Materiály plávajú alebo klesajú hlavne na základe hustoty. Keďže kocky ľadu sú o niečo menej husté ako voda, kocky ľadu plávajú vo vode. Pretože oceľ je menej hustá ako ortuť, ale hustejšia ako voda, oceľové guľkové ložisko pláva v tekutej ortuti, ale klesá vo vode. Pochopenie hustoty začína pochopením, ako ju vypočítať.
Definícia a vzorec hustoty
Hustota je pomer hmotnosti k objemu objektu a ako taká je hustota skôr vypočítanou ako nameranou hodnotou. Hľadanie hustoty si vyžaduje meranie hmotnosti i objemu objektu. Hustota sa používa na označenie tuhých látok, kvapalín a plynov.
Vzorec hustoty v chémii je hustota rovná sa hmotnostiMdelené objemomV.. Hustota môže byť vyjadrenáDalebo gréckym listom rho (ρ), takže vzorec môže byť napísaný ako:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {alebo} \; ρ = \ frac {M} {V}
V geológii sa špecifická hmotnosť používa viac ako hustota, ale obe spolu úzko súvisia. Merná hmotnosť spočíva v hustote objektu vydelenej hustotou vody (1,0 g / cm)3), čím sa získa bezrozmerná hodnota.
Jednotky hustoty
Pre tuhé látky sa jednotky hustoty v metrickom systéme zvyčajne označujú ako gramy (hmotnosť) na kubický centimeter (objem) zapísané ako g / cm3. Hustota sa môže uvádzať aj ako kilogramy na meter kubický (kg / m3), kilogramy na kubický centimeter (kg / cm3) alebo gramov na meter kubický (g / m3).
Menej často sa hustota môže uvádzať ako libra (hmotnosť) na kubickú stopu (objem), písaná ako lb / ft3, libry na kubický palec (lb / in3) alebo libier na kubický meter (lb / yd3).
Pre kvapaliny sa hustota najčastejšie uvádza ako gramy na mililiter (g / ml), zatiaľ čo hustota plynu sa zvyčajne uvádza ako gramy na liter (g / l). Hustota kvapaliny a plynu sa mení s tlakom a teplotou, takže sa o nich bude všeobecne hovoriť z hľadiska štandardného tlaku (jedna atmosféra) a teploty (25 ° C pre kvapaliny a 0 ° C pre plyny).
Meranie hmotnosti
Nájdenie hmotnosti pevných látok si vyžaduje použitie trojpaprskovej váhy alebo elektronickej váhy, ktorá meria hmotnosť. Vložte vzorku na podnos a potom podľa postupu pre nástroj nájdite hmotu. Ak meriate hmotnosť prášku alebo kvapaliny, najskôr nájdite hmotnosť nádoby, potom pridajte prášok alebo kvapalinu a zmerajte celkovú hmotnosť pred odpočítaním hmotnosti nádoby.
Meranie objemu
Nájsť objem pravidelného mnohouholníka si jednoducho vyžaduje zmerať rozmery objemovej látky a vyhľadať vzorec pre tvar. Napríklad obdĺžnikový blok s rozmermi 10 centimetrov x 5 centimetrov o 2 centimetre má objem 10 × 5 × 2 alebo 100 kubických centimetrov.
Pri hľadaní objemu tuhých látok nepravidelného tvaru sa použil Archimedov princíp premiestnenia. Odmerajte známe množstvo vody do odmerného valca, vložte do valca predmet nepravidelného tvaru a odmerný valec odčítajte, aby ste určili zmenu objemu. Vytlačená voda, ktorá sa prejaví zmenou odčítania na odmernom valci, sa rovná objemu vloženého predmetu.
U kvapalín možno objem priamo merať pomocou odmerného valca.
Výpočty na vyhľadanie hustoty
Ak chcete zistiť hustotu, vydeľte nameranú hmotnosť nameraným objemom (D = M ÷ V.).
Príklady vzorcov hustoty: pevné látky
Ak má kocka materiálu s rozmermi 1 centimeter na každej strane hmotnosť 7,90 gramu, stane sa výpočet hustoty
D = \ frac {7,90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7,90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiál je s najväčšou pravdepodobnosťou železo.
Hmotnosť objektu nepravidelného tvaru sa meria ako 211,4 gramov. Objem vytlačenej vody sa rovná 20 mililitrom. Pretože jeden mililiter vody zaberá jeden kubický centimeter objemu, objem objektu sa rovná 20 kubickým centimetrom. Dokončenie vzorca ukazuje
D = \ frac {211,4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10,57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materiál je s najväčšou pravdepodobnosťou striebro.
Príklady vzorcov hustoty: kvapaliny
Kvapalina s objemom 50 mililitrov (ml) má hmotnosť 63 gramov (g). Takže
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {ml}} = 1,26 \; \ text {g / ml}
Kvapalinou je pravdepodobne glycerín.
Kvapalina s nameranou hmotnosťou 338,75 gramov zaberá objem 25 mililitrov. Vyplní sa vzorec hustoty
D = \ frac {338,75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {ml}} = 13,55 \; \ text {g / ml}
Kvapalinou je pravdepodobne ortuť.
Online kalkulátor hustoty vzorcov
K dispozícii sú online kalkulačky na výpočet hustoty. Dve z troch premenných (hmotnosť, objem alebo hustota) musia byť známe (pozri zdroje).