Hvordan er det, at kroppe, der optager samme volumen i rummet, stadig kan have forskellig masse? Det handler om deres tæthed. Det begreb stifter vi bekendtskab med allerede i 7. klasse, på første år i fysikundervisningen på skolen. Det er et grundlæggende fysisk koncept, der kan åbne op for MKT (molekylær kinetisk teori) for en person ikke kun i et fysikkursus, men også i kemi. Med dens hjælp kan en person karakterisere ethvert stof, det være sig vand, træ, bly eller luft.
Typer af tæthed
Så dette er skalær mængde, som er lig med forholdet mellem massen af det undersøgte stof og dets volumen, det vil sige, det kan også kaldes specifik vægtfylde. Udpeget græsk brev"ρ" (læses som "ro"), ikke at forveksle med "p" - dette bogstav bruges normalt til at betegne tryk.
Hvordan finder man tæthed i fysik? Brug tæthedsformlen: ρ = m/V
Denne værdi kan måles i g/l, g/m3 og generelt i alle enheder relateret til masse og volumen. Hvad er SI-enheden for tæthed? ρ = [kg/m3]. Overførsel mellem disse enheder udføres gennem elementært matematiske operationer. Imidlertid større anvendelse har præcis SI-måleenheden.
Udover standard formel, bruges kun til faste stoffer, er der også en formel for gas i normale forhold(Godt.) .
ρ (gas) = M/Vm
M - molær masse af gas [g/mol], Vm - molært volumen gas (under normale forhold er denne værdi 22,4 l/mol).
For at definere mere fuldstændigt dette koncept, er det værd at præcisere præcis, hvilken værdi der menes.
- Densiteten af homogene legemer er netop forholdet mellem et legemes masse og dets volumen.
- Der er også begrebet "stofdensitet", det vil sige tætheden af en homogen eller ensartet fordelt inhomogen krop bestående af dette stof. Denne værdi er konstant. Der er tabeller (som du sikkert har brugt i fysiktimerne), der indeholder værdier for forskellige faste stoffer, væsker og gasser. forskellige stoffer. Så dette tal for vand er 1000 kg/m3. Ved at kende denne værdi og for eksempel badets volumen kan vi bestemme massen af vand, der passer ind i det, ved at erstatte de kendte værdier i ovenstående form.
- Det er dog ikke alle stoffer, der er homogene. For sådanne mennesker udtrykket " gennemsnitlig tæthed kroppe." For at udlede denne værdi skal du kende ρ af hver komponent af dette stof separat og beregn gennemsnitsværdien.
Porøse og granulære legemer har blandt andet:
- Ægte tæthed, som bestemmes uden at tage højde for hulrum i strukturen.
- Specifik (tilsyneladende) densitet, som kan beregnes ved at dividere massen af et stof med hele det volumen, det optager.
Disse to mængder er relateret til hinanden ved porøsitetskoefficienten - forholdet mellem volumenet af hulrum (porer) og det samlede volumen af kroppen under undersøgelse.
Densiteten af stoffer kan afhænge af en række faktorer, og nogle af dem kan samtidig øge denne værdi for nogle stoffer og mindske den for andre. For eksempel stiger denne værdi normalt ved lave temperaturer, men der er en række stoffer, hvis tæthed opfører sig unormalt i et bestemt temperaturområde. Disse stoffer omfatter støbejern, vand og bronze (en legering af kobber og tin).
For eksempel har ρ vand sin højeste værdi ved en temperatur på 4 °C, og i forhold til denne værdi kan den ændre sig både under opvarmning og afkøling.
Det er også værd at sige, at når et stof går fra et medium til et andet (fast-væske-gasformigt), det vil sige, når aggregeringstilstanden ændrer sig, ændrer ρ også sin værdi og gør det i hop: den stiger under overgangen fra gas til væske og under krystallisation af væsken. Der er dog også her en række undtagelser. For eksempel har bismuth og silicium lille værdi ved hærdning. Interessant fakta: Når vand krystalliserer, altså når det bliver til is, reducerer det også dets ydeevne, og derfor synker is ikke i vand.
Hvordan man nemt kan beregne tætheden af forskellige kroppe
Vi skal bruge følgende udstyr:
- Vægt.
- Centimeter (måling), hvis kroppen, der undersøges, er i en solid aggregeringstilstand.
- Målekolbe, hvis stoffet, der testes, er en væske.
