O introducere a densității: definiție și calcul

Un material densitate este definit ca masa sa pe unitatea de volum. Altfel spus, densitatea este raportul dintre masă și volum sau masă pe unitatea de volum. Este o măsură a cât de multe „chestii” are un obiect într-un volum de unitate (metru cub sau centimetru cub). Densitatea este, în esență, o măsurare a cât de strânsă este materia întreagă. Principiul densității a fost descoperit de omul de știință grec Arhimede, și este ușor de calculat dacă știți formula și înțelegeți unitățile aferente.

Pentru a calcula densitatea (de obicei reprezentată de Scrisoarea greacă "ρ") a unui obiect, luați masa (m) și împărțiți după volum (v):

ρ = m / v

Unitate SI densitatea este de kilogram pe metru cub (kg / m.)³). De asemenea, este reprezentat frecvent în unitate cgs de grame pe centimetru cub (g / cm)³).

În studierea densității, poate fi util să lucrați a problemă de probă folosind formula pentru densitate, după cum am menționat în secțiunea anterioară. Reamintim că, deși densitatea este într-adevăr masă împărțită la volum, ea este adesea măsurată în unități de grame pe cub centimetru deoarece gramele reprezintă o greutate standard, în timp ce centimetri cubi reprezintă volumul obiect.

Pentru această problemă, luați o cărămidă de sare care măsoară 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, care cântărește 433 grame. Pentru a găsi densitatea, utilizați formula, care vă ajută să determinați cantitatea de masă pe unitatea de volum sau:

ρ = m / v

În acest exemplu, aveți dimensiunile obiectului, deci trebuie să calculați volumul. formula pentru volum depinde de forma obiectului, dar este un calcul simplu pentru o cutie:

v = lungime x lățime x grosime
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm³

Acum că aveți masa și volumul, calculați densitatea, după cum urmează:

ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm³
ρ = 2,165 g / cm³

Astfel, densitatea cărămizii cu sare este de 2,165 g / cm³.

Una dintre cele mai frecvente utilizări ale densității constă în modul în care diferitele materiale interacționează atunci când sunt amestecate. Lemnul plutește în apă deoarece are o densitate mai mică, în timp ce o ancoră se scufundă deoarece metalul are o densitate mai mare. Baloanele cu heliu plutesc deoarece densitatea heliului este mai mică decât densitatea aerului.

Când stația dvs. de service auto testează diverse lichide, cum ar fi fluidul de transmisie, acesta va turna o parte din fluid într-un hidrometru. Hidrometrul are mai multe obiecte calibrate, unele plutind în lichid. Observând care dintre obiecte plutesc, angajații stației de service pot determina densitatea lichidului. În cazul fluidului de transmisie, acest test dezvăluie dacă angajații stației de service trebuie să-l înlocuiască imediat sau dacă lichidul mai are o viață în el.

Densitatea vă permite să rezolvați pentru masă și volum, dacă vi se oferă cealaltă cantitate. De când densitatea substanțelor comune este cunoscut, acest calcul este destul de simplu, sub formă. (Rețineți că simbolul asterisc - * - este utilizat pentru a evita confuziile cu variabilele pentru volum și densitate, ρ și v, respectiv.)

v * ρ = msau
m / ρ = v

Modificarea densității poate fi utilă și în analiza unor situații, cum ar fi de fiecare dată când are loc o conversie chimică și se eliberează energie. Încărcarea dintr-o baterie de stocare, de exemplu, este de soluție acidă. Pe măsură ce bateria descarcă energie electrică, acidul se combină cu plumbul din baterie pentru a forma un produs chimic nou, ceea ce duce la o scădere a densității soluției. Această densitate poate fi măsurată pentru a determina nivelul de încărcare al bateriei.

Densitatea este un concept cheie în analiza modului în care materialele interacționează în mecanica fluidelor, vremea, geologia, științele materialelor, inginerie și alte domenii ale fizicii.

Un concept legat de densitate este gravitație specifică (sau, chiar mai potrivit, densitate relativa) a unui material, care este raportul dintre densitatea materialului și materialul densitatea apei. Un obiect cu o greutate specifică mai mică decât una va pluti în apă, în timp ce o gravitate specifică mai mare decât una înseamnă că se va scufunda. Acest principiu permite, de exemplu, un balon umplut cu aer cald să plutească în raport cu restul aerului.