Laveste tetthet. Hvordan og på hvilken måte måles tetthet?

Tetthet kalles vanligvis en fysisk størrelse som bestemmer forholdet mellom massen til en gjenstand, et stoff eller en væske og volumet den opptar i rommet. La oss snakke om hva tetthet er, hvordan tettheten til en kropp og et stoff er forskjellig, og hvordan (ved å bruke hvilken formel) for å finne tetthet i fysikk.

Typer av tetthet

Det bør presiseres at tetthet kan deles inn i flere typer.

Avhengig av objektet som studeres:

Tettheten til en kropp - for homogene kropper - er det direkte forholdet mellom massen til et legeme og dets volum okkupert i rommet.
Tettheten til et stoff er tettheten til legemer som består av dette stoffet. Tettheten av stoffer er konstant. Det er spesielle tabeller som indikerer tettheten til forskjellige stoffer. For eksempel er tettheten til aluminium 2,7 * 103 kg/m3. Når vi kjenner tettheten til aluminium og massen til kroppen som er laget av den, kan vi beregne volumet til denne kroppen. Eller, når vi vet at kroppen består av aluminium og vet volumet til denne kroppen, kan vi enkelt beregne massen. Vi skal se på hvordan vi finner disse mengdene litt senere, når vi utleder en formel for beregning av tetthet.
Hvis en kropp består av flere stoffer, er det nødvendig å beregne tettheten til delene for hvert stoff separat for å bestemme dens tetthet. Denne tettheten kalles kroppens gjennomsnittlige tetthet.

Avhengig av porøsiteten til stoffet som kroppen består av:

Ekte tetthet er tettheten som beregnes uten å ta hensyn til hulrom i kroppen.
Egenvekt – eller tilsynelatende tetthet – er den som beregnes under hensyntagen til hulrommene i en kropp som består av en porøs eller smuldrende substans.

Så hvordan finner du tetthet?

Formel for beregning av tetthet

Formelen for å finne tettheten til en kropp er som følger:

p = m / V, hvor p er tettheten til stoffet, m er massen til kroppen, V er volumet til kroppen i rommet.

Hvis vi beregner tettheten til en bestemt gass, vil formelen se slik ut:

p = M / V m p - gasstetthet, M - molar masse av gass, V m - molar volum, som under normale forhold er 22,4 l/mol.

Eksempel: massen til et stoff er 15 kg, det opptar 5 liter. Hva er tettheten til stoffet?

Løsning: bytt inn verdiene i formelen

p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Svar: tettheten av stoffet er 3 kg/l

Tetthetsenheter

I tillegg til å vite hvordan du finner tettheten til en kropp og et stoff, må du også kjenne til måleenhetene for tetthet.

For faste stoffer - kg/m 3, g/cm 3
For væsker - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3
For gasser - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3

Du kan lese mer om tetthetsenheter i vår artikkel.

Hvordan finne tetthet hjemme

For å finne tettheten til en kropp eller et stoff hjemme, trenger du:

Vekter;
Centimeter hvis kroppen er solid;
Et kar hvis du vil måle tettheten til en væske.

For å finne tettheten til en kropp hjemme, må du måle volumet ved hjelp av en centimeter eller kar, og deretter sette kroppen på skalaen. Hvis du måler tettheten til en væske, sørg for å trekke fra massen til beholderen som du helte væsken i før du gjør beregningene dine. Det er mye vanskeligere å beregne tettheten av gasser hjemme, vi anbefaler å bruke ferdige tabeller som allerede indikerer tettheten til forskjellige gasser.

Alt rundt oss består av forskjellige stoffer. Skip og badehus er bygget av tre, strykejern og barnesenger er laget av jern, dekk på hjul og viskelær på blyanter er laget av gummi. Og forskjellige gjenstander har forskjellig vekt - hvem som helst av oss kan lett bære en saftig moden melon fra markedet, men vi må svette over en vekt av samme størrelse.

