Kõik ehitusmaterjalide ehitus- ja tööomadused võib jagada mitmeks rühmaks. Loetleme need:
- füüsikalised omadused;
- termofüüsikaline;
- hüdrofüüsikaline;
- keemiline;
- mehaanilised.
Räägime kõigepealt sellest, millised on materjalide põhilised füüsikalised omadused.
Üks olulisemaid füüsikalisi omadusi on loomulikult tihedus, mis võib olla tõene ja keskmine.
Tõeline tihedus on defineeritud kui täiesti tiheda materjali (st materjali, milles normaalses loomulikus olekus ei esine tühimikke) massi ja ruumala suhet. Materjali tiheduse arvutamine(räägime muidugi tõelisest tihedusest) toimub järgmise valemi järgi:
Kus m on materjali mass (mõõdetuna grammides), Va on selle maht absoluutselt tihedas olekus (mõõdetuna cm3-des) ja ρ on tegelik tihedus (mõõdetuna g/cm3).
Tegelik tiheduse väärtus näitab, kui raske või kerge on materjali aluseks olev aine. Väärib märkimist, et selle valiku puhul on materjali tiheduse arvutamine ainult abistav, selle kindlaksmääramiseks kasutavad nad spetsiaalset seadet– mahumõõtur (teine nimi on Le Chatelier’ seade). Tegemist on sisuliselt mõõtesilindriga, millesse valatakse vesi või mõni muu vedelik, mis analüüsitava materjaliga keemiliselt ei reageeri. See toimib nii: uurimisprotsessi käigus purustatakse materjal väga peeneks, seejärel kaalutakse ja valatakse seejärel seadmesse, saades samal ajal andmed selle mahu kohta väljatõrjutud vedeliku tõttu. Ja seejärel arvutatakse ülaltoodud valemi abil otse materjali tihedus.
Ehitusmaterjalide tegelik tihedus võib oluliselt erineda: näiteks terasel on see 7,85 g/cm3, graniidil – 2,9 g/cm3, puidul – 1,6 g/cm3 (see väärtus on keskmine ja sõltub kasutatavast materjalist).
Teist tüüpi tihedus (ehitusmaterjalide keskmine tihedus) tähistab materjali mahuühiku massi selle loomulikus vormis (st koos tühimike - pooride ja pragudega).
Kuidas määratakse keskmine tihedus? Selle määramise valem on järgmine:
kus ρm on keskmine tihedus, m on materjali mass, Ve on materjali maht selle loomulikus vormis.
Materjali maht määratakse mitmel viisil - see sõltub proovi või toote kujust. Keskmine tiheduse väärtus ise varieerub jällegi üsna märkimisväärses vahemikus: 10-20 kg/m3 (vahtpolüstüreen) kuni 2500 g/cm3 (raske betoon). Põhimõtteliselt on suurema keskmise tihedusega materjale.
Ehitusmaterjalide keskmine tihedus sõltub järgmistest teguritest:
- materjali poorsuse kohta: kui poorsus on null, siis on keskmine tihedus võrdne tegeliku tihedusega ja kui poorsus suureneb, siis keskmine tihedus väheneb (pöördvõrdeline seos);
- materjali niiskusesisalduse kohta: mida suurem on keskmine tihedus, seda rohkem on ehitusmaterjalis vett (selle põhjal toimub materjali tiheduse arvutamine selle täielikul kuivamisel).
Paljud ehitusmaterjalide füüsikalised omadused (näiteks tugevus, soojusjuhtivus, veeimavus) saab täpselt teada nende keskmise tiheduse väärtuse põhjal.
Kirjeldades materjalide põhilised füüsikalised omadused, ei saa mainimata jätta ka poorsust, mis näitab, kui palju on materjali maht täidetud pooride ja pragude kujul. Arvutama ehitusmaterjalide poorsus saab teha järgmise valemi abil:
kus P on poorsus (%), Vpoor on uuritava materjali pooride maht, Ve on materjaliproovi maht selle loomulikul kujul.
Ehitusmaterjalide poorsust arvutatakse ka teiste valemite abil.
Ehituses kasutatavate materjalide poorsus varieerub üsna laias vahemikus. Näiteks klaasi, polümeeride ja metalli puhul on see 0%, graniidi puhul 0,2-0,8% ja soojusisolatsioonikrohvide poorsus ulatub 75% -ni.