Først måler vi volumenet af kroppen under undersøgelse ved hjælp af en centimeter eller målekolbe. Ved væske ser vi blot på den eksisterende skala og skriver resultatet ned. For en kubisk træbjælke vil den følgelig være lig med sideværdien hævet til tredje potens. Efter at have målt volumen, læg kroppen under undersøgelse på vægten og skriv masseværdien ned. Vigtig! Hvis du undersøger en væske, så glem ikke at tage hensyn til massen af beholderen, hvori stoffet, der undersøges, hældes i. Vi erstatter de eksperimentelt opnåede værdier i formlen beskrevet ovenfor og beregner den ønskede indikator.
Det skal siges, at denne indikator for forskellige gasser er meget sværere at beregne uden specielle instrumenter, så hvis du har brug for deres værdier, er det bedre at bruge færdige værdier fra tabellen over stoftætheder.
Også specielle instrumenter bruges til at måle denne værdi:
- Pyknometeret viser den sande tæthed.
- Hydrometeret er designet til at måle denne indikator i væsker.
- Kaczynskis boremaskine og Seidelmans boremaskine er apparater, som jordbund undersøges med.
- En vibrationstæthedsmåler bruges til at måle en given mængde væske og forskellige gasser under tryk.
Ikke engang en stærk mand kan løfte den. Selv et barn kan nemt løfte en blysynk til en fiskestang. Det viser sig, at ovenstående udtryk er forkerte? Vent med at drage konklusioner - lad os finde ud af det.
1. Vi tager nogle mål og laver beregninger
I fig. 2,8 ser du to stænger, begge stænger er lavet af det samme stof - bly, men har forskellige størrelser. Vores opgave er at finde forholdet mellem massen af hver blok og dens volumen.
Ris. 2. 8. To blystænger med forskelligt volumen
Ris. 2.5 Måling af masser af blystænger af forskelligt volumen
Først skal du måle længden, bredden og højden af stængerne og beregne deres volumener. (Hvis du udfører målingerne korrekt og ikke laver fejl i beregningerne, får du følgende resultater: volumen af den mindre stang er 4 cm 3, volumen af den større stang er 10 cm 3.)
Efter at have bestemt stængernes volumener, vejer vi dem. Vi vil placere en af stængerne på vægtens venstre pande og vægte på den højre pande (fig. 2.9). Vægten er i balance, din opgave er at tælle vægten.
Det eneste, vi skal gøre, er at finde forholdet mellem massen af hver stang og dens volumen, dvs. beregne, hvad massen af bly med et volumen på 1 cm 3 er lig for de mindre og for de større stænger. Det er klart, at hvis massen af den mindre stang er 45,2 g, og den fylder 4 cm3, så er blymassen med et volumen på 1 cm3 for denne stang lig med 45,2: 4 = 11,3 (g). Ved at udføre lignende beregninger for en større blok får vi 113: 10 = 11,3 (g). Således er forholdet mellem massen af en blystang og dens volumen (massen af bly pr. volumenenhed) det samme for både større og mindre stænger.
Hvis vi nu tager stænger lavet af et andet stof (for eksempel aluminium) og gentager de samme trin, så vil forholdet mellem aluminiumstangens masse og dens volumen heller ikke afhænge af stangens størrelse. Vi får det igen konstant tal, men anderledes end i forsøget med bly.
2. Vi giver en definition af massefylden af et stof
Fysisk mængde, der karakteriserer et givet stof og numerisk lig med masse af et stof med enhedsvolumen kaldes stoffets massefylde.
Densitet er angivet med symbolet p og beregnes ved hjælp af formlen
hvor V er volumenet optaget af et stof med massen m.
Ris. 2.10. Densitet er numerisk lig med massen af en enhedsvolumen. Figuren viser massen af 1 cm 3 stof
Massefylde er en egenskab ved et stof, der ikke afhænger af stoffets masse og dets volumen. Hvis du f.eks. øger massen af et stof to gange, så fordobles det volumen, det vil optage, også*.
Fra definitionen af massefylden af et stof får vi enheden for massefylde. Da SI-enheden for masse er kilogram, og volumenenheden er kubikmeter, er SI-enheden for massefylde kilogram pr. kubikmeter (kg/m3).
1 kg/m3 er tætheden af en sådan homogent stof, hvis masse i volumen er en kubikmeter svarer til et kilogram.