Alle husker den berømte vitsen: «Hvilken er tyngre? En kilo negler eller en kilo lo? Vi vil ikke lenger falle for dette barnslige trikset, vi vet at vekten på begge vil være den samme, men volumet vil være vesentlig forskjellig. Så hvorfor skjer dette? Hvorfor har ulike kropper og stoffer ulik vekt med samme størrelse? Eller omvendt, samme vekt med forskjellige størrelser? Det er åpenbart noen karakteristikk på grunn av hvilke stoffer som er så forskjellige fra hverandre. I fysikk kalles denne egenskapen materiens tetthet og undervises i syvende klasse.

Tetthet av et stoff: definisjon og formel

Definisjonen av tettheten til et stoff er som følger: tetthet viser hva massen til et stoff er i en volumenhet, for eksempel i én kubikkmeter. Så tettheten av vann er 1000 kg/m3, og isen er 900 kg/m3, som er grunnen til at isen er lettere og ligger på toppen av reservoarene om vinteren. Det vil si, hva viser materietettheten oss i dette tilfellet? En istetthet på 900 kg/m3 betyr at en isbit med sider på 1 meter veier 900 kg. Og formelen for å bestemme tettheten til et stoff er som følger: tetthet = masse/volum. Mengdene som er inkludert i dette uttrykket er utpekt som følger: masse - m, volum av kroppen - V, og tetthet er betegnet med bokstaven ρ (gresk bokstav "rho"). Og formelen kan skrives som følger:

Hvordan finne tettheten til et stoff

Hvordan finne eller beregne tettheten til et stoff? For å gjøre dette må du vite kroppsvolum og kroppsvekt. Det vil si at vi måler stoffet, veier det, og deretter erstatter vi de oppnådde dataene i formelen og finner verdien vi trenger. Og hvordan tettheten til et stoff måles, fremgår tydelig av formelen. Det måles i kilo per kubikkmeter. Noen ganger bruker de også en verdi som gram per kubikkcentimeter. Å konvertere en verdi til en annen er veldig enkelt. 1 g = 0,001 kg, og 1 cm3 = 0,000001 m3. Følgelig er 1 g/(cm)^3 =1000 kg/m^3. Det bør også huskes at tettheten til et stoff er forskjellig i forskjellige aggregeringstilstander. Det vil si i fast, flytende eller gassform. Tettheten av faste stoffer er oftest høyere enn tettheten til væsker og mye høyere enn tettheten til gasser. Kanskje et veldig nyttig unntak for oss er vann, som, som vi allerede har vurdert, veier mindre i fast tilstand enn i flytende tilstand. Det er på grunn av denne merkelige egenskapen til vann at liv er mulig på jorden. Livet på planeten vår, som vi vet, oppsto fra havene. Og hvis vann oppførte seg som alle andre stoffer, så ville vannet i hav og hav fryse gjennom, isen, som var tyngre enn vann, ville synke til bunnen og ligge der uten å smelte. Og bare ved ekvator, i en liten vannsøyle, ville det eksistere liv i form av flere arter av bakterier. Så vi kan si takk til vannet for vår eksistens.

Hvordan har det seg at kropper som opptar samme volum i rommet kan ha forskjellige masser? Alt handler om deres tetthet. Dette konseptet blir vi kjent med allerede i 7. klasse, første året med fysikkundervisning på skolen. Det er et grunnleggende fysisk konsept som kan åpne for MKT (molekylær kinetisk teori) for en person ikke bare i et fysikkkurs, men også i kjemi. Med dens hjelp kan en person karakterisere ethvert stoff, det være seg vann, tre, bly eller luft.

Typer av tetthet

Så dette er en skalær mengde som er lik forholdet mellom massen av stoffet som studeres og volumet, det vil si at det også kan kalles egenvekt. Det er betegnet med den greske bokstaven "ρ" (lest som "rho"), for ikke å forveksle med "p" - denne bokstaven brukes vanligvis for å betegne trykk.