Ehitusmaterjalide poorsus on avatud ja suletud. Need erinevad üksteisest selle poolest, et esimesel juhul on poorid avatud ja suhtlevad keskkonnaga ning teisel juhul on need suletud. Reeglina sisaldab sama materjal kahte tüüpi poore – nii suletud kui avatud. Poorsus avaldab mõnele märkimisväärset mõju ehitusmaterjalide tööomadused: näiteks helisummutavates materjalides tehakse heli neeldumise parandamiseks spetsiaalselt avatud poorid ja pind perforeeritud.
Materjalide füüsikalised põhiomadused ei piirdu tiheduse ja poorsusega - On olemas ka selline mõiste nagu "tühjus", mida kasutatakse, kui räägitakse spetsiaalselt loodud toodetest, mille sees on tühimikud (sellised tühimikud on keraamilistes tellistes). Mis puutub definitsiooni, siis tühjuse väärtus iseloomustab seda, mil määral on kõnealuse toote ruumala tühimikega täidetud.
See ei sõltu ainult selle suurusest, vaid ka ainest, millest keha koosneb. Seega on erinevatest ainetest valmistatud ühemahulised kehad erineva massiga ja vastupidi: erinevatest ainetest valmistatud sama massiga kehad on erineva ruumalaga.
Keha tihedus – massi ja mahu suhe
Näiteks 10 cm servaga raudkuubiku mass on 7,8 kg, samade mõõtmetega alumiiniumkuubiku mass 2,7 kg ja sama jääkuubiku mass on 0,9 kg. Antud aine massi ruumalaühiku kohta iseloomustavat suurust nimetatakse tiheduseks. Tihedus võrdub keha massi ja selle ruumala jagatisega, s.o.
ρ = m/V, kus ρ (loe “ro”) on keha tihedus, m on selle mass, V on ruumala.
Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis SI mõõdetakse tihedust kilogrammides kuupmeetri kohta (kg/m3); Sageli kasutatakse ka mittesüsteemseid mõõtühikuid, näiteks gramme kuupsentimeetri kohta (g/cm3). Ilmselgelt 1 kg/m3 = 0,001 g/cm3. Pange tähele, et ainete kuumutamisel nende tihedus väheneb või (harvemini) suureneb, kuid see muutus on nii tühine, et see jäetakse arvutustes tähelepanuta.
Tehkem reservatsioon, et gaaside tihedus ei ole konstantne; Rääkides gaasi tihedusest, peame tavaliselt silmas selle tihedust 0 kraadi Celsiuse järgi ja normaalsel atmosfäärirõhul (760 millimeetrit elavhõbedat).
Kehamassi ja mahu arvutamine
Igapäevaelus puutume sageli kokku erinevate kehade masside ja ruumalade arvutamise vajadusega. Seda saab mugavalt teha tiheduse abil.
Erinevate ainete tihedused määratakse tabelitest, näiteks vee tihedus on 1000 kg/m3, etüülalkoholi tihedus on 800 kg/m3.
Tiheduse definitsioonist järeldub, et keha mass on võrdne selle tiheduse ja ruumala korrutisega. Keha ruumala on võrdne massi ja tiheduse jagatisega. Seda kasutatakse arvutustes:
m = ρ*V; või V = m/p;
gdn m on antud keha mass, ρ on selle tihedus, V on keha ruumala.
Vaatame sellise arvutuse näidet
Tühja klaasi mass on m1 = 200 g. Kui valate sinna vett, siis on selle mass m2 = 400 g. Millise massi saab see klaas, kui valate sama koguse (mahu järgi) elavhõbedat?
Lahendus. Leiame valatud vee massi. See võrdub veeklaasi massi ja tühja klaasi massi vahega:
mvesi = m2- m1 = 400 g 200 g = 200 g.
Leiame selle vee mahu:
V = m / ρw = 200 g / 1 g/cm3 = 200 cm3 (vee p tihedus).
Leiame elavhõbeda massi selles mahus:
mрт = ρртV = 13,6 g/cm3 * * 200 cm3 = 2720 g.
Leiame vajaliku massi:
m = mрт + m1 = 2720 g + 200 g = 2920 g.
Vastus: Elavhõbedaklaasi mass on 2920 grammi.
Vaatleme keerukamat arvutusnäidet
Kahest metallist koosnev valuplokk tihedustega ρ1 ja ρ2 on massiga m ja ruumalaga V. Määrake nende metallide maht valuplokis.
Lahendus. Olgu V1 esimese metalli ruumala, V2 teise metalli ruumala. Siis V1 + V2 = V; V1 = V V2; ρ1V1 + p2V2 = ρ1V1 + ρ2 (V V1) = m
Ainete tiheduse uurimine algab gümnaasiumi füüsikakursusel. Seda kontseptsiooni peetakse fundamentaalseks molekulaarkineetilise teooria põhialuste edasisel esitamisel füüsika ja keemia kursustel. Aine ehituse ja uurimismeetodite uurimise eesmärgiks võib eeldada maailma kohta teaduslike ideede kujundamist.