I praksis bruges densitetsenheden gram pr. kubikcentimeter (g/cm3) også meget ofte.
Tæthedsenhederne kilogram pr. kubikmeter (kg/m3) og gram pr. kubikcentimeter (g/cm3) er forbundet med følgende forhold:
3. Sammenlign massefylden af forskellige stoffer
Densiteterne af forskellige stoffer og materialer kan afvige væsentligt fra hinanden (fig. 2.10). Lad os se på et par eksempler. Densitet af brint ved en temperatur på 0 C og et tryk på 760 mm Hg. Kunst. er 0,090 kg/m 3 - det betyder, at massen af brint med et volumen på 1 m 3 er lig med 0,090 kg, eller 90 g. Blytætheden er 11.300 kg/m 3. Det betyder, at bly med et volumen på 1 m 3 har en masse på 11.300 kg eller 11,3 tons Stoffets massefylde neutronstjerne når 1018 kg/m3. Massen af et sådant stof med et volumen på 1 cm 3 er lig med 1 milliard tons. Tabellen nedenfor viser massefylden af nogle stoffer.
Massefylden ændrer sig dog væsentligt, hvis stoffets temperatur og aggregeringstilstand ændres. Vi vil stifte bekendtskab med årsagerne til ændringer i stoffets tæthed senere.
Tabel over massefylder af nogle stoffer i fast tilstand
| Stof | r, kg/m 3 | r, g/cm 3 | Stof | r, kg/m 3 | r, g/cm 3 |
| Osmium | 22 500 | 22,5 | Marmor | 2700 | 2,7 |
| Iridium | 22 400 | 22,4 | Granit | 2600 | 2,6 |
| Platin | 21 500 | 21,5 | Glas | 2500 | 2,5 |
| Guld | 19 300 | 19,3 | Porcelæn | 2300 | 2,3 |
| At føre | 11 300 | 11,3 | Beton | 2200 | 2,2 |
| Sølv | 10 500 | 10,5 | Plexiglas | 1200 | 1,2 |
| Kobber | 8900 | 9,9 | Capron | 1140 | 1,1 |
| Messing | 8500 | 8,5 | Polyethylen | 940 | 0,9 |
| Stål, jern | 7800 | 7,8 | Paraffin | 900 | 0,9 |
| Tin | 7300 | 7,3 | Is | 900 | 0,9 |
| Zink | 7100 | 7,1 | Tør eg | 800 | 0,8 |
| Støbejern | 7000 | 7,0 | Tør fyr | 440 | 0,4 |
| Aluminium | 2700 | 2,7 | Kork | 240 | 0,2 |
Tabel over massefylder af nogle stoffer i flydende tilstand
| Stof | r, kg/m 3 | r, g/cm 3 | Stof | r, kg/m 3 | r, g/cm 3 |
| Merkur | 13600 | 13,60 | Benzen | 880 | 0,88 |
| Flydende tin (ved t = 409 0C) | 6830 | 6,83 | Flydende luft (ved t = -194 °C) | 860 | 0,86 |
| Svovlsyre | 1800 | 1,80 | Olie | 800 | 0,80 |
| Honning | 1420 | 1,42 | Petroleum | 800 | 0,80 |
| Havvand | 1030 | 1,03 | Alkohol | 800 | 0,80 |
| Vandet er rent | 1000 | 1,00 | Acetone | 790 | 0,79 |
| Vegetabilsk olie | 900 | 0,90 | Æter | 710 | 0,71 |
| Maskinolie | 900 | 0,90 | Benzin | 710 | 0,71 |
Tabel over massefylder af nogle stoffer i gasform
(ved en temperatur på ca. C og et tryk på 760 mm Hg. Art.)
4. At lære at beregne densitet, masse og volumen af en fysisk krop
I praksis er det ofte nødvendigt at fastslå, hvilket stof en bestemt fysisk krop består af. For at gøre dette kan du bruge denne metode. Beregn først massefylden af denne krop, dvs find forholdet mellem kroppens masse og dens volumen. Dernæst skal du ved hjælp af dataene fra tæthedstabellen finde ud af, hvilket stof den fundne densitetsværdi svarer til.
For eksempel, hvis en blok med et volumen på 3 m 3 har en masse på 2700 kg, så er det indlysende, at tætheden af blokken er lig med:
Ifølge tabellen finder vi, at blokken består af is.