Hvordan finne tetthet i fysikk? Bruk tetthetsformelen: ρ = m/V

Denne verdien kan måles i g/l, g/m3 og generelt i alle enheter relatert til masse og volum. Hva er SI-enheten for tetthet? ρ = [kg/m3]. Konvertering mellom disse enhetene utføres gjennom elementære matematiske operasjoner. Det er imidlertid SI-måleenheten som er mer utbredt.

I tillegg til standardformelen, som kun brukes for faste stoffer, finnes det også en formel for gass under normale forhold (n.s.).

ρ (gass) = M/Vm

M er den molare massen til gassen [g/mol], Vm er det molare volumet til gassen (under normale forhold er denne verdien 22,4 l/mol).

For å definere dette konseptet mer fullstendig, er det verdt å avklare nøyaktig hvilken mengde som menes.

Tettheten til homogene kropper er nøyaktig forholdet mellom massen til et legeme og dets volum.
Det er også konseptet "stofftetthet", det vil si tettheten til en homogen eller jevnt fordelt inhomogen kropp som består av dette stoffet. Denne verdien er konstant. Det er tabeller (som du sannsynligvis har brukt i fysikktimer) som inneholder verdier for ulike faste, flytende og gassformige stoffer. Så dette tallet for vann er 1000 kg/m3. Når vi kjenner denne verdien og for eksempel volumet til badekaret, kan vi bestemme vannmassen som passer inn i den ved å erstatte de kjente verdiene i formen ovenfor.
Imidlertid er ikke alle stoffer homogene. For slike mennesker ble begrepet "gjennomsnittlig kroppstetthet" laget. For å utlede denne verdien, er det nødvendig å finne ut ρ for hver komponent i et gitt stoff separat og beregne gjennomsnittsverdien.

Porøse og granulære kropper har blant annet:

Ekte tetthet, som bestemmes uten å ta hensyn til hulrom i strukturen.
Spesifikk (tilsynelatende) tetthet, som kan beregnes ved å dele massen til et stoff med hele volumet det opptar.

Disse to mengdene er relatert til hverandre ved porøsitetskoeffisienten - forholdet mellom volumet av hulrom (porer) og det totale volumet av kroppen som studeres.

Tettheten av stoffer kan avhenge av en rekke faktorer, og noen av dem kan samtidig øke denne verdien for noen stoffer og redusere den for andre. For eksempel, ved lave temperaturer øker denne verdien vanligvis, men det er en rekke stoffer hvis tetthet oppfører seg unormalt i et visst temperaturområde. Disse stoffene inkluderer støpejern, vann og bronse (en legering av kobber og tinn).

For eksempel har ρ vann sin høyeste verdi ved en temperatur på 4 °C, og i forhold til denne verdien kan den endres både under oppvarming og avkjøling.

Det er også verdt å si at når et stoff går fra et medium til et annet (fast-væske-gass), det vil si når aggregeringstilstanden endres, endrer ρ også sin verdi og gjør det i hopp: den øker under overgangen fra gass til væske og under krystallisering av væsken. Det finnes imidlertid en rekke unntak også her. For eksempel har vismut og silisium liten verdi i størkning. Et interessant faktum: når vann krystalliserer, det vil si når det blir til is, reduserer det også ytelsen, og det er grunnen til at is ikke synker i vann.

Hvordan enkelt beregne tettheten til ulike kropper

Vi trenger følgende utstyr:

Vekter.
Centimeter (mål), hvis kroppen som studeres er i en solid tilstand av aggregering.
Målekolbe, hvis stoffet som testes er en væske.