Füüsika annab esialgseid ideid ühtse maailmapildi kohta. 7. klass uurib aine tihedust, tuginedes kõige lihtsamatele ideedele uurimismeetodite, füüsikaliste mõistete ja valemite praktilise rakendamise kohta.
Füüsikalised uurimismeetodid
Teadupärast eristatakse loodusnähtuste uurimise meetoditest vaatlust ja katset. Nad õpetavad loodusnähtusi jälgima põhikoolis: teevad lihtsaid mõõtmisi ja peavad sageli looduskalendrit. Need õppevormid võivad viia lapse vajaduseni uurida maailma, võrrelda vaadeldud nähtusi ja tuvastada põhjuse-tagajärje seoseid.
Kuid alles täielikult läbi viidud eksperiment annab noorele teadlasele vahendid looduse saladuste paljastamiseks. Eksperimenteerimis- ja uurimisoskuste arendamine toimub praktilistes tundides ja laboritööde käigus.
Füüsikakursuse katse läbiviimine algab selliste füüsikaliste suuruste määratlusega nagu pikkus, pindala, ruumala. Sel juhul luuakse seos matemaatiliste (lapse jaoks üsna abstraktsete) ja füüsiliste teadmiste vahel. Lapse kogemusele apelleerimine ja talle pikka aega teadaolevate faktide arvestamine teaduslikust vaatenurgast aitab kaasa temas vajaliku pädevuse kujunemisele. Sel juhul on õppimise eesmärk soov iseseisvalt uusi asju mõista.
Tiheduse uuring
Probleemipõhise õpetamismeetodi kohaselt saab tunni alguses küsida tuntud mõistatuse: "Kumb on raskem: kilogramm kohevust või kilogramm malmi?" Muidugi saavad 11-12-aastased kergesti vastata küsimusele, mida nad teavad. Kuid küsimuse olemuse, selle eripära paljastamise võime poole pöördudes viib tiheduse mõisteni.
Aine tihedus on mass ruumalaühiku kohta. Tavaliselt õpikutes või teatmeväljaannetes esitatud tabel võimaldab hinnata ainete erinevusi, aga ka aine koondseisundeid. Eelnevalt käsitletud märke tahkete ainete, vedelike ja gaaside füüsikaliste omaduste erinevusest, selle erinevuse selgitus mitte ainult osakeste struktuuris ja suhtelises paigutuses, vaid ka aine omaduste matemaatilises väljenduses. füüsika teisele tasemele.
Ainete tiheduse tabel võimaldab teil koondada teadmisi uuritava mõiste füüsikalise tähenduse kohta. Laps, vastates küsimusele: "Mida tähendab teatud aine tihedus?", saab aru, et see on 1 cm 3 (või 1 m 3) aine mass.
Tihedusühikute küsimuse võib tõstatada juba selles etapis. Tuleb kaaluda võimalusi mõõtühikute teisendamiseks erinevates võrdlussüsteemides. See võimaldab vabaneda staatilisest mõtlemisest ja aktsepteerida muid arvutussüsteeme muudes küsimustes.
Tiheduse määramine
Loomulikult ei saa füüsikaõpe olla täielik ilma probleeme lahendamata. Selles etapis tutvustatakse arvutusvalemeid. 7. klassi füüsikas on see laste jaoks ilmselt esimene suuruste füüsiline seos. Erilist tähelepanu pööratakse sellele mitte ainult tiheduse mõistete uurimise tõttu, vaid ka probleemide lahendamise õpetamismeetodite tõttu.
Just selles etapis pannakse paika füüsikalise arvutusprobleemi lahendamise algoritm, põhivalemite, definitsioonide ja seaduste rakendamise ideoloogia. Õpetaja püüab õpetada probleemi analüüsi, tundmatu otsimise meetodit ja mõõtühikute kasutamise iseärasusi, kasutades sellist seost nagu füüsikas tihedusvalem.
Näide probleemi lahendamisest
Näide 1
Määrake, millisest ainest on valmistatud kuubik massiga 540 g ja mahuga 0,2 dm 3.
ρ -? m = 540 g, V = 0,2 dm 3 = 200 cm 3
Analüüs
Probleemi küsimuse põhjal saame aru, et tahkete ainete tiheduste tabel aitab meil määrata materjali, millest kuubik on valmistatud.
Seetõttu määrame aine tiheduse. Tabelites on see väärtus antud g/cm3, seega teisendatakse ruumala dm3-st cm3-ks.