I eksemplerne ovenfor betragtede vi de såkaldte homogene legemer, dvs. legemer, der ikke har hulrum og består af ét stof (isblok, bly og aluminiumstænger). I sådanne tilfælde er legemets tæthed lig med massefylden af det stof, det består af (densiteten af en isblok = tætheden af is).
Hvis kroppen har hulrum eller er lavet af forskellige stoffer(for eksempel et skib, en fodbold, en person), så taler vi om den gennemsnitlige kropsdensitet, som også beregnes af formlen
hvor V er volumenet af et legeme med massen m.
Den gennemsnitlige tæthed af den menneskelige krop er for eksempel 1036 kg/m3. Ved at kende massefylden af det stof, som kroppen er lavet af (eller den gennemsnitlige massefylde af legemet), og kroppens volumen, kan vi bestemme massen givet krop uden at veje. Faktisk, hvis p = m/V, så er m = pV. Ved at kende massefylden og massen af en krop kan du følgelig finde dens volumen:
- Lad os opsummere det
En fysisk størrelse, der kendetegner et givet stof og er numerisk lig med massen af et stof med volumenhed, kaldes stoffets massefylde.
Densiteten af et stof og densiteten af et legeme kan beregnes ved hjælp af formlen
I SI måles massefylde i kilogram pr. kubikmeter (kg/m3). Enheden for massefylde gram pr. kubikcentimeter (g/cm3) bruges også ofte. Disse enheder er relateret til hinanden ved forholdet:
Ved at kende kroppens masse og dens tæthed kan du finde kroppens volumen: . Følgelig kan man ud fra det kendte volumen af et legeme og dets tæthed finde kroppens masse: m = pV.
- Kontrolspørgsmål
1. Er forholdet mellem et stofs masse og det volumen, som dette stof optager, afhængigt af dets masse? fra volumen? fra stoffets type?
2. Hvad kaldes massefylden af et stof?
3. Densiteten af platin er 21.500 kg/m3. Hvad betyder det?
4. Hvordan bestemmes massefylden af et stof?
5. Hvilke enheder af tæthed kender du?
6. Hvordan udtrykkes massefylde i gram per kubikcentimeter (g/cm3), hvis den er angivet i kilogram per kubikmeter (kg/m3)?
7. Hvordan beregner man en krops masse ud fra dens massefylde og volumen?
8. Hvordan bestemmer man et legemes volumen ved at kende dens massefylde og masse?
- Fysik og teknologi i Ukraine
Donetsk Institut for Fysik og Teknologi HAH fra Ukraine
I 60'erne af det sidste århundrede opstod i Donbass - den vigtigste industrielle region i Ukraine - akut behov i organisationen videnskabelig undersøgelse, maksimalt fokuseret på at imødekomme regionens behov. Til dette formål blev Donetsk oprettet i 1965. videnskabscenter Akademi Videnskaber i den ukrainske SSR, en af de vigtigste var Donetsk Institute of Physics and Technology (DonPTI). Forskningsresultaterne fra instituttets personale er blevet anerkendt af det videnskabelige samfund i Ukraine og mange udenlandske videnskabsmænd. DonFTI opretholder omfattende videnskabelige og industrielle relationer med snesevis af udenlandske institutter og industrivirksomheder Schweiz, USA, Tyskland, Spanien.
- Øvelser
1. Find værdierne for lufttæthed og blytæthed fra tabellen. Hvad mener de? Hvilke mængder sammenligner vi egentlig, når vi siger "let som luft", "tungt som bly"?
Alle bygge- og driftsejendomme byggematerialer kan opdeles i flere grupper. Lad os liste dem:
- fysiske egenskaber;
- termofysiske;
- hydrofysiske;
- kemisk;
- mekanisk.
Lad os først tale om, hvad de grundlæggende fysiske egenskaber af materialer er.
En af de vigtigste fysiske egenskaber er naturligvis tæthed, som kan være sand og gennemsnitlig.
Sand massefylde er defineret som forholdet mellem massen af et absolut tæt materiale (dvs. et materiale, der ikke har nogen af de hulrum, der normalt er til stede i dets normale, naturlig tilstand) til dets volumen. Beregning af materialetæthed(vi taler selvfølgelig om sand tæthed) sker i henhold til følgende formel:
Hvor m er materialets masse (målt i gram), Va er dets volumen i en absolut tæt tilstand (målt i cm3), og ρ er den sande massefylde (målt i g/cm3).
