Πυκνότητα: Ορισμός, τύποι, μονάδες, παραδείγματα προβλημάτων
Πριν μάθετε τους διάφορους τύπους που σχετίζονται με την πυκνότητα, πρέπει να γνωρίζετε την ίδια την έννοια της πυκνότητας, ρίξτε μια ματιά στις παρακάτω κριτικές.
Πίνακας περιεχομένων
Τι είναι η πυκνότητα;
Έχετε δει ποτέ μια βάρκα να επιπλέει στο νερό;
Οι βάρκες από ξύλο μπορούν να επιπλέουν στο νερό επειδή η πυκνότητα του ξύλου είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού.
Στη συνέχεια, το λάδι που αναμιγνύεται με νερό σε ένα δοχείο θα διαχωρίσει τις ουσίες και θα επιπλέει στο νερό.
Αυτό συμβαίνει επειδή η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από εκείνη του λαδιού.
Η έννοια της πυκνότητας μπορεί να ερμηνευθεί ως πόσο βαρύ ή πόσο ελαφρύ είναι ένα αντικείμενο στον όγκο του.
Πυκνότητα μόνος είναι μέτρηση μάζας ανά μονάδα όγκου ενός αντικειμένου.
Όσο υψηλότερη είναι η πυκνότητα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα σε κάθε τόμο.
Η μέση πυκνότητα κάθε αντικειμένου είναι η συνολική μάζα διαιρούμενη με τον συνολικό όγκο.
Η πυκνότητα μιας ουσίας αναφέρεται ως η πυκνότητά της που δηλώνεται με τη χρήση (rho), η οποία είναι το προϊόν της μάζας μιας ουσίας από τον όγκο της.
Αυτό είναι σύμφωνο με τις κύριες ιδιότητες μιας ουσίας, δηλαδή τη μάζα και τον όγκο.
Κατάσταση ύλης βάσει πυκνότητας
Ακολουθούν ορισμένες συνθήκες αντικειμένων στο νερό με βάση το μέγεθος της πυκνότητας του ίδιου του αντικειμένου, όπως:
1. Πέταγμα
Για να επιπλέει, ένα αντικείμενο στο νερό πρέπει να έχει την ίδια πυκνότητα με την πυκνότητα του ίδιου του νερού.
Ένα αντικείμενο μπορεί να ειπωθεί ότι επιπλέει εάν όλα τα μέρη του βρίσκονται στο υγρό.
Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται σε υγρό, το αντικείμενο δεν θα κινηθεί προς τα πάνω ή προς τα κάτω (float), πράγμα που σημαίνει ότι η ανοδική δύναμη (Fa) είναι ίση με τη βαρύτητα (w).
2. Επιπλέων
Για να επιπλέει, ένα αντικείμενο στο νερό πρέπει να έχει πυκνότητα μικρότερη από την πυκνότητα του νερού.
Ένα αντικείμενο μπορεί να ονομαστεί κυμαινόμενο εάν όλο ή μέρος του βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια του υγρού.
Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται σε ένα υγρό, το αντικείμενο θα κινηθεί προς τα πάνω, έτσι η ανοδική δύναμη (Fa) θα είναι μεγαλύτερη από τη βαρύτητα (w).
3. πνίγω
Ένα αντικείμενο μπορεί να θεωρηθεί ότι βυθίζεται εάν το αντικείμενο έχει μεγαλύτερη πυκνότητα σε σύγκριση με την πυκνότητα του νερού, οπότε το αντικείμενο θα βιώσει μια άνιση καθαρή προς τα κάτω δύναμη με μηδέν.
Αυτό σημαίνει ότι το αντικείμενο βρίσκεται στο κάτω μέρος του δοχείου / του υγρού.
Όταν ένα αντικείμενο τοποθετείται σε υγρό, θα κινηθεί προς τα κάτω μέχρι να αγγίξει το κάτω μέρος του δοχείου υγρό και παραμένει στο κάτω μέρος, έτσι η ανοδική δύναμη (Fa) θα είναι μικρότερη από την βάρος.