Lahendus
Definitsiooni järgi: ρ = m: V.
Meile antakse: maht, mass. Aine tiheduse saab arvutada:
ρ = 540 g: 200 cm 3 = 2,7 g/cm 3, mis vastab alumiiniumile.
Vastus: Kuubik on valmistatud alumiiniumist.
Muude koguste määramine
Tiheduse arvutamise valemi kasutamine võimaldab määrata muid füüsikalisi suurusi. Massi, ruumala, ruumalaga seotud kehade lineaarmõõtmeid on ülesannetes hõlpsasti arvutada. Ülesannetes kasutatakse geomeetriliste kujundite pindala ja ruumala määramise matemaatiliste valemite tundmist, mis aitab selgitada matemaatika õppimise vajadust.
Näide 2
Määrake vasekihi paksus, millega kaetakse 500 cm 2 pindalaga detail, kui on teada, et katmiseks kasutati 5 g vaske.
h - ? S = 500 cm 2, m = 5 g, ρ = 8,92 g/cm 3.
Analüüs
Aine tiheduse tabel võimaldab teil määrata vase tiheduse.
Kasutame tiheduse arvutamiseks valemit. See valem sisaldab aine mahtu, millest saab määrata lineaarsed mõõtmed.
Lahendus
Definitsiooni järgi: ρ = m: V, kuid see valem ei sisalda soovitud väärtust, seega kasutame:
Asendades põhivalemisse, saame: ρ = m: Sh, millest:
Arvutame: h = 5 g: (500 cm 2 x 8,92 g/cm 3) = 0,0011 cm = 11 mikronit.
Vastus: vasekihi paksus on 11 mikronit.
Tiheduse katseline määramine
Füüsikateaduse eksperimentaalset olemust demonstreeritakse laborikatsete kaudu. Selles etapis omandatakse katsete läbiviimise ja nende tulemuste selgitamise oskused.
Praktiline ülesanne aine tiheduse määramiseks hõlmab:
- Vedeliku tiheduse määramine. Selles etapis saavad varem gradueeritud silindrit kasutanud lapsed valemi abil hõlpsasti vedeliku tihedust määrata.
- Korrapärase kujuga tahke keha tiheduse määramine. See ülesanne ei tekita ka kahtlust, kuna sarnaseid arvutusprobleeme on juba kaalutud ja kogemusi on saadud ruumalade mõõtmisel kehade lineaarmõõtmete alusel.
- Ebakorrapärase kujuga tahke aine tiheduse määramine. Selle ülesande täitmisel kasutame keeduklaasi abil ebakorrapärase kujuga keha mahu määramise meetodit. Tasub veel kord meelde tuletada selle meetodi tunnuseid: tahke aine võimet välja tõrjuda vedelikku, mille maht on võrdne keha mahuga. Seejärel lahendatakse probleem tavalisel viisil.
Täiustatud ülesanded
Ülesande saab keerulisemaks muuta, kui palute lastel tuvastada aine, millest keha on valmistatud. Antud juhul kasutatavate ainete tiheduse tabel võimaldab juhtida tähelepanu viiteteabega töötamise oskuse vajadusele.
Eksperimentaalsete ülesannete lahendamisel nõutakse õpilastelt vajalikku teadmiste hulka mõõtühikute kasutamise ja teisendamise valdkonnas. See põhjustab sageli kõige rohkem vigu ja väljajätmisi. Võib-olla tuleks sellele füüsikaõpingute etapile pühendada rohkem aega, see võimaldab võrrelda teadmisi ja uurimiskogemust.
Puistetiheduse
Puhta aine uurimine on muidugi huvitav, kuid kui sageli leitakse puhtaid aineid? Igapäevaelus kohtame segusid ja sulameid. Kuidas sel juhul olla? Puistetiheduse kontseptsioon takistab õpilastel tegemast tavalist viga, kasutades ainete keskmist tihedust.
See küsimus on äärmiselt vajalik, et anda võimalus näha ja tunda erinevust aine tiheduse ja puistetiheduse vahel on seda väärt juba varajases staadiumis. Selle erinevuse mõistmine on vajalik füüsika edasisel uurimisel.
See erinevus on äärmiselt huvitav juhul, kui lubada lapsel esmasel uurimistegevusel uurida puistetihedust sõltuvalt materjali tihedusest ja üksikute osakeste (kruus, liiv jne) suurusest.
Ainete suhteline tihedus
Erinevate ainete omaduste võrdlemine on aine suhtelise tiheduse põhjal üsna huvitav – üks sellistest suurustest.