Den sande densitetsværdi viser, hvor tungt eller let stoffet, der ligger under materialet, er. Det er værd at bemærke, at beregningen af materialets tæthed i denne mulighed kun er af hjælpekarakter, for at bestemme det, de bruger speciel enhed – volumenmåler (dets andet navn er Le Chateliers enhed). Det er i virkeligheden en målecylinder, hvori vand eller enhver anden væske, der ikke trænger ind i kemisk reaktion med det analyserede materiale. Det fungerer sådan: Under forskningsprocessen knuses materialet meget fint, vejes derefter og hældes derefter i enheden, mens der opnås data om dets volumen på grund af den fortrængte væske. Og så videre ovenstående formel Materialets massefylde beregnes direkte.
Den sande massefylde af byggematerialer kan variere betydeligt: for stål er den for eksempel 7,85 g/cm3, for granit – 2,9 g/cm3, for træ – 1,6 g/cm3 ( givet værdi gennemsnit og afhænger af det anvendte materiale).
Den anden type massefylde (gennemsnitlig densitet af byggematerialer) er massen af en enhedsvolumen af materiale i dens naturlig form(dvs. sammen med hulrum - porer og revner).
Hvordan bestemmes den gennemsnitlige tæthed? Formlen til at bestemme det er:
hvor ρm er den gennemsnitlige massefylde, m er massen af materialet, Ve er volumenet af materialet i dets naturlige form.
Materialets volumen bestemmes forskellige veje– det afhænger af prøvens eller produktets form. Selve den gennemsnitlige densitetsværdi varierer igen i et ret betydeligt interval: fra 10-20 kg/m3 (ekspanderet polystyren) til 2500 g/cm3 (tung beton). I princippet er der materialer med en højere gennemsnitsdensitet.
Den gennemsnitlige tæthed af byggematerialer afhænger af følgende faktorer:
- på materialets porøsitet: hvis porøsiteten er nul, så vil den gennemsnitlige tæthed være lig med den sande densitet, og hvis porøsiteten stiger, falder den gennemsnitlige tæthed (omvendt forhold);
- på materialets fugtindhold: den gennemsnitlige massefylde er højere, jo højere mere vand i et byggemateriale (ud fra dette sker beregningen af materialets tæthed, når det er helt tørt).
Mange fysiske egenskaber ved byggematerialer (for eksempel styrke, termisk ledningsevne, vandabsorption) kan findes præcist baseret på værdien af deres gennemsnitlige tæthed.
Beskriver materialers grundlæggende fysiske egenskaber, kan man ikke undlade at nævne porøsitet, som viser, hvor meget materialets volumen er fyldt med hulrum i form af porer og revner. Beregn porøsitet af byggematerialer kan gøres ved hjælp af følgende formel:
hvor P er porøsitet (%), Vpore er volumenet af porer i det undersøgte materiale, Ve er volumenet af materialeprøven i dens naturlige form.
Byggematerialernes porøsitet beregnes også ved hjælp af andre formler.
Porøsiteten af materialer, der anvendes i byggeriet, varierer over et ret bredt område. Så for eksempel for glas, polymerer og metal er det 0%, for granit er det 0,2-0,8%, og for varmeisolerende puds kan porøsiteten nå 75%.
Der er åben og lukket porøsitet af byggematerialer. De adskiller sig fra hinanden ved, at i det første tilfælde er porerne åbne og kommunikerer med miljø, og i den anden - lukket. Som regel indeholder det samme materiale to typer porer – både lukkede og åbne. Porøsitet har en betydelig indflydelse på nogle byggematerialers ydeevneegenskaber: for eksempel i lydabsorberende materialer, for at forbedre lydabsorptionen, er åbne porer specielt fremstillet, og overfladen er perforeret.
Materialernes grundlæggende fysiske egenskaber er ikke begrænset til densitet og porøsitet - Der er også sådan et begreb som "tomhed", som bruges, når man taler om produkter, der er specielt skabt med hulrum indeni (sådanne hulrum findes i keramiske mursten). Hvad angår definitionen, karakteriserer tomhedsværdien i hvilken grad volumen af det pågældende produkt er fyldt med hulrum.
Studiet af stoffers tæthed begynder i et fysikkursus Gymnasium. Dette koncept anses for grundlæggende i den videre præsentation af de grundlæggende principper for molekylær kinetisk teori i fysik og kemi kurser. Formålet med at studere stofstrukturen og forskningsmetoder kan antage dannelsen videnskabelige ideer om verden.
