Förmågan att konvertera mellan enheter av massa, densitet och volym är en av de grundläggande färdigheter som krävs för att lösa grundläggande problem inom fysik och kemi. Massa, i SI-systemet av enheter som används som standard världen över för att lösa sådana problem, har kiloenheter (kg) och härledningar därav, medan volymen har enheter kuberade meter, eller m3varvid mätaren är SI-längdenheten. På motsvarande sätt uttrycks densiteten, som är massa per volymenhet, ofta i kg / m3. Eftersom kvantiteter ofta är mindre i vardagliga experiment och mätningar är det typiskt att se densiteten uttryckt i g / cm3eller gm / ml (en milliliter definieras som en kubikcentimeter). En kg / m3 är lika med 1000 g / cm3.
Hämtar massa från volym
Anta att du får en känd volym av ett ämne (vatten eller någon annan vätska, en metall eller något annat som antas ha en enhetlig eller nästan enhetlig fördelning av materia) och ber dig beräkna dess massa. För att göra detta, baserat på förhållandena som fastställts ovan, måste du känna till ämnets densitet och endast dess densitet.
Eftersom densitet (ρ) är massa (m) dividerat med volym (V), då är massan lika med densitet gånger volym:
\ rho = \ frac {m} {V}
Så
m = \ rho V.
Densiteter i den verkliga världen
Olika onlinetabeller innehåller densiteterna för vanliga ämnen. Till exempel har vanligt vatten vid en temperatur av 4 ° C en densitet av 1000 kg / m3 eller 1 g / ml, återigen per definition. Oljor är mindre täta än vatten, varför oljekomponenten i en salladsdressing som italiensk flyter till toppen av blandningen. Mjölk, som består nästan helt av vatten men innehåller sockerarter, protein och (vanligtvis) fetter, har en densitet på 1,03 gånger den för vatten.
Metaller är som regel särskilt tätare än vätskor och varierar kraftigt från en till en annan. Guld har till exempel en densitet av 19,3 g / ml. Detta innebär att 1 m3 av guld har en massa av:
m = 1000 \ gånger19.3 = 19.300 \ text {kg}
Eftersom 1 kg = 2,204 pund, skulle en del guld en meter vid en meter vid en meter (ungefär lika stor som ett litet bord) ha en massa på 42,537 pund, över 21 ton.
Applikationer
Eftersom ett modernt sjöfartsfartyg huvudsakligen är tillverkat av metall, hur flyter det? För att något ska flyta i vatten måste det ha mindre massa än det vatten det förskjuter. Detta åstadkommes som ett resultat av allt det tomma utrymmet som ingår i fartygets konstruktion, såsom utrymmet mellan skikten i ett fartygs skrov. När en metallbåt som en kanot placeras i vatten, denbörjaratt sjunka eftersom solid metall är det som först kommer i kontakt med vattnet. Men för attövergripandekanotens densitet är mindre än för en motsvarande volym vatten, även om en eller två passagerare tillsätts, förblir det mesta över vattenytan.