Tavaliselt määratakse aine suhteline tihedus destilleeritud vee suhtes. Antud aine tiheduse ja standardi tiheduse suhtena määratakse see väärtus püknomeetri abil. Kuid seda teavet ei kasutata kooli loodusteaduste kursusel, see on huvitav süvaõppeks (enamasti vabatahtlik).
Füüsika ja keemia õppimise olümpiaaditase võib puudutada ka mõistet "aine suhteline tihedus vesiniku suhtes". Tavaliselt rakendatakse seda gaasidele. Gaasi suhtelise tiheduse määramiseks ei välistata uuritava gaasi molaarmassi ja kasutuse suhet.
Antud on tabel vedelike tiheduse kohta erinevatel temperatuuridel ja atmosfäärirõhul kõige tavalisemate vedelike puhul. Tabelis olevad tiheduse väärtused vastavad näidatud temperatuuridele, andmete interpoleerimine on lubatud.
Paljud ained võivad olla vedelas olekus. Vedelikud on erineva päritoluga ja erineva koostisega ained, millel on voolavus, nad on võimelised teatud jõudude mõjul oma kuju muutma. Vedeliku tihedus on vedeliku massi ja selle mahu suhe.
Vaatame mõne vedeliku tiheduse näiteid. Esimene aine, mis sõna "vedelik" kuuldes meelde tuleb, on vesi. Ja see pole sugugi juhuslik, sest vesi on planeedil kõige levinum aine ja seetõttu võib seda võtta ideaalina.
Võrdub 1000 kg/m 3 destilleeritud ja 1030 kg/m 3 merevee puhul. Kuna see väärtus on tihedalt seotud temperatuuriga, väärib märkimist, et see “ideaalne” väärtus saadi +3,7°C juures. Keeva vee tihedus on veidi väiksem – see on 958,4 kg/m 3 100°C juures. Vedelike kuumutamisel nende tihedus tavaliselt väheneb.
Vee tihedus on väärtuselt sarnane erinevate toiduainetega. Need on sellised tooted nagu: äädikalahus, vein, 20% koor ja 30% hapukoor. Mõned tooted osutuvad tihedamaks, näiteks munakollane - selle tihedus on 1042 kg/m3. Veest tihedamad on: ananassimahl - 1084 kg/m3, viinamarjamahl - kuni 1361 kg/m3, apelsinimahl - 1043 kg/m3, Coca-Cola ja õlu - 1030 kg/m3.
Paljud ained on vähem tihedad kui vesi. Näiteks alkoholid on palju kergemad kui vesi. Nii et tihedus on 789 kg / m3, butüül - 810 kg / m3, metüül - 793 kg / m3 (temperatuuril 20 ° C). Teatud tüüpi kütusel ja õlil on veelgi madalamad tihedusväärtused: õli - 730-940 kg/m3, bensiin - 680-800 kg/m3. Petrooleumi tihedus on umbes 800 kg/m3, - 879 kg/m3, kütteõli - kuni 990 kg/m3.
| Vedelik | temperatuur, °C |
vedeliku tihedus, kg/m3 |
|---|---|---|
| Aniliin | 0…20…40…60…80…100…140…180 | 1037…1023…1007…990…972…952…914…878 |
| (GOST 159-52) | -60…-40…0…20…40…80…120 | 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011 |
| Atsetoon C3H6O | 0…20 | 813…791 |
| Kana munavalge | 20 | 1042 |
| 20 | 680-800 | |
| 7…20…40…60 | 910…879…858…836 | |
| Broom | 20 | 3120 |
| Vesi | 0…4…20…60…100…150…200…250…370 | 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5 |
| Merevesi | 20 | 1010-1050 |
| Vesi on raske | 10…20…50…100…150…200…250 | 1106…1105…1096…1063…1017…957…881 |
| Viin | 0…20…40…60…80 | 949…935…920…903…888 |
| Kangendatud vein | 20 | 1025 |
| Kuiv vein | 20 | 993 |
| Gaasiõli | 20…60…100…160…200…260…300 | 848…826…801…761…733…688…656 |
| 20…60…100…160…200…240 | 1260…1239…1207…1143…1090…1025 | |
| GTF (jahutusvedelik) | 27…127…227…327 | 980…880…800…750 |
| Dauterm | 20…50…100…150…200 | 1060…1036…995…953…912 |
| Kana munakollane | 20 | 1029 |
| Karboraan | 27 | 1000 |
| 20 | 802-840 | |
| Lämmastikhape HNO 3 (100%) | -10…0…10…20…30…40…50 | 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459 |
| Palmitiinhape C16H32O2 (konts.) | 62 | 853 |
| Väävelhape H 2 SO 4 (konts.) | 20 | 1830 |
| Vesinikkloriidhape HCl (20%) | 20 | 1100 |
| Äädikhape CH 3 COOH (konts.) | 20 | 1049 |
| Konjak | 20 | 952 |
