Viskas aplink mus yra sudaryta iš skirtingų medžiagų. Laivai ir pirtys statomi iš medžio, lygintuvai ir sulankstomos lovos – iš geležies, padangos ant ratų ir trintukai ant pieštukų – iš gumos. O skirtingos prekės turi skirtingą svorį – bet kuris iš mūsų nesunkiai parsineš iš turgaus sultingą prinokusį melioną, bet jums teks paprakaituoti dėl tokio pat dydžio svorio.
Visi prisimena garsųjį pokštą: „Kas sunkiau? Kilogramas nagų ar kilogramas pūkų? Nebepulsime į šią vaikišką gudrybę, žinome, kad abiejų svoris bus toks pat, bet tūris gerokai skirsis. Taigi kodėl tai vyksta? Kodėl skirtingi kūnai ir medžiagos turi skirtingą svorį to paties dydžio? Arba atvirkščiai, skirtingiems dydžiams vienodas svoris? Akivaizdu, kad yra tam tikrų savybių, dėl kurių medžiagos taip skiriasi viena nuo kitos. Fizikoje ši charakteristika vadinama materijos tankiu ir išlaikoma septintoje klasėje.
Medžiagos tankis: apibrėžimas ir formulė
Medžiagos tankio apibrėžimas yra toks: tankis parodo, kokia yra medžiagos masė tūrio vienete, pavyzdžiui, viename kubiniame metre. Taigi, vandens tankis yra 1000 kg / m3, o ledo - 900 kg / m3, todėl ledas yra lengvesnis ir žiemą yra rezervuarų viršuje. Tai yra, ką šiuo atveju mums parodo materijos tankis? Ledo tankis, lygus 900 kg/m3, reiškia, kad ledo kubas, kurio kraštinės yra 1 metras, sveria 900 kg. O medžiagos tankio nustatymo formulė yra tokia: tankis \u003d masė / tūris. Į šią išraišką įtraukti dydžiai žymimi taip: masė – m, kūno tūris –V, o tankis – raide ρ (graikiška raidė „ro“). O formulę galima parašyti taip:
Kaip rasti medžiagos tankį
Kaip rasti arba apskaičiuoti medžiagos tankį? Norėdami tai padaryti, turite žinoti kūno tūrį ir kūno svorį. Tai yra, mes išmatuojame medžiagą, pasveriame ją, o tada gautus duomenis tiesiog pakeičiame į formulę ir randame mums reikalingą vertę. O kaip matuojamas medžiagos tankis, aišku iš formulės. Jis matuojamas kilogramais kubiniame metre. Kartais jie taip pat naudoja tokią vertę kaip gramas kubiniame centimetre. Vieną reikšmę konvertuoti į kitą yra labai paprasta. 1 g = 0,001 kg, o 1 cm3 = 0,000001 m3. Atitinkamai, 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000 kg / m ^ 3. Taip pat reikia atsiminti, kad medžiagos tankis skirtingose agregacijos būsenose yra skirtingas. Tai yra kietas, skystas arba dujinis. Kietųjų medžiagų tankis dažniausiai yra didesnis nei skysčių tankis ir daug didesnis nei dujų tankis. Galbūt mums labai naudinga išimtis yra vanduo, kuris, kaip jau svarstėme, kietas sveria mažiau nei skystas. Būtent dėl šios keistos vandens savybės Žemėje įmanoma gyvybė. Gyvybė mūsų planetoje, kaip žinote, kilo iš vandenynų. O jei vanduo elgtųsi kaip visos kitos medžiagos, tai vanduo jūrose ir vandenynuose užšaltų, ledas, būdamas sunkesnis už vandenį, nugrimztų į dugną ir gulėtų netirpdamas. Ir tik ties pusiauju mažoje vandens stulpelyje gyvybė egzistuotų kelių rūšių bakterijų pavidalu. Taigi galime pasakyti ačiū vandeniui už tai, kad mes egzistuojame.
Pramonėje ir žemės ūkyje reikia žinoti naudojamų medžiagų tankį, pavyzdžiui, betonuotojai betono masę ir tūrį skaičiuoja iš jo tankio liedami pamatus, kolonas, sienas, tiltų atramas, šlaitus, užtvankas ir kt. Medžiagos tankis yra fizikinis dydis, apibūdinantis kūno masę, padalytą iš jo tūrio.
Daroma prielaida, kad kūnas yra kietas, be tuštumų ir kitų medžiagų priemaišų. Ši vertė įvairioms medžiagoms nurodyta nuorodų lentelėse. Bet įdomu sužinoti, kaip tokios lentelės pildomos, kaip nustatomas nežinomų medžiagų tankis. Paprasčiausi būdai nustatyti medžiagų tankį:
Skysčiams su hidrometru;
Skysčiams ir kietosioms medžiagoms matuojant tūrį ir masę bei apskaičiuojant pagal formulę.
