Materiali plavajo ali se umivajo predvsem na podlagi gostote. Ker so kocke ledu nekoliko manj goste kot voda, ledene kocke plavajo v vodi. Ker je jeklo manj gosto od živega srebra, vendar gostejše od vode, jekleni kroglični ležaj plava v tekočem živem srebru, vendar potone v vodi. Razumevanje gostote se začne z razumevanjem, kako jo izračunati.
Opredelitev in formula gostote
Gostota je razmerje med maso in prostornino predmeta in je kot taka gostota prej izračunana kot izmerjena vrednost. Iskanje gostote zahteva merjenje mase in prostornine predmeta. Gostota se uporablja za opis trdnih snovi, tekočin in plinov.
Formula gostote v kemiji je gostota enaka masiMdeljeno s prostorninoV. Gostoto lahko predstavljaDali z grško črko rho (ρ), zato lahko formulo zapišemo kot:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {ali} \; ρ = \ frac {M} {V}
V geologiji se specifična teža uporablja bolj kot gostota, vendar sta ti dve tesno povezani. Specifična teža je sestavljena iz gostote predmeta, deljene z gostoto vode (1,0 g / cm3)3), kar daje brezdimenzijsko vrednost.
Enote gostote
Za trdne snovi se enote gostote v metričnem sistemu običajno navedejo v gramih (masi) na kubični centimeter (prostornina), zapisanih kot g / cm33. Gostota se lahko navede tudi v kilogramih na kubični meter (kg / m3), kilogrami na kubični centimeter (kg / cm3) ali gramov na kubični meter (g / m3).
Manj pogosto se lahko gostota poroča kot kilogrami (masa) na kubični čevelj (prostornina), zapisani kot lb / ft3, funtov na kubični palec (lb / in3) ali funtov na kubični meter (lb / yd3).
Za tekočine se gostota najpogosteje poroča v gramih na mililiter (g / ml), medtem ko se gostota plinov običajno navede v gramih na liter (g / L). Gostote tekočin in plinov pa se spreminjajo s tlakom in temperaturo, zato bodo na splošno poročali glede na standardni tlak (ena atmosfera) in temperaturo (25 ° C za tekočine in 0 ° C za pline).
Merilna masa
Iskanje mase trdnih snovi zahteva uporabo tehtnice s tremi žarki ali elektronske tehtnice, ki meri maso. Vzorec položite na pladenj, nato po postopku za orodje poiščite maso. Če merite maso praška ali tekočine, najprej poiščite maso posode, nato dodajte prah ali tekočino in izmerite skupno maso, preden odštejete maso posode.
Merilna glasnost
Iskanje prostornine pravilnega mnogokotnika preprosto zahteva merjenje dimenzij trdne snovi in iskanje formule za obliko. Na primer, pravokotni blok, ki meri 10 centimetrov s 5 centimetri z 2 centimetroma, ima prostornino 10 × 5 × 2 ali 100 kubičnih centimetrov.
Pri iskanju volumna trdnih snovi nepravilne oblike se uporablja Arhimedov princip premika. Izmerite znano količino vode v graduiran valj, postavite predmet nepravilne oblike v valj in preberite graduiran valj, da ugotovite spremembo prostornine. Izpodrinjena voda, prikazana s spremembo odčitka na merilnem valju, je enaka prostornini vstavljenega predmeta.
Pri tekočinah lahko prostornino neposredno izmerimo s pomočjo graduiranega valja.
Izračuni za iskanje gostote
Če želite najti gostoto, izmerjeno maso delite z izmerjeno prostornino (D = M ÷ V).
Primeri formule gostote: trdne snovi
Če ima kocka materiala, ki meri 1 centimeter na vsaki strani, maso 7,90 grama, izračun gostote postane
D = \ frac {7.90 \; \ besedilo {g}} {1 \; \ besedilo {cm} × 1 \; \ besedilo {cm} × 1 \; \ besedilo {cm}} = 7,90 \; \ besedilo {g / cm} ^ 3
Material je najverjetneje železo.
Masa predmeta nepravilne oblike se meri kot 211,4 grama. Količina izpodrinjene vode je enaka 20 mililitrov. Ker en mililiter vode zavzame en kubični centimeter prostornine, je prostornina predmeta enaka 20 kubičnih centimetrov. Izpolnjevanje formule kaže
D = \ frac {211.4 \; \ besedilo {g}} {20 \; \ besedilo {cm} ^ 3} = 10,57 \; \ besedilo {g / cm} ^ 3
Material je najverjetneje srebro.
Primeri formule gostote: tekočine
Tekočina s prostornino 50 mililitrov (ml) ima maso 63 gramov (g). Torej
D = \ frac {63 \; \ besedilo {g}} {50 \; \ besedilo {ml}} = 1,26 \; \ besedilo {g / ml}
Tekočina je verjetno glicerin.
Tekočina z izmerjeno maso 338,75 gramov zavzame prostornino 25 mililitrov. Izpolnjevanje formule gostote kaže
D = \ frac {338,75 \; \ besedilo {g}} {25 \; \ besedilo {ml}} = 13,55 \; \ besedilo {g / ml}
Tekočina je verjetno živo srebro.
Spletni kalkulator formule gostote
Na voljo so spletni kalkulatorji formul gostote. Vendar pa morata biti znani dve od treh spremenljivk (masa, prostornina ali gostota) (glej vire).