Formel for stoffets tæthed. Formler for relativ tæthed

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 17:43

Efter at eleverne har stiftet bekendtskab med begrebet masse og volumen af stoffer i fysik, studerer de en vigtig egenskab ved enhver krop, som kaldes massefylde. Artiklen nedenfor er viet til denne værdi. Spørgsmålene om den fysiske betydning af tæthed er afsløret nedenfor. Densitetsformlen er også givet. Metoder til dens eksperimentelle måling er beskrevet.

Begrebet tæthed

Lad os starte artiklen med en direkte registrering af formlen for stoffets tæthed. Det ser sådan ud:

ρ=m / V.

Her er m massen af den betragtede krop. Det udtrykkes i SI-systemet i kilogram. I opgaver og i praksis kan du også finde andre måleenheder, f.eks. gram eller tons.

Symbolet V i formlen angiver det volumen, der kendetegner kroppens geometriske parametre. Det måles i SI i kubikmeter, dog bruges også kubikkilometer, liter, milliliter osv.

Tæthedsformlen viser, hvilken masse af et stof der er indeholdt i en enhedbind. Ved hjælp af værdien af ρ kan man estimere, hvilket af de to legemer der vil have en større vægt med lige store volumener, eller hvilke af de to legemer der vil have et større rumfang med lige store masser. For eksempel er træ mindre tæt end jern. Derfor vil massen af jern væsentligt overstige den samme værdi for et træ med lige store volumener af disse stoffer.

Begrebet relativ tæthed

Selve navnet på denne mængde indikerer, at værdien under undersøgelse for en krop vil blive betragtet i forhold til en lignende egenskab for en anden. Formlen for relativ tæthed ρ_{r ser sådan ud:}

ρ_r=ρ_s / ρ_0.

Hvor ρ_s er densiteten af det målte materiale, ρ₀ er densiteten, som værdien ρ _{r måles} . Det er klart, at ρ_{r er dimensionsløst. Den viser, hvor mange gange det målte stof er tættere end den valgte standard.}

For væsker og faste stoffer skal du som standard ρ₀ vælge denne værdi for destilleret vand ved en temperatur på 4 ^oC. Det er ved denne temperatur, at vand har en maksimal massefylde, hvilket er en bekvem værdi for beregninger - 1000 kg/m^{3 eller 1 kg/l.}

For gassystemer er det sædvanligt at bruge luftdensitet ved atmosfærisk tryk og temperatur 0 som standard oC.

Afhængighed af tæthed af tryk og temperatur

Den undersøgte værdi er ikke konstant for en bestemt krop,hvis du ændrer dens temperatur eller ydre tryk. Væsker og faste stoffer er imidlertid usammentrykkelige i mange situationer, hvilket betyder, at deres massefylde forbliver konstant, når trykændringer såvel som temperaturændringer.

Påvirkningen af trykket kommer til udtryk som følger: når det øges, falder de gennemsnitlige interatomiske og intermolekylære afstande, hvilket øger antallet af mol af et stof pr. volumenenhed. Så tætheden er stigende. En tydelig påvirkning af tryk på den undersøgte karakteristik observeres i tilfælde af gasser.

Temperaturen har den modsatte effekt af tryk. Med en stigning i temperaturen stiger den kinetiske energi af stofpartikler, de begynder at bevæge sig mere aktivt, hvilket fører til en stigning i de gennemsnitlige afstande mellem dem. Sidstnævnte fører til et fald i tætheden.

Igen er denne effekt mere udt alt for gasser end for væsker og faste stoffer. Der er en undtagelse fra denne regel - dette er vand. Det er eksperimentelt blevet fastslået, at i temperaturområdet 0-4 oС dens tæthed stiger med opvarmning.

homogene og inhomogene kroppe

Tæthedsformlen skrevet ovenfor svarer til den såkaldte gennemsnitlige ρ for den betragtede krop. Hvis vi tildeler et lille volumen i det, så kan den beregnede værdi ρ_i afvige meget fra den tidligere værdi. Denne kendsgerning er forbundet med tilstedeværelsen af en uensartet fordeling af masse over volumen. I dette tilfælde tæthedenρ_{i kaldes lok alt.}

I betragtning af spørgsmålet om uensartet fordeling af stof, virker det interessant at præcisere ét punkt. Når vi begynder at betragte et elementært volumen tæt på atomare skalaer, bliver begrebet medium kontinuitet overtrådt, hvilket betyder, at det ikke giver nogen mening at bruge den lokale tæthedskarakteristik. Det er kendt, at næsten hele massen af et atom er koncentreret i dets kerne, hvis radius er omkring 10^-13 meter. Tætheden af kernen estimeres med et enormt tal. Dette er 2, 310¹⁷ kg/m^3.

Densitetsmåling

Det blev vist ovenfor, at i overensstemmelse med formlen er massefylden lig med forholdet mellem masse og volumen. Dette faktum giver os mulighed for at bestemme den specificerede karakteristik ved blot at veje kroppen og måle dens geometriske parametre.

Hvis kroppens form er meget kompleks, vil den universelle metode til at bestemme massefylden være hydrostatisk vejning. Det er baseret på brugen af arkimedisk magt. Essensen af metoden er enkel. Kroppen vejes først i luft og derefter i vand. Forskellen i vægt bruges til at beregne den ukendte massefylde. For at gøre dette skal du bruge følgende formel:

ρ=ρ_l P₀ / (P₀ - P l_),

hvor P₀, P_l - kropsvægt i luft og væske. Følgelig er ρ_{l væskens massefylde.}

Metoden til hydrostatisk vejning til at bestemme massefylden blev ifølge legenden først brugt af en filosof fra SyracuseArchimedes. Han var i stand til, uden at krænke kronens fysiske integritet, at fastslå, at ikke kun guld, men også andre mindre tætte metaller blev brugt til at fremstille den.