Fysik giver indledende ideer om et samlet billede af verden. 7. klasse studerer stoffets tæthed baseret på de enkleste ideer om forskningsmetoder, praktisk ansøgning fysiske begreber og formler.
Fysiske forskningsmetoder
Som det er kendt, skelnes observation og eksperiment blandt metoderne til at studere naturfænomener. Foretage observationer af naturfænomener undervist i folkeskole: udføre enkle målinger, ofte ved at holde en "naturkalender". Disse former for læring kan føre et barn til behovet for at studere verden, sammenligne observerede fænomener og identificere årsag-og-virkning-forhold.
Men kun et fuldt gennemført eksperiment vil give den unge forsker redskaberne til at afdække naturens hemmeligheder. Udvikling af eksperimentelle og forskningsmæssige færdigheder udføres på praktiske øvelser og under laboratoriearbejde.
At udføre et eksperiment i et fysikkursus begynder med definitioner af sådanne fysiske størrelser som længde, areal, volumen. I dette tilfælde etableres en sammenhæng mellem matematisk (ret abstrakt for et barn) og fysisk viden. Appel til barnets oplevelse, overvejelse af fakta kendt for ham i lang tid med videnskabelig pointe vision bidrager til dannelsen af den nødvendige kompetence. Målet med at lære i dette tilfælde er ønsket om selvstændigt at forstå nye ting.
Densitetsundersøgelse
I overensstemmelse med den problembaserede undervisningsmetode kan du i begyndelsen af lektionen spørge berømte gåde: "Hvad er tungere: et kilo fnug eller et kilo støbejern?" 11-12-årige kan selvfølgelig sagtens svare på det spørgsmål, de kender. Men at vende sig til essensen af spørgsmålet, evnen til at afsløre dets ejendommelighed, fører til begrebet tæthed.
Et stofs massefylde er massen pr. volumenhed. Tabellen er normalt angivet i lærebøger eller reference publikationer, giver dig også mulighed for at vurdere forskellene mellem stoffer aggregeringstilstande stoffer. Angivelse af forskellen i fysiske egenskaber faste stoffer, væsker og gasser, diskuteret tidligere, er en forklaring på denne forskel ikke kun i strukturen og relativ position partikler, men også i matematisk udtryk materiens egenskaber, tager studiet af fysik til et andet niveau.
Konsolidere viden om fysisk sans Konceptet, der undersøges, er tilvejebragt af en tabel over massefylden af stoffer. Et barn, der giver et svar på spørgsmålet: "Hvad betyder densiteten af et bestemt stof?", forstår, at dette er massen på 1 cm 3 (eller 1 m 3) af stoffet.
Spørgsmålet om tæthedsenheder kan rejses allerede på dette stadium. Det er nødvendigt at overveje måder at konvertere måleenheder til forskellige systemer nedtælling. Dette gør det muligt at slippe af med statisk tænkning og acceptere andre beregningssystemer i andre spørgsmål.
Bestemmelse af tæthed
Naturligvis kan studiet af fysik ikke være komplet uden at løse problemer. På dette stadium introduceres beregningsformler. i 7. klasses fysik, formentlig den første fysisk forhold størrelser for fyrene. Hun er givet Særlig opmærksomhed ikke kun fra at lære tæthedsbegreber, men også fra rent faktisk at lære at løse problemer.
Det er på dette stadium, at en algoritme til løsning af et fysisk beregningsproblem, en ideologi til anvendelse af grundlæggende formler, definitioner og love er fastlagt. Læreren forsøger at undervise i analysen af et problem, metoden til at søge efter det ukendte og det særlige ved at bruge måleenheder ved at bruge et sådant forhold som tæthedsformlen i fysik.
Eksempel på problemløsning
Eksempel 1
Bestem, hvilket stof en terning med en masse på 540 g og et rumfang på 0,2 dm 3 er lavet af.
ρ -? m = 540 g, V = 0,2 dm 3 = 200 cm 3
Analyse
Baseret på spørgsmålet om problemet forstår vi, at en tabel med tætheder af faste stoffer vil hjælpe os med at bestemme det materiale, hvorfra kuben er lavet.
Derfor bestemmer vi massefylden af stoffet. I tabellerne er denne værdi angivet i g/cm3, så volumen fra dm3 omregnes til cm3.