Først måler vi volumet til kroppen som studeres ved hjelp av en centimeter eller målekolbe. Når det gjelder væske, ser vi ganske enkelt på den eksisterende skalaen og skriver ned resultatet. For en kubisk trebjelke vil den følgelig være lik sideverdien hevet til tredje potens. Etter å ha målt volumet, legg kroppen under studier på vekten og skriv ned masseverdien. Viktig! Hvis du undersøker en væske, ikke glem å ta hensyn til massen til karet som stoffet som undersøkes helles i. Vi erstatter de eksperimentelt oppnådde verdiene i formelen beskrevet ovenfor og beregner ønsket indikator.

Det må sies at denne indikatoren for forskjellige gasser er mye vanskeligere å beregne uten spesielle instrumenter, derfor, hvis du trenger verdiene deres, er det bedre å bruke ferdige verdier fra tabellen over stofftettheter.

Spesielle instrumenter brukes også til å måle denne verdien:

Pyknometeret viser den sanne tettheten.
Hydrometeret er designet for å måle denne indikatoren i væsker.
Kaczynskis drill og Seidelmans drill er apparater som jordsmonn undersøkes med.
En vibrasjonstetthetsmåler brukes til å måle en gitt mengde væske og ulike gasser under trykk.

Bruksanvisning

Når du kjenner de to verdiene ovenfor, kan du skrive formelen for å beregne tettheten stoffer: tetthet = masse / volum, derav ønsket verdi. Eksempel. Det er kjent at et isflak med et volum på 2 kubikkmeter veier 1800 kg. Finn tettheten av is. Løsning: tettheten er 1800 kg/2 meter terninger, noe som resulterer i 900 kg delt på kubikk. Noen ganger må man konvertere tetthetsenheter til hverandre. For ikke å bli forvirret, bør du huske: 1 g/cm3 terninger er lik 1000 kg/m3 terninger. Eksempel: 5,6 g/cm3 terninger er lik 5,6*1000 = 5600 kg/m3 terninger.

Vann, som enhver væske, kan ikke alltid veies på en vekt. Men finn ut masse kan være nødvendig både i noen bransjer og i vanlige hverdagssituasjoner, fra å beregne tanker til å bestemme hvor mye reserve vann du kan ta den med deg i kajakk eller gummibåt. For å beregne masse vann eller hvilken som helst væske plassert i et bestemt volum, først og fremst må du vite dens tetthet.

Du vil trenge

Måleredskaper
Linjal, målebånd eller annen måleenhet
Beholder for å helle vann

Bruksanvisning

Hvis du trenger å beregne masse vann i et lite kar kan dette gjøres ved hjelp av vanlige vekter. Vei først fartøyet sammen med. Hell deretter vannet i en annen beholder. Etter dette, vei det tomme karet. Trekk fra et fullt kar masse tømme. Dette vil være inne i fartøyet vann. Slik kan du masse ikke bare væske, men også bulk, hvis det er mulig å helle dem i en annen beholder. Denne metoden kan noen ganger fortsatt observeres i enkelte butikker der det ikke er utstyr. Selgeren veier først den tomme krukken eller flasken, fyller den deretter med rømme, veier den igjen, bestemmer vekten på rømme, og først etter det beregner kostnaden.

For å bestemme masse vann i et kar som ikke kan veies, må du vite to parametere - vann(eller annen væske) og volumet av karet. Tetthet vann er 1 g/ml. Tettheten til en annen væske kan finnes i en spesiell tabell, som vanligvis finnes i oppslagsverk.

Hvis det ikke er noe målebeger du kan helle vannet i, beregne volumet på karet der det er plassert. Volumet er alltid lik produktet av området til basen og høyden, og med kar med konstant form er det vanligvis ingen problemer. Volum vann i krukken vil være lik arealet av den runde basen med høyden fylt med vann. Ved å multiplisere tettheten? per volum vann V, vil du motta masse vann m: m=?*V.

Video om emnet

Merk

Du kan bestemme massen ved å vite mengden vann og dens molare masse. Den molare massen av vann er 18 fordi den består av de molare massene av 2 hydrogenatomer og 1 oksygenatom. MH2O = 2MH+MO=21+16=18 (g/mol). m=n*M, der m er massen av vann, n er mengden, M er den molare massen.

