Tihedus: määratlus, valemid, ühikud, näidisülesanded
Enne kui teate erinevaid tihedusega seotud valemeid, peate teadma tiheduse enda tähendust, vaadake korralikult allpool toodud ülevaateid.
Sisukord
Mis on tihedus?
Kas olete kunagi näinud vee peal ujuvat paati?
Puidust valmistatud paadid võivad ujuda vee peal, kuna puidu tihedus on väiksem kui vee tihedus.
Seejärel eraldab anumas veega segatud õli ained ja hõljub vee peal.
Seda seetõttu, et vee tihedus on suurem kui õli.
Tiheduse mõistet saab tõlgendada kui rasket või kui kerget objekti oma maht on.
Tihedus üksi on eseme mahuühiku massi mõõtmine.
Mida suurem on eseme tihedus, seda suurem on igas mahus mass.
Iga objekti keskmine tihedus on kogu mass jagatud kogumahuga.
Aine tihedust nimetatakse selle tiheduseks, mida tähistatakse (rho) abil, mis on aine massi korrutis selle mahu järgi.
See on kooskõlas aine põhiomadustega, nimelt massiga ja mahuga.
Tihedusel põhinev aine seisund
Siin on mõned vees olevate objektide tingimused, mis põhinevad objekti enda tiheduse suurusel, sealhulgas:
1. Lendamine
Ujumiseks peab vees oleval objektil olema sama tihedus kui vee enda tihedusel.
Võib öelda, et objekt hõljub, kui kõik selle osad on vedelikus.
Kui objekt asetatakse vedelikku, ei liigu objekt üles ega alla (hõljub), mis tähendab, et ülespoole suunatud jõud (Fa) on võrdne raskusjõuga (w).
2. Ujuv
Ujumiseks peab vees oleva objekti tihedus olema väiksem kui vee tihedus.
Objekti võib nimetada ujuvaks, kui kogu see või osa sellest on vedeliku pinna kohal.
Kui objekt pannakse vedelikku, liigub objekt ülespoole, seega on ülespoole suunatud jõud (Fa) suurem kui raskusjõud (w).
3. uppuma
Võib öelda, et objekt vajub alla, kui objektil on suurem tihedus võrreldes vee tihedusega, nii et objekt kogeb võrgu allapoole suunatud jõudu ebavõrdselt nulliga.
Mis tähendab, et objekt asub vedeliku mahuti / koha põhjas.
Kui ese pannakse vedelikku, liigub see allapoole, kuni see puudutab anuma põhja vedelik ja jääb põhja, nii et ülespoole suunatud jõud (Fa) on väiksem kui kaal.
Tiheduse valemid ja ühikud
Objekti tiheduse määramiseks võite kasutada järgmist võrrandit või valemit:
= m / V
Teave:
- = objekti tihedus (kg / m3) (g / cm3)
- m = eseme mass (kg)
- V = objekti maht (m3 või cm3)
Tihedusel on sümbol, mida loetakse kui “rho”.
Tiheduse valem on objekti massi jagamise tulemus objekti mahuga.
Tihedusühik vastavalt rahvusvahelisele mõõtühikute süsteemile on Kg / m3 / Kg m-3.
Massil on ühikud kg ja selle ühiku maht on m3.
Siin on mõned muud ühikute teisendused, mida peate teadma:
- 1 kg / m3 = 0,001 g / cm3
- 1 g / cm3 = 1000 kg / m3
- 1 liiter = 1000 milli liitrit = 1000 cm3
Mis vahe on objekti massil ja tihedusel?
Vastus: Mass näitab objektis olevate osakeste arvu, tihedus aga kui tihedalt, tihedalt osake on paigutatud.
Tiheduse mõõtmine
Objekti tiheduse mõõtmiseks peate kõigepealt teadma objekti massi ja selle mahtu.
- Eseme massi saate mõõta tasakaalu abil.
- Helitugevust saab mõõta mitmel viisil, näiteks:
Kui objekt on korrapärane kuju (kuup, plokk või kera), saate mõõta selle külgede pikkust ja seejärel arvutada helitugevuse, kasutades iga kuju mahu valemit.
Kui aga mõõdetaval objektil on ebakorrapärane kuju (kivi), saate selle mahu mõõtmiseks kasutada mõõtetopsi. - Tihedus leitakse objekti massi jagamisel selle mahuga.