Løsning
Per definition: ρ = m: V.
Vi får: volumen, masse. Densiteten af et stof kan beregnes:
ρ = 540 g: 200 cm 3 = 2,7 g/cm 3, hvilket svarer til aluminium.
Svar: Terningen er lavet af aluminium.
Bestemmelse af andre mængder
Ved at bruge formlen til beregning af tæthed kan du bestemme andre fysiske mængder. Masse, volumen, lineære dimensioner af legemer forbundet med volumen beregnes let i problemer. Viden matematiske formler bestemmelse af areal og volumen geometriske former bruges i opgaver, som gør det muligt at forklare behovet for at studere matematik.
Eksempel 2
Bestem tykkelsen af kobberlaget, som en del med et overfladeareal på 500 cm 2 er belagt med, hvis det er kendt, at der blev brugt 5 g kobber til belægningen.
h - ? S = 500 cm 2, m = 5 g, ρ = 8,92 g/cm 3.
Analyse
Stofftæthedstabellen giver dig mulighed for at bestemme densiteten af kobber.
Lad os bruge formlen til at beregne tæthed. Denne formel indeholder stoffets volumen, hvorfra lineære dimensioner kan bestemmes.
Løsning
Per definition: ρ = m: V, men denne formel indeholder ikke den ønskede værdi, så vi bruger:
Ved at indsætte i hovedformlen får vi: ρ = m: Sh, hvorfra:
Lad os beregne: h = 5 g: (500 cm 2 x 8,92 g/cm 3) = 0,0011 cm = 11 mikron.
Svar: tykkelsen af kobberlaget er 11 mikron.
Eksperimentel bestemmelse af tæthed
Eksperimentel natur Fysisk videnskab demonstreret under laboratorieforsøg. På dette stadium erhverves færdighederne til at udføre eksperimenter og forklare deres resultater.
En praktisk opgave til at bestemme massefylden af et stof omfatter:
- Bestemmelse af væskedensitet. På dette stadium kan børn, der tidligere har brugt en gradueret cylinder, nemt bestemme tætheden af en væske ved hjælp af formlen.
- Bestemmelse af massefylden af et stof solid korrekte form. Denne opgave er der heller ikke tvivl om, da lignende beregningsproblemer og opnået erfaring med at måle volumener ved hjælp af de lineære dimensioner af legemer.
- Bestemmelse af massefylden af et fast stof uregelmæssig form. Når vi udfører denne opgave, bruger vi metoden til at bestemme volumenet af en uregelmæssigt formet krop ved hjælp af et bæger. Det er værd at huske igen på egenskaberne ved denne metode: et fast stofs evne til at fortrænge en væske, hvis volumen er lig med kroppens volumen. Problemet er så løst på standard måde.
Avancerede opgaver
Du kan komplicere opgaven ved at bede børnene om at identificere det stof, som kroppen er lavet af. Tabellen over densitet af stoffer, der anvendes i dette tilfælde, giver os mulighed for at henlede opmærksomheden på behovet for evnen til at arbejde med referenceinformation.
Når man beslutter sig eksperimentelle opgaver Det kræves, at eleverne har den nødvendige viden inden for anvendelsesområdet og omregning af måleenheder. Det er ofte det, der forårsager største antal fejl og mangler. Måske bør der afsættes mere tid til denne fase af at studere fysik; det giver dig mulighed for at sammenligne viden og forskningserfaring.
Bulkdensitet
Studiet af et rent stof er selvfølgelig interessant, men hvor ofte støder vi på det rene stoffer? I hverdagen vi støder på blandinger og legeringer. Hvordan skal man være i dette tilfælde? Koncept bulkdensitet vil ikke tillade eleverne at gøre typisk fejl og bruge gennemsnitlige tætheder af stoffer.
Det er yderst nødvendigt at afklare dette spørgsmål, for at give mulighed for at se og føle forskellen mellem densiteten af et stof og den volumetriske densitet er værd tidlige stadier. Forståelse af denne forskel er nødvendig i yderligere studier af fysik.
Denne forskel er ekstremt interessant i tilfælde af at tillade et barn at studere bulkdensitet afhængigt af komprimeringen af materialet og størrelsen af individuelle partikler (grus, sand osv.) under indledende forskningsaktiviteter.