Alle stoffer har en viss tetthet. Avhengig av det okkuperte volumet og den gitte massen, beregnes tettheten. Det er funnet basert på eksperimentelle data og numeriske transformasjoner. I tillegg avhenger tettheten av mange forskjellige faktorer, på grunn av hvilke dens konstante verdi endres.

Bruksanvisning

Tenk deg at du får et kar fylt til randen med vann. Problemet krever å finne tettheten til vann uten å vite verken masse eller volum. For å beregne tettheten må begge parametere finnes eksperimentelt. Start med å bestemme massen.
Ta karet og plasser det på vekten. Hell deretter vannet ut av det, og plasser deretter fartøyet på samme skala igjen. Sammenlign måleresultatene og få en formel for å finne massen av vann:
mob.- mс.=mв., hvor mob. - masse av fartøyet med vann (total masse), mс - masse av fartøyet uten vann.
Den andre tingen du trenger å finne er vann. Hell vannet i en målebeholder, og bruk deretter skalaen på den for å bestemme volumet av vann i beholderen. Først etter dette, bruk formelen for å finne vanntettheten:
ρ=m/V
Dette eksperimentet kan bare omtrentlig bestemme tettheten til vann. Men under påvirkning av visse faktorer kan det. Gjør deg kjent med de viktigste av disse faktorene.

Ved vanntemperatur t=4 °C har vann en tetthet ρ=1000 kg/m^3 eller 1 g/cm^3. Når dette endres, endres også tettheten. I tillegg er faktorene som påvirker tettheten

Figur 1. Tabell over tettheter av noen stoffer. Author24 - nettutveksling av studentverk

Alle kropper i verden rundt oss har forskjellige størrelser og volum. Men selv med de samme volumetriske dataene vil massen av stoffer variere betydelig. I fysikk kalles dette fenomenet materiens tetthet.

Tetthet er et grunnleggende fysisk konsept som gir en ide om egenskapene til et kjent stoff.

Definisjon 1

Tettheten til et stoff er en fysisk mengde som viser massen til et bestemt stoff per volumenhet.

Volumenhetene når det gjelder tettheten til et stoff er vanligvis kubikkmeter eller kubikkcentimeter. Bestemmelse av tettheten til et stoff utføres ved hjelp av spesialutstyr og instrumenter.

For å bestemme tettheten til et stoff, er det nødvendig å dele massen av kroppen med sitt eget volum. Når du beregner tettheten til et stoff, brukes følgende verdier:

kroppsvekt ($m$); kroppsvolum ($V$); kroppstetthet ($ρ$)

Merknad 1

$ρ$ er en bokstav i det greske alfabetet "rho" og må ikke forveksles med en lignende betegnelse for trykk - $p$ ("peh").

Formel for stofftetthet

Tettheten til et stoff beregnes ved hjelp av SI-målesystemet. I den er tetthetsenheter uttrykt i kilogram per kubikkmeter eller gram per kubikkcentimeter. Du kan også bruke et hvilket som helst målesystem.

Et stoff har forskjellige grader av tetthet hvis det er i forskjellige aggregeringstilstander. Med andre ord vil tettheten til et stoff i fast tilstand være forskjellig fra tettheten til samme stoff i flytende eller gassform. For eksempel har vann en tetthet i normal flytende tilstand på 1000 kilo per kubikkmeter. I frossen tilstand vil vann (is) allerede ha en tetthet på 900 kilo per kubikkmeter. Vanndamp ved normalt atmosfærisk trykk og temperatur nær null grader vil ha en tetthet på 590 kilo per kubikkmeter.

Standardformelen for tettheten til et stoff er som følger:

I tillegg til standardformelen, som kun brukes for faste stoffer, er det en formel for gass under normale forhold:

$ρ = M / Vm$, hvor:

$M$ er den molare massen til gassen,
$Vm$ er det molare volumet til gassen.

