Hustota (D) je množstvo definované ako hmotnosť (m) na jednotku objemu (v): D = m ÷ v. Pretože tieto tri veličiny spolu súvisia, môžete jednu nájsť, ak poznáte ďalšie dve. To je užitočnejšie, ako to znie, pretože hustota je často známa veličina, ktorú môžete vyhľadať, za predpokladu, že poznáte zloženie materiálu.
Výpočty sú priame pre pevné objekty, ale komplikácie sa komplikujú pre kvapaliny, kde hustota sa mení s teplotou a pre plyny, pre ktoré hustota závisí od teploty a tlak.
Používajte konzistentné jednotky
Rovnica súvisiaca s hustotou, hmotnosťou a objemom je jednoduchá a umožňuje vám vypočítať hustotu materiálu, ak zmeriate jeho hmotnosť a objem. Jedinou výhradou je, že musíte robiť merania v rovnakom systéme.
Ak napríklad meriate hmotnosť v kilogramoch, mali by ste merať objem v metroch kubických a ak meriate objem v litroch, merajte hmotnosť v librách. Tri systémy, ktoré pravdepodobne použijete, sú CGS (centimetre, gramy, sekundy), MKS (metre, kilogramy, sekundy) a British Imperial. Najbežnejšie používané jednotky hustoty v týchto troch systémoch sú:
- CGS: gramy / kubický centimeter alebo gramy / mililiter
- MKS: kilogramy / meter kubický
- Britské: libry / kubické stopy
Používanie kalkulačky hustoty, hmotnosti a objemu
Príklad: Predpokladajme, že máte kadičku plnú tajomného vodného roztoku. Výpočet jeho hustoty a porovnanie s hustotou čistej vody môže pomôcť určiť jej zloženie.
Objem roztoku vypočítate zmeraním rozmerov kadičky a hladiny kvapaliny a zistíte, že je 355 ml. Pretože mililiter je kubický centimeter, mali by ste nájsť hmotnosť v gramoch. Zistíte, že je to 372 g.
Hustota je potom 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm / ml. Je to o niečo hustejšie ako čistá voda (1 g / ml), takže všetko, čo sa vo vode rozpustí, má nízku koncentráciu.
Príklad: Nájdete veľkú skalu zhruba guľovitého tvaru a chcete vedieť jej zloženie. Nájdenie jeho hustoty vám pomôže zistiť.
Vypočítajte objem horniny zmeraním jej priemeru a vydelením 2, aby ste našli jej polomer (r).
Objem gule je 4 / 3πr3, takže ak má hornina polomer 10 palcov, je jej objem 418,67 kubických palcov.
Prevod na kubické stopy vynásobením 0,00057. Výsledkom je 0,239 kubických stôp.
Ak skala váži 40 libier, jej hustota je 40 lb / 0,239 stopy3 = 167. 36 lb / ft3. To je veľmi podobné hustote žuly, takže je veľká šanca, že skala je pevná žula.
Používanie tabuliek hustoty
Ak máte objekt vyrobený zo známeho materiálu, môžete jeho hustotu vyhľadať v tabuľke. Tieto informácie vám umožňujú vypočítať jeho objem vážením. Ak už viete jeho objem, môžete vypočítať jeho hmotnosť. Použitie kalkulačky hustoty, hmotnosti a objemu vyžaduje iba nové usporiadanie rovnice hustoty, aby ste vyjadrili požadovaný parameter z hľadiska ďalších dvoch.
Príklad: Predpokladajme, že máte zlatú sochu a chcete zistiť jej objem.
D = m ÷ v, takže v = m ÷ D
Nájdete sochu s hmotnosťou 2 kg. V tabuľke nájdete hustotu zlata asi 19 300 kg / m3.
Po pripojení čísel zistíte objem 2 kg až 19 300 kg / m3 = 0,0001 m3 alebo asi desatinu litra.
Príklad: Koľko váži mililiter ortuti?
D = m ÷ v, takže m = Dv
Hustota ortuti je 13,6 g / ml, takže objem 1 ml má hmotnosť 13,6 gramov.