| Kreosoot | 15 | 1040-1100 |
| 37 | 1050-1062 | |
| Ksüleen C 8 H 10 | 20 | 880 |
| vasksulfaat (10%) | 20 | 1107 |
| vasksulfaat (20%) | 20 | 1230 |
| Kirsiliköör | 20 | 1105 |
| Kütteõli | 20 | 890-990 |
| Pähklivõi | 15 | 911-926 |
| Masinaõli | 20 | 890-920 |
| Mootoriõli T | 20 | 917 |
| Oliiviõli | 15 | 914-919 |
| (rafineeritud) | -20…20…60…100…150 | 947…926…898…871…836 |
| Mesi (dehüdreeritud) | 20 | 1621 |
| Metüülatsetaat CH 3 COOCH 3 | 25 | 927 |
| 20 | 1030 | |
| Kondenspiim suhkruga | 20 | 1290-1310 |
| Naftaleen | 230…250…270…300…320 | 865…850…835…812…794 |
| Õli | 20 | 730-940 |
| Kuivatav õli | 20 | 930-950 |
| Tomatipasta | 20 | 1110 |
| Keedetud melass | 20 | 1460 |
| Tärklise siirup | 20 | 1433 |
| PUB | 20…80…120…200…260…340…400 | 990…961…939…883…837…769…710 |
| Õlu | 20 | 1008-1030 |
| PMS-100 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 967…934…917…901…884…850…834…817 |
| PES-5 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 998…971…957…943…929…902…888…874 |
| Õunakaste | 0 | 1056 |
| (10%) | 20 | 1071 |
| Lauasoola lahus vees (20%) | 20 | 1148 |
| Suhkrulahus vees (küllastunud) | 0…20…40…60…80…100 | 1314…1333…1353…1378…1405…1436 |
| elavhõbe | 0…20…100…200…300…400 | 13596…13546…13350…13310…12880…12700 |
| Süsinikdisulfiid | 0 | 1293 |
| Silikoon (dietüülpolüsiloksaan) | 0…20…60…100…160…200…260…300 | 971…956…928…900…856…825…779…744 |
| Õunasiirup | 20 | 1613 |
| Tärpentin | 20 | 870 |
| (rasvasisaldus 30-83%) | 20 | 939-1000 |
| Vaik | 80 | 1200 |
| Kivisöetõrv | 20 | 1050-1250 |
| apelsinimahl | 15 | 1043 |
| Viinamarjamahl | 20 | 1056-1361 |
| Greibimahl | 15 | 1062 |
| Tomatimahl | 20 | 1030-1141 |
| õunamahl | 20 | 1030-1312 |
| Amüülalkohol | 20 | 814 |
| Butüülalkohol | 20 | 810 |
| Isobutüülalkohol | 20 | 801 |
| Isopropüülalkohol | 20 | 785 |
| Metüülalkohol | 20 | 793 |
| Propüülalkohol | 20 | 804 |
| Etüülalkohol C 2 H 5 OH | 0…20…40…80…100…150…200 | 806…789…772…735…716…649…557 |
| Naatrium-kaaliumsulam (25% Na) | 20…100…200…300…500…700 | 872…852…828…803…753…704 |
| Plii-vismuti sulam (45% Pb) | 130…200…300…400…500..600…700 | 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880 |
| vedel | 20 | 1350-1530 |
| Vadak | 20 | 1027 |
| Tetrakresüüloksüsilaan (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si | 10…20…60…100…160…200…260…300…350 | 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858 |
| Tetraklorobifenüül C12H6Cl4 (arokloor) | 30…60…150…250…300 | 1440…1410…1320…1220…1170 |
| 0…20…50…80…100…140 | 886…867…839…810…790…744 | |
| Diislikütus | 20…40…60…80…100 | 879…865…852…838…825 |
| Karburaatori kütus | 20 | 768 |
| Mootorikütus | 20 | 911 |
| RT kütus | 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648 | |
| Kütus T-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685 |
| T-2 kütus | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637 |
| T-6 kütus | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713 |
| T-8 kütus | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660 |
| Kütus TS-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650 |
| Süsiniktetrakloriid (CTC) | 20 | 1595 |
| Urotopiin C6H12N2 | 27 | 1330 |
| Fluorobenseen | 20 | 1024 |
| Klorobenseen | 20 | 1066 |
| Etüülatsetaat | 20 | 901 |
| Etüülbromiid | 20 | 1430 |
| Etüüljodiid | 20 | 1933 |
| Etüülkloriid | 0 | 921 |
| Eeter | 0…20 | 736…720 |
| Harpiuse eeter | 27 | 1100 |
Madala tihedusega indikaatoreid iseloomustavad sellised vedelikud nagu: tärpentin 870 kg/m 3,
Asetame kaalule sama mahuga rauast ja alumiiniumist silindrid. Kaalude tasakaal on rikutud. Miks?