Det er to typer faste stoffer:

porøs;
bulk.

Notat 2

Deres fysiske egenskaper påvirker direkte tettheten til stoffet.

Tetthet av homogene legemer

Definisjon 2

Tettheten til homogene kropper er forholdet mellom massen til et legeme og dets volum.

Konseptet med tetthet av et stoff inkluderer definisjonen av tettheten til en homogen og jevnt fordelt kropp med en heterogen struktur, som består av dette stoffet. Dette er en konstant verdi og for en bedre forståelse av informasjonen dannes det spesielle tabeller hvor alle vanlige stoffer er samlet. Verdiene for hvert stoff er delt inn i tre komponenter:

tetthet av en kropp i fast tilstand;
tetthet av en kropp i flytende tilstand;
tetthet av et legeme i gassform.

Vann er et ganske homogent stoff. Noen stoffer er ikke så homogene, så den gjennomsnittlige tettheten av kroppen bestemmes for dem. For å utlede denne verdien, er det nødvendig å vite resultatet ρ av stoffet for hver komponent separat. Løse og porøse kropper har ekte tetthet. Det bestemmes uten å ta hensyn til tomrommene i strukturen. Egenvekt kan beregnes ved å dele massen til et stoff med hele volumet det opptar.

Lignende verdier er relatert til hverandre med porøsitetskoeffisienten. Den representerer forholdet mellom volumet av tomrom og det totale volumet av kroppen som for øyeblikket undersøkes.

Tettheten av stoffer avhenger av mange tilleggsfaktorer. En rekke av dem øker samtidig denne verdien for noen stoffer, og reduserer dem for andre. Ved lave temperaturer øker tettheten av stoffet. Noen stoffer er i stand til å reagere på endringer i temperaturen på forskjellige måter. I dette tilfellet er det vanlig å si at tettheten oppfører seg unormalt ved et visst temperaturområde. Slike stoffer inkluderer ofte bronse, vann, støpejern og noen andre legeringer. Vannets tetthet er størst ved 4 grader Celsius. Med ytterligere oppvarming eller kjøling kan denne indikatoren også endre seg betydelig.

Metamorfoser med vanntettheten oppstår under overgangen fra en aggregeringstilstand til en annen. Indikatoren ρ endrer verdiene i disse tilfellene på en brå måte. Det øker gradvis under overgangen til en væske fra en gassformig tilstand, så vel som i øyeblikket av krystallisering av væsken.

Det er mange unntakstilfeller. For eksempel har silisium lave tetthetsverdier når det er størknet.

Måling av tettheten av materie

For å effektivt måle tettheten til et stoff, brukes vanligvis spesialutstyr. Det består av:

vekter;
måleinstrument i form av en linjal;
målekolbe.

Hvis stoffet som studeres er i fast tilstand, brukes et mål i form av en centimeter som måleenhet. Hvis stoffet som studeres er i flytende aggregattilstand, brukes en målekolbe for målinger.

Først må du måle kroppsvolumet ditt ved hjelp av en centimeter eller målekolbe. Forskeren observerer måleskalaen og registrerer resultatet. Hvis en kubeformet trebjelke undersøkes, vil tettheten være lik verdien av siden hevet til tredje potens. Når du studerer en væske, er det nødvendig å i tillegg ta hensyn til massen til fartøyet som målingene er tatt med. De oppnådde verdiene må erstattes med den universelle formelen for stoffets tetthet og indikatoren beregnes.

For gasser er det svært vanskelig å beregne indikatoren, siden det er nødvendig å bruke forskjellige måleinstrumenter.

Vanligvis brukes et hydrometer for å beregne tettheten av stoffer. Den er designet for å oppnå resultater fra væsker. Sann tetthet studeres ved hjelp av et pyknometer. Jordsmonnet undersøkes ved hjelp av Kaczynski og Seidelman øvelser.