Τύποι πυκνότητας και μονάδες
Για να προσδιορίσετε την πυκνότητα ενός αντικειμένου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την παρακάτω εξίσωση ή τύπο:
= m / V
Πληροφορίες:
- = πυκνότητα του αντικειμένου (kg / m3) (g / cm3)
- m = μάζα αντικειμένου (kg)
- V = όγκος του αντικειμένου (m3 ή cm3)
Η πυκνότητα έχει το σύμβολο που διαβάζεται ως "rho".
Ο τύπος πυκνότητας είναι το αποτέλεσμα της διαίρεσης της μάζας του αντικειμένου με τον όγκο του αντικειμένου.
Η μονάδα πυκνότητας σύμφωνα με το διεθνές σύστημα μονάδων είναι Kg / m3 / Kg m-3.
Η μάζα έχει μονάδες Kg και ο όγκος της μονάδας είναι m3.
Ακολουθούν ορισμένες άλλες μετατροπές μονάδας που πρέπει να γνωρίζετε:
- 1 Kg / m3 = 0,001 g / cm3
- 1 g / cm3 = 1000 Kg / m3
- 1 λίτρο = 1000 χιλιοστόλιτρα = 1000 εκατοστά3
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μάζας και πυκνότητας ενός αντικειμένου;
Απάντηση: Η μάζα υποδεικνύει τον αριθμό των σωματιδίων που υπάρχουν σε ένα αντικείμενο, ενώ η πυκνότητα δείχνει πόσο σφιχτά, πυκνά είναι ένα τακτοποιημένο σωματίδιο.
Μέτρηση της πυκνότητας
Για να μετρήσετε την πυκνότητα ενός αντικειμένου, πρέπει πρώτα να γνωρίζετε τη μάζα του αντικειμένου και τον όγκο του.
- Μπορείτε να μετρήσετε τη μάζα ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας μια ισορροπία.
- Ο όγκος μπορεί να μετρηθεί με διάφορους τρόπους, όπως:
Εάν το αντικείμενο έχει κανονικό σχήμα (κύβος, μπλοκ ή σφαίρα) μπορείτε να μετρήσετε το μήκος των πλευρών του και, στη συνέχεια, να υπολογίσετε τον όγκο χρησιμοποιώντας τον τύπο όγκου για κάθε σχήμα.
Ωστόσο, εάν το αντικείμενο που μετράται έχει ακανόνιστο σχήμα (πέτρα), τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα κύπελλο μέτρησης για να μετρήσετε τον όγκο του. - Η πυκνότητα εντοπίζεται διαιρώντας τη μάζα ενός αντικειμένου με τον όγκο του.
Αυτό που πρέπει να γνωρίζετε είναι ότι κάθε αντικείμενο έχει διαφορετική πυκνότητα μάζας.
Είναι η πυκνότητα της μάζας που θα καθορίσει πόσο σφιχτό / σκληρό είναι το υλικό.
Εδώ είναι οι πυκνότητες μάζας διαφόρων υλικών καθώς και υλικών:
| Όνομα ουσίας | σε kg / m3 | σε g / cm3 |
|---|---|---|
| Νερό (4 βαθμοί Κελσίου) | 1.000 kg / m3 | 1 γρ / cm3 |
| Αλκοόλ | 800 kg / m3 | 0,8 gr / cm3 |
| Ερμής | 13.600 kg / m3 | 13,6 gr / cm3 |
| Αλουμίνιο | 2.700 kg / m3 | 2,7 gr / cm3 |
| Σίδερο | 7,874 kg / m3 | 7,87 gr / cm3 |
| Χρυσός | 19.300 kg / m3 | 19,3 gr / cm3 |
| Ορείχαλκος | 8.400 kg / m3 | 8,4 gr / cm3 |
| Ασήμι | 10.500 kg / m3 | 10,5 gr / cm3 |
| Πλατίνα | 21,450 kg / m3 | 21,45 gr / cm3 |
| Ψευδάργυρος | 7,140 kg / m3 | 7,14 gr / cm3 |
| Αέρας (27 βαθμοί Κελσίου) | 1,2 kg / m3 | 0,0012 gr / cm3 |
| Πάγος | 920 kg / m3 | 0,92 gr / cm3 |
*) Η πυκνότητα είναι ένα άλλο όνομα για την πυκνότητα ή την πυκνότητα.