Tasakaalustamatus tähendab, et kehade massid ei ole ühesugused. Rauasilindri mass on suurem kui alumiiniumsilindri mass. Kuid silindrite mahud on võrdsed. See tähendab, et raua ruumalaühiku (1 cm3 või 1 m3) mass on suurem kui alumiiniumil.
Mahuühikus sisalduva aine massi nimetatakse aine tihedus.
Tiheduse leidmiseks peate jagama aine massi selle mahuga. Tihedus on tähistatud kreeka tähega ρ (ro). Siis
tihedus = mass/ruumala,
ρ = m/V .
SI tiheduse ühik on 1 kg/m3. Erinevate ainete tihedused määratakse eksperimentaalselt ja on esitatud tabelis:
| Aine | ρ, kg/m3 | ρ, g/cm3 |
|---|---|---|
| Aine tahkes olekus temperatuuril 20 °C | ||
| Osmium | 22600 | 22,6 |
| Iriidium | 22400 | 22,4 |
| Plaatina | 21500 | 21,5 |
| Kuldne | 19300 | 19,3 |
| Plii | 11300 | 11,3 |
| Hõbedane | 10500 | 10,5 |
| Vask | 8900 | 8,9 |
| Messing | 8500 | 8,5 |
| Teras, raud | 7800 | 7,8 |
| Tina | 7300 | 7,3 |
| Tsink | 7100 | 7,1 |
| Malm | 7000 | 7,0 |
| Korund | 4000 | 4,0 |
| Alumiiniumist | 2700 | 2,7 |
| Marmor | 2700 | 2,7 |
| Akna klaas | 2500 | 2,5 |
| Portselan | 2300 | 2,3 |
| Betoon | 2300 | 2,3 |
| Lauasool | 2200 | 2,2 |
| Telliskivi | 1800 | 1,8 |
| Pleksiklaas | 1200 | 1,2 |
| Capron | 1100 | 1,1 |
| Polüetüleen | 920 | 0,92 |
| Parafiin | 900 | 0,90 |
| Jää | 900 | 0,90 |
| tamm (kuiv) | 700 | 0,70 |
| Mänd (kuiv) | 400 | 0,40 |
| Kork | 240 | 0,24 |
| Vedelik temperatuuril 20 °C | ||
| elavhõbe | 13600 | 13,60 |
| Väävelhape | 1800 | 1,80 |
| Glütserool | 1200 | 1,20 |
| Merevesi | 1030 | 1,03 |
| Vesi | 1000 | 1,00 |
| Päevalilleõli | 930 | 0,93 |
| Masinaõli | 900 | 0,90 |
| Petrooleum | 800 | 0,80 |
| Alkohol | 800 | 0,80 |
| Õli | 800 | 0,80 |
| Atsetoon | 790 | 0,79 |
| Eeter | 710 | 0,71 |
| Bensiin | 710 | 0,71 |
| Vedel tina (at t= 400 °C) | 6800 | 6,80 |
| Vedel õhk (at t= -194 °C) | 860 | 0,86 |
| Gaas 20 °C juures | ||
| Kloor | 3,210 | 0,00321 |
| Süsinikoksiid (IV) (süsinikdioksiid) | 1,980 | 0,00198 |
| Hapnik | 1,430 | 0,00143 |
| Õhk | 1,290 | 0,00129 |
| Lämmastik | 1,250 | 0,00125 |
| Süsinik(II)monooksiid (süsinikmonooksiid) | 1,250 | 0,00125 |
| Maagaas | 0,800 | 0,0008 |
| Veeaur (at t= 100 °C) | 0,590 | 0,00059 |
| Heelium | 0,180 | 0,00018 |
| Vesinik | 0,090 | 0,00009 |
Kuidas mõista, et vee tihedus on ρ = 1000 kg/m3? Vastus sellele küsimusele tuleneb valemist. Vee mass mahus V= 1 m 3 on võrdne m= 1000 kg.
Tiheduse valemist aine mass
m = ρ V.
Kahest võrdse ruumalaga kehast on suurema ainetihedusega kehal suurem mass.