Kartais dėl netaisyklingos kūnų formos ar didelio dydžio jų tūrį sunku ar net neįmanoma nustatyti naudojant liniuotę ar stiklinę. Tada kyla klausimas, kaip nustatyti jų tankį, nesiimant tūrio matavimo, ar niekaip nepavyksta nustatyti medžiagos masės?
Darbo tikslas: Eksperimentinių uždavinių sprendimas įvairių medžiagų tankiui nustatyti.
Uždaviniai: 1) Išstudijuoti įvairius literatūroje aprašytus medžiagos tankio nustatymo metodus
2) Išmatuokite kai kurių medžiagų tankį literatūroje siūlomais metodais ir įvertinkite kiekvieno metodo paklaidų ribas
3) Remdamiesi nustatytais metodais, nustatykite nežinomos medžiagos tankį.
4) Lentelių pavidalu pateikite druskos, cukraus ir tirpalų tankį
4 įvairių koncentracijų vario sulfatas.
Tyrimo medžiaga ir metodika: Tyrimai atlikti su įprastomis medžiagomis: 10 % druskos tirpalu, 10 % vario sulfato tirpalu, vandeniu, aliuminiu, plienu ir kt. Matavimams atlikti buvo naudojami 4 tikslumo klasės prietaisai: svarstyklės su svarmenimis, hidrometras, komunikacijos indai iš skysčio manometro, taip pat kalorimetrinių kūnų rinkinys. Eksperimentai buvo atliekami kambario temperatūroje (20-250C), mokyklos patalpose, fizikos kabinete.
5 11. 3. Skysčio tankio nustatymas a) Kūno svėrimo ore ir nežinomame skystyje metodas
Tikslas: nustatyti skysčio (vario sulfato tirpalo) tankį. Vandens tankis ρ0 yra 1000 kg/m.
Prietaisai: dinamometras, sriegis, indas su vandeniu, indas su nežinomu skysčiu, kūnas iš kalorimetrinių kūnų rinkinio.
Darbo eiga: dinamometru nustatome kūno svorį ore (P1), vandenyje (P2) ir nežinomame skystyje (P3).
FA=ρgV – jėga
Archimedas Archimedo jėga, veikianti kūną vandenyje, yra
FA=P1-P2 ir nežinomame skystyje:
Pagal Archimedo dėsnį rašome
P1-P2 = ρ0 Vg, (1)
Išspręsdami (1) ir (2) lygčių sistemą, randame nežinomo skysčio tankį:
ρ=(P1-P3)/Vg, V=(P1-P2)/ρ0g, ρ=(P1-P3/P1-P2)ρ0.
ρ= (1H-0,6H/1H-0,7H)1000 kg/m3 = 400H kg/m3/0,3H=1333,(3) kg/m3 b) Vandens tankio palyginimo metodas
Įranga: Ryšio indai iš stiklinių vamzdelių (su svarstyklėmis), guminis vamzdelis, stiklinė, pipetė, kolbos (arba stikliniai indai) su įvairiais skysčiais.
Darbo eiga: 1. Viename susisiekiančių indų gale uždedama guminė juosta.
6 vamzdelį (prieš tai užfiksavus pastarąjį, kad oras per jį nepatektų į susisiekiančius indus).
2. Pipete (iki tam tikro lygio) supilkite tiriamąjį skystį į susisiekiančius indus.
3. Į stiklinę supilkite (iki tam tikro lygio) distiliuotą vandenį.
4. Laisvasis guminio vamzdelio galas panardinamas (iki dugno) į stiklinę (1 pav.). Tokiu atveju pasikeis skysčio lygis besijungiančių kraujagyslių keliuose (tegul h1 yra kelių lygių skirtumas).
5. Tiriamas skystis išpilamas iš susisiekiančio indo ir vietoj jo pilamas distiliuotas vanduo iki ankstesnio lygio.
6. Išsipylę vandenį iš stiklinės, įpilkite į ją bandomojo skysčio iki ankstesnio lygio.
7. Dar kartą panardinkite laisvą guminio vamzdelio galą į stiklinę ir vėl suraskite lygio skirtumą.
Kadangi skysčio lygio aukštis yra atvirkščiai proporcingas jo tankiui, galime rašyti: h1/h2 = ρx/ρv, arba ρВ=h2ρВ/h1, kur ρВ ir ρX yra atitinkamai distiliuoto vandens ir tiriamo skysčio tankiai.
h1= 3,5 cm h2= 5 cm
ρX = 5 cm / 