Material flyter eller handfat baseras främst på densitet. Eftersom isbitar är något mindre täta än vatten flyter isbitar i vatten. Eftersom stål är mindre tät än kvicksilver men tätare än vatten flyter ett stålkullager i flytande kvicksilver men sjunker i vatten. Att förstå densitet börjar med att förstå hur man beräknar den.
Densitetsdefinition och formel
Densitet är förhållandet mellan massan och volymen för ett objekt, och som sådan är densitet ett beräknat snarare än uppmätt värde. För att hitta densitet krävs att man mäter både objektets massa och volym. Densitet används för att beskriva fasta ämnen, vätskor och gaser.
Densitetsformeln i kemi är densitet lika med massaMdividerat med volymV. Densitet kan representeras avDeller med den grekiska bokstaven rho (ρ), så formeln kan skrivas som:
D = \ frac {M} {V} \\ \ text {eller} \; ρ = \ frac {M} {V}
I geologi används specifik tyngdkraft mer än densitet, men de två är nära besläktade. Specifik vikt består av objektets densitet dividerat med vattentätheten (1,0 g / cm)3), vilket ger ett dimensionslöst värde.
Enheter av densitet
För fasta ämnen rapporteras vanligtvis enheterna i det metriska systemet som gram (massa) per kubikcentimeter (volym) skrivna som g / cm3. Densitet kan också rapporteras som kilogram per kubikmeter (kg / m3), kg per kubikcentimeter (kg / cm3) eller gram per kubikmeter (g / m3).
Mindre vanligt kan densitet rapporteras som pund (massa) per kubikfot (volym), skrivet som lb / ft3, pund per kubikcentimeter (lb / in3) eller pund per kubikmeter (lb / yd3).
För vätskor rapporteras densitet oftast som gram per milliliter (g / ml), medan gastäthet vanligtvis rapporteras som gram per liter (g / L). Vätske- och gastätheten ändras med tryck och temperatur, men detta kommer generellt att rapporteras i termer av standardtryck (en atmosfär) och temperatur (25 ° C för vätskor och 0 ° C för gaser).
Mäta massa
För att hitta massan av fasta ämnen krävs användning av en trippelstrålebalans eller elektronisk skala som mäter massa. Placera provet på brickan och följ sedan proceduren för verktyget för att hitta massan. Om du mäter massan av ett pulver eller en vätska, måste du först hitta massan av en behållare, sedan tillsätta pulvret eller vätskan och mäta den totala massan innan du subtraherar behållarens massa.
Mät volym
Att hitta volymen för en vanlig polygon kräver helt enkelt att mäta måtten på det fasta materialet och leta upp formeln för formen. Till exempel har ett rektangulärt block som mäter 10 centimeter med 5 centimeter med 2 centimeter en volym på 10 × 5 × 2 eller 100 kubikcentimeter.
Att hitta volym av oregelbundet formade fasta ämnen använder Archimedes-förskjutningsprincipen. Mät en känd mängd vatten i en graderad cylinder, placera det oregelbundet formade föremålet i cylindern och läs av den graderade cylindern för att bestämma volymförändringen. Det förskjutna vattnet, visat av avläsningsändringen på den graderade cylindern, motsvarar volymen på det införda föremålet.
För vätskor kan volymen mätas direkt med den graderade cylindern.
Beräkningar för att hitta densitet
För att hitta densitet, dela den uppmätta massan med den uppmätta volymen (D = M ÷ V).
Densitetsformelexempel: fasta ämnen
Om en kub av ett material som mäter 1 centimeter på varje sida har en massa på 7,90 gram blir densitetsberäkningen
D = \ frac {7.90 \; \ text {g}} {1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm} × 1 \; \ text {cm}} = 7.90 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materialet är sannolikt järn.
Massan av ett oregelbundet format föremål mäts till 211,4 gram. Volymen vatten som förskjutits är lika med 20 ml. Eftersom en milliliter vatten upptar en kubikcentimeter volym, motsvarar objektets volym 20 kubikcentimeter. Att slutföra formeln visar
D = \ frac {211.4 \; \ text {g}} {20 \; \ text {cm} ^ 3} = 10.57 \; \ text {g / cm} ^ 3
Materialet är troligen silver.
Densitetsformel Exempel: Vätskor
En vätska med en volym av 50 ml (ml) har en massa av 63 gram (g). Så
D = \ frac {63 \; \ text {g}} {50 \; \ text {mL}} = 1,26 \; \ text {g / mL}
Vätskan är sannolikt glycerol.
En vätska med en uppmätt massa på 338,75 gram upptar en volym av 25 ml. Att fylla i densitetsformeln visar
D = \ frac {338.75 \; \ text {g}} {25 \; \ text {mL}} = 13.55 \; \ text {g / mL}
Vätskan är förmodligen kvicksilver.
Online Density Formula Calculator
Online räknare för densitetsformel finns tillgängliga. Två av de tre variablerna (massa, volym eller densitet) måste dock vara kända (se Resurser).