Παράδειγμα προβλημάτων
Για να σας διευκολύνουμε να κατανοήσετε το παραπάνω υλικό, παρέχουμε μερικά παραδείγματα ερωτήσεων και συζητήσεων σχετικά με την πυκνότητα, όπως:
1. Είναι γνωστό ότι ένα 5 λίτρα λάσπης ζυγίζει 6 κιλά. Υπολογίστε την πυκνότητα της λάσπης σε χιλιόγραμμα / λίτρο!
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
- m = 6 kg, V = 5 λίτρα
Λύση:
Πυκνότητα = 6/5 = 1,2 kg / L.
2. Είναι γνωστό ότι 2 κυβικά μέτρα ξύλου ζυγίζουν 1.400 κιλά. Ποια είναι η πυκνότητα του ξύλου;
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
- m = 1.400 kg, V = 2 m³
Λύση:
Πυκνότητα = 1.400 / 2 = 700 kg / m³
3. Είναι γνωστό ότι ένα αντικείμενο με τη μορφή συμπαγούς κύβου από συνθετικό υλικό έχει πλευρικό μήκος 10 cm. Το αντικείμενο ζυγίζει μισό κιλό. Υπολογίστε την πυκνότητα του αντικειμένου σε χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο!
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
m = 0,5 kg, s = 10 cm
Λύση:
Όγκος κύβου = V = 10 x 10 x 10 = 1000 cm³ = 0,001 m³
Έτσι, η πυκνότητα είναι:
= 0,5 / 0,001 = 500 kg / m³
4. Ποια είναι η μάζα του νερού, εάν έχει όγκο 1 λίτρο;
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
- V = 1 λίτρο = 0,001 m³
Λύση:
Είναι γνωστό ότι η πυκνότητα του νερού = 1000 Kg / m³.
Έτσι, χρησιμοποιώντας τον τύπο πυκνότητας, παίρνουμε:
m = V = (1000) (0,001) = 1 Kg
5. Ένα ακανόνιστο σχήμα σιδήρου ζυγίζει 14 κιλά. Στη συνέχεια, ο όγκος του σιδήρου θα μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα κύπελλο μέτρησης γεμάτο με νερό. Πριν προσθέσετε το σίδερο, ο όγκος του νερού γεμίζει το κύπελλο μέτρησης. Μετά την εισαγωγή ενός σιδήρου, χύθηκε το νερό στο ποτήρι. Πόσο νερό χύθηκε;
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
- Μάζα πέτρας (m) = 14 kg
Λύση:
Είναι γνωστό ότι η πυκνότητα του σιδήρου ρ = 7,887 Kg / m³, έτσι
Ο όγκος της πέτρας που τοποθετείται σε ένα κύπελλο μέτρησης γεμάτο με νερό κάνει το νερό στη γυάλινη διαρροή σπατάλη. Που σημαίνει Όγκος χυμένου νερού = Όγκος πέτρας
v = m / = 14 / 7,874 = 1,77 m³.
Έτσι ώστε το σπατάλη νερού να είναι 1,77 m³.
6. Ένα κύπελλο μέτρησης γεμίζει αρχικά με νερό σε ύψος 45 ml. Αφού γεμίσει με πέτρες, το νερό στο κύπελλο μέτρησης ανέρχεται στα 75 ml. Υπολογίστε την πυκνότητα του βράχου εάν η μάζα του βράχου είναι 120 γραμμάρια.
Απάντηση:
Είναι γνωστό:
m = 120 g
V = 75 ml - 45 ml
= 30 ml, ή
= 30 εκ3
Ερωτηθείς:
- ρ….?
Λύση:
ρ = Μ/Β
= 120 γρ/30 εκ3
= 4 σολ/εκ3
Έτσι μπορεί να φανεί ότι η πυκνότητα του βράχου είναι 4 σολ/εκ3