Võrreldes raua ρ f = 7800 kg/m 3 ja alumiiniumi ρ al = 2700 kg/m 3 tihedusi, saame aru, miks katses osutus raudsilindri mass suuremaks kui raudsilindri mass. sama maht.
Kui keha ruumala mõõdetakse cm 3 , siis on kehamassi määramiseks mugav kasutada tiheduse väärtust ρ, väljendatuna g/cm 3 .
Teisendame näiteks vee tiheduse kg/m3 väärtuseks g/cm3:
ρ in = 1000 kg/m 3 = 1000 \(\frac(1000~g)(1000000~cm^(3))\) = 1 g/cm3.
Seega on mis tahes aine tiheduse arvväärtus, väljendatuna g/cm 3 , 1000 korda väiksem selle arvulisest väärtusest kg/m 3 .
Aine tiheduse valem ρ = m/V kasutatakse homogeensete, s.o ühest ainest koosnevate kehade jaoks. Need on kehad, millel ei ole õhuõõnsusi või mis ei sisalda muude ainete lisandeid. Aine puhtust hinnatakse mõõdetud tiheduse järgi. Kas kullakangi sisse on lisatud näiteks odavat metalli?
Reeglina on tahkes olekus aine tihedus suurem kui vedelas olekus. Erandiks sellest reeglist on jää ja vesi, mis koosnevad H 2 O molekulidest.Jää tihedus on ρ = 900 kg 3, vee tihedus on ρ = 1000 kg 3. Jää tihedus on väiksem kui vee tihedus, mis näitab molekulide vähem tihedat pakkimist (st suuremaid vahemaid nende vahel) aine tahkes olekus (jää) kui vedelas olekus (vesi). Tulevikus kohtate vee omadustes muid väga huvitavaid kõrvalekaldeid (anomaaliaid).
Maa keskmine tihedus on ligikaudu 5,5 g/cm 3 . See ja teised teadusele teadaolevad faktid võimaldasid teha mõningaid järeldusi Maa ehituse kohta. Maakoore keskmine paksus on umbes 33 km. Maakoor koosneb peamiselt pinnasest ja kivimitest. Maakoore keskmine tihedus on 2,7 g/cm 3 ja vahetult maakoore all olevate kivimite tihedus 3,3 g/cm 3 . Kuid mõlemad väärtused on alla 5,5 g/cm 3, s.o. väiksemad kui Maa keskmine tihedus. Sellest järeldub, et maakera sügavustes paikneva aine tihedus on suurem kui Maa keskmine tihedus. Teadlased viitavad sellele, et Maa keskel ulatub aine tihedus 11,5 g / cm 3 -ni, see tähendab, et see läheneb plii tihedusele.
Inimkeha kudede keskmine tihedus on 1036 kg/m3, vere tihedus (at t= 20 °C) - 1050 kg/m3.
Puidul on madal tihedus (2 korda väiksem kui korgil) balsa. Sellest valmistatakse parved ja päästevööd. Kuubal kasvab puu Eshinomena ogakarvaline, mille puidu tihedus on 25 korda väiksem kui vee tihedus, st ρ ≈ 0,04 g/cm 3 . Väga kõrge puidutihedus ussipuu. Puu vajub vette nagu kivi.
Lõpuks Archimedese legend.
Juba kuulsa Vana-Kreeka teadlase Archimedese eluajal tekkisid tema kohta legendid, mille põhjuseks olid tema kaasaegsed hämmastama pannud leiutised. Üks legende räägib, et Syracusa kuningas Heron II palus mõtlejal kindlaks teha, kas tema kroon on valmistatud puhtast kullast või segas juveliir sellesse märkimisväärse koguse hõbedat. Muidugi pidi kroon terveks jääma. Archimedesel polnud krooni massi määramine keeruline. Palju keerulisem oli krooni mahu täpne mõõtmine, et arvutada välja selle metalli tihedus, millest see valati, ja teha kindlaks, kas tegemist on puhta kullaga. Raskus seisnes selles, et see oli vale kujuga!
Ühel päeval läks krooni mõtetesse süvenenud Archimedes vanni, kus tal tuli geniaalne idee. Krooni mahtu saab määrata, mõõtes selle poolt väljatõrjutud vee mahtu (teate seda ebakorrapärase kujuga keha mahu mõõtmise meetodit). Olles kindlaks teinud krooni mahu ja selle massi, arvutas Archimedes välja aine tiheduse, millest juveliir krooni valmistas.
Nagu legend ütleb, osutus krooni aine tihedus puhta kulla tihedusest väiksemaks ja ebaaus juveliir tabati pettusega.
Loe rohkem
| ← Missa. Massiühik | ... → |