определения объема, поскольку шкала, нанесенная на стенке стакана, может быть менее точной, чем шкала на градуированном цилиндре, который специально разработан для измерения.
Расчет плотности
После того, как вы измерили массу и объем объекта, вы найдете плотность с помощью простых вычислений. Разделите массу на объем, чтобы получить плотность. Например, вы измеряете количество чистой воды в мерном цилиндре и видите, что оно составляет 11,5 мл. Вы кладете пластиковую чашку для взвешивания на весы и обнаруживаете, что ее масса составляет 3,2 грамма. Когда вы добавляете воду, общее количество составляет 14,7 грамма. Вычтите массу блюда из общей суммы, чтобы получить массу только воды:
14,7–3,2 = 11,5 \ text {граммы}
Разделите 11,5 грамма на 11,5 мл, чтобы получить плотность 1,0 грамма на мл.
Ареометр
Плотность трудно измерить напрямую и точно, поскольку она зависит от двух отдельных свойств: массы и объема. Однако плотность играет важную роль в жидкостях и плавучести, поскольку более плотный объект всегда будет погружаться в менее плотную жидкость и плавать в жидкости большей плотности. Ареометр - это специальный прибор, используемый для определения плотности жидкостей. Вместо того, чтобы измерять объем в градуированном цилиндре и затем взвешивать жидкость для определения ее массы (и конечно, если вычесть вес его контейнера), ареометр будет плавать на другом уровне в жидкости в зависимости от его плотность. В разных ареометрах для измерения плотности используются разные шкалы, поэтому внимательно следите за всеми инструкциями и выполняйте измерения.
Значение плотности
Теперь, когда вы определили плотность, что вы можете с ней сделать? Это внутреннее свойство вещества, означающее, что любое количество чистого свинца имеет одинаковую плотность, независимо от того, есть ли у вас тонна или несколько частиц; то же самое верно для любого чистого вещества. Многие вещества имеют хорошо известное опубликованное значение плотности, которое может действовать как «отпечаток пальца», позволяющий идентифицировать неизвестное вещество, определяя его плотность. Он также скажет вам, состоит ли объект из чистого вещества или из смеси. В известной истории упоминается греческий философ Архимед, который обнаружил, что корона царя не была чистым золотом; он рассчитал плотность короны и обнаружил, что она меньше, чем у золота.