Asi, mida peate teadma, on see, et igal objektil on erinev massitihedus.
Massi tihedus määrab materjali tiheduse / kõvaduse.
Siin on nii erinevate materjalide kui ka materjalide massitihedused:
| Aine nimi | kg / m3 | g / cm3 |
|---|---|---|
| Vesi (4 kraadi Celsiuse järgi) | 1000 kg / m3 | 1 gr / cm3 |
| Alkohol | 800 kg / m3 | 0,8 g / cm3 |
| elavhõbe | 13 600 kg / m3 | 13,6 gr / cm3 |
| Alumiinium | 2,700 kg / m3 | 2,7 gr / cm3 |
| Raud | 7874 kg / m3 | 7,87 gr / cm3 |
| Kuld | 19 300 kg / m3 | 19,3 gr / cm3 |
| Messing | 8400 kg / m3 | 8,4 gr / cm3 |
| Hõbe | 10 500 kg / m3 | 10,5 gr / cm3 |
| Plaatina | 21 450 kg / m3 | 21,45 gr / cm3 |
| Tsink | 7 140 kg / m3 | 7,14 gr / cm3 |
| Õhk (27 kraadi Celsiuse järgi) | 1,2 kg / m3 | 0,0012 gr / cm3 |
| Jää | 920 kg / m3 | 0,92 gr / cm3 |
*) Tihedus on tiheduse või tiheduse teine nimi.
Probleemide näide
Ülaltoodud materjali mõistmise hõlbustamiseks pakume siin mõned näited tihedusega seotud küsimustest ja aruteludest, sealhulgas:
1. On teada, et üks 5 liitrit muda kaalub 6 kilogrammi. Arvutage muda tihedus kilogrammides / liitris!
Vastus:
On tuntud:
- m = 6 kg, V = 5 l
Lahendus:
Tihedus = 6/5 = 1,2 kg / l.
2. On teada, et 2 kuupmeetrit puitu kaalub 1400 kg. Mis on puidu tihedus?
Vastus:
On tuntud:
- m = 1400 kg, V = 2 m³
Lahendus:
Tihedus = 1400/2 = 700 kg / m³
3. On teada, et sünteetilisest materjalist tahke kuubi kujul oleva eseme külje pikkus on 10 cm. Eseme kaal on pool kilogrammi. Arvutage objekti tihedus kilogrammides kuupmeetri kohta!
Vastus:
On tuntud:
m = 0,5 kg, s = 10 cm
Lahendus:
Kuubiku maht = V = 10 x 10 x 10 = 1000 cm3 = 0,001 m³
Niisiis, tihedus on:
= 0,5 / 0,001 = 500 kg / m³
4. Kui suur on vee mass, kui selle maht on 1 liitrit?
Vastus:
On tuntud:
- V = 1 liiter = 0,001 m³
Lahendus:
On teada, et vee tihedus = 1000 kg / m³.
Niisiis, kasutades tiheduse valemit, saame:
m = V = (1000) (0,001) = 1 kg
5. Ebakorrapärase kujuga raud kaalub 14 kg. Seejärel mõõdetakse raua maht veega täidetud mõõteklaasi abil. Enne raua lisamist täidab veekogus mõõtetopsi. Pärast triikraua sisestamist voolas klaasist vett. Kui palju vett valati?
Vastus:
On tuntud:
- Kivi mass (m) = 14 kg
Lahendus:
On teada, et raua tihedus ρ = 7,874 Kg / m³, nii et
Kivi maht, mis pannakse veega täidetud mõõteklaasi, muudab klaasis oleva vee raiskamise raisku. Mis tähendab lekkinud vee mahtu = kivi maht
v = m / = 14 / 7,874 = 1,77 m³.
Nii et raisatud vesi on 1,77 m³.
6. Mõõtekupp täidetakse algul veega kuni 45 ml kõrguseni. Pärast kividega täitmist tõuseb mõõtetopsis olev vesi 75 ml-ni. Arvutage kivimi tihedus, kui kivi mass on 120 grammi.
Vastus:
On tuntud:
m = 120 g
V = 75 ml - 45 ml
= 30 ml või
= 30 cm3
Küsis:
- ρ….?
Lahendus:
ρ = m/V
= 120 g/30 cm3
= 4 g/cm3
Seega on näha, et kivi tihedus on 4 g/cm3