Relativ tæthed af stoffer
At sammenligne egenskaberne af forskellige stoffer er ret interessant baseret på den relative tæthed af et stof - en af sådanne mængder.
Normalt bestemmes den relative massefylde af et stof i forhold til destilleret vand. Som forholdet mellem densiteten af et givet stof og densiteten af standarden, bestemmes denne værdi ved hjælp af et pyknometer. Men i skoleforløb Inden for naturvidenskab bruges denne information ikke; den er interessant til dybdegående undersøgelse (oftest valgfri).
Olympiade-niveauet for at studere fysik og kemi kan også berøre begrebet "relativ tæthed af et stof i forhold til brint." Det anvendes normalt på gasser. Til at bestemme relativ tæthed gas finde forhold Molar masse af den undersøgte gas til brug er ikke udelukket.
Instruktioner
Hvis det ikke er muligt nøjagtigt at måle en krops geometriske dimensioner, skal du bruge Arkimedes' lov. For at gøre dette skal du tage et fartøj, der har en skala (eller opdelinger) til måling, sænk objektet ned i vand (ind i selve fartøjet, udstyret med opdelinger). Det volumen, hvormed indholdet af beholderen vil stige, er volumenet af kroppen, der er nedsænket i det.
Hvis tætheden d og volumen V af et objekt er kendt, kan du altid finde dets masse ved at bruge formlen: m=V*d. Før du beregner masse, skal du samle alle måleenheder i ét system, f.eks internationalt system SI målinger.
Konklusionen fra ovenstående formler er som følger: For at opnå den ønskede værdi af masse, ved at kende tætheden og volumen, er det nødvendigt at gange værdien af kroppens volumen med værdien af densiteten af stoffet, hvorfra den er lavet.
Kilder:
- hvordan man finder masse
Masse legeme normalt bestemt eksperimentelt. For at gøre dette skal du tage en belastning, sætte den på en skala og få måleresultatet. Men når man beslutter sig fysiske problemer angivet i lærebøger, måling af masse iflg objektive grunde umuligt, men der er nogle data om kroppen. Ved at kende disse data kan du bestemme massen legeme indirekte ved beregning.
Instruktioner
Bemærk
Når du udfører beregningen ved hjælp af ovenstående formel, er det nødvendigt at indse, at på denne måde bestemmes hvilemassen af en given krop. Et interessant faktum er, at mange elementære partikler har en oscillerende masse, som afhænger af hastigheden af deres bevægelse. Hvis elementær partikel bevæger sig med kroppens hastighed, så er denne partikel masseløs (for eksempel en foton). Hvis hastigheden af en partikel er lavere end lysets hastighed, så kaldes en sådan partikel massiv.
Når man måler masse, bør man aldrig glemme, i hvilket system den givne masse vil blive givet. endeligt resultat. Det betyder, at i SI-systemet måles masse i kilogram, mens i GHS system masse måles i gram. Massen måles også i tons, centners, karat, pounds, ounces, poods og mange andre enheder afhængigt af land og kultur. I vores land, for eksempel, siden oldtiden blev masse målt i pudder, berkovets, zolotniks.
Kilder:
- vægt af betonplade
For eksempel skal du bruge mindst 15 kubikmeter til vinteren. meter birkebrænde.
Se efter tætheden af birkebrænde i opslagsbogen. Dette er: 650 kg/m3.
Beregn massen ved at erstatte værdierne i den samme vægtfyldeformel.
m = 650*15 = 9750 (kg)
Nu kan du, baseret på kroppens belastningskapacitet og kapacitet, bestemme typen køretøj og antallet af ture.
Video om emnet
Bemærk
Ældre mennesker er mere fortrolige med begrebet specifik tyngdekraft. Den specifikke massefylde af et stof er den samme som specifik vægt.
Der er situationer, hvor det er nødvendigt at beregne masse væsker indeholdt i enhver beholder. Dette kan også ske undervejs trænings session i laboratoriet, og ved løsning af et husstandsproblem, for eksempel ved reparation eller maling.
Instruktioner
Den enkleste metode er at ty til vejning. Vej først beholderen sammen med den, hæld derefter væsken i en anden beholder af passende størrelse og vej den tomme beholder. Og så er der kun tilbage at trække fra større værdi noget mindre, og du får. Selvfølgelig kan denne metode kun bruges, når der er tale om ikke-viskose væsker, som efter overløb praktisk talt ikke forbliver på væggene og bunden af den første beholder. Det er,