Зміст
Щільність (D) - величина, визначена як маса (м) на одиницю об'єму (v): D = m ÷ v. Оскільки ці три кількості пов'язані, ви можете знайти одну з них, якщо знаєте інші дві. Це корисніше, ніж це звучить, тому що щільність часто є відомою величиною, яку ви можете шукати, припускаючи, що ви знаєте склад матеріалу. Розрахунки для твердих предметів прості, але все стає складнішим для рідин, щільність яких змінюється з температурою, і для газів, щільність яких залежить від температури та тиску.
Використовуйте послідовні одиниці
Рівняння, що стосується щільності, маси та об'єму, є простим і дозволяє обчислити щільність матеріалу, якщо вимірювати його масу та об'єм. Єдине застереження полягає в тому, що ви повинні проводити вимірювання в одній системі. Наприклад, якщо ви вимірюєте масу в кілограмах, вам слід вимірювати об'єм в кубічних метрах, а якщо ви вимірюєте об'єм у квадратах, то слід вимірювати масу в фунтах. Три системи, які ви, швидше за все, будете використовувати, - це CGS (сантиметри, грами, секунди), MKS, (метри, кілограми, секунди) та British Imperial. Найбільш використовувані одиниці для щільності в цих трьох системах:
Розрахунки щільності
Приклад: Припустимо, у вас стакан, наповнений таємничим водним розчином. Обчислення її щільності та порівняння її з чистою водою може допомогти визначити її склад.
Ви обчислюєте об'єм розчину, вимірюючи розміри склянки та рівень рідини і виявляєте його 355 мл. Оскільки мілілітр - це кубічний сантиметр, то слід знайти масу в грамах. Ви виявляєте, що його 372 нім. Тоді щільність становить 372 г ÷ 355 мл = 1,05 г / мл. Це трохи густіше, ніж чиста вода (1 гм / мл), тому все, що розчиняється у воді, є в низькій концентрації.
Приклад: Ви знаходите велику скелю з приблизно кулястою формою і хочете дізнатися її склад. Пошук її щільності може допомогти вам визначити це.
Обчисліть об'єм породи, вимірявши її діаметр і діливши на 2, щоб знайти її радіус (r). Об'єм сфери - 4 / 3πr3, тож якщо скеля має радіус 10 дюймів, її обсяг становить 418,67 кубічних дюймів. Перетворити в кубічні фути, помноживши на 0,00057. Результат - 0,239 кубічних футів. Якщо скеля важить 40 фунтів, її щільність становить 40 фунтів / 0,239 футів3 = 167. 36 фунтів / фут3. Це дуже близько до щільності граніту, тому є хороший шанс, що скеля є твердим гранітом.
Використання таблиць щільності
Якщо у вас є предмет, зроблений з відомого матеріалу, ви можете шукати його щільність у таблиці. Ця інформація дозволяє обчислити її об'єм шляхом зважування. Якщо ви вже знаєте його обсяг, ви можете розрахувати його масу. Все, що вам потрібно зробити, - це переставити рівняння щільності, щоб виразити потрібний параметр у відношенні двох інших.
Приклад: Припустимо, у вас золота статуя, і ви хочете знайти її обсяг.
D = m ÷ v, так v = m ÷ D
Ви виявили, що статуя важить 2 кг. У таблиці ви знайдете щільність золота приблизно 19300 кг / м3. Підключивши цифри, ви вважаєте, що обсяг становить 2 кг ÷ 19 300 кг / м3 = 0,0001 м3 або приблизно десяту частину літра.
Приклад: Скільки важить мілілітр ртуті?
D = m ÷ v, так m = Dv
Щільність ртуті становить 13,6 г / мл, тому об’єм 1 мл має масу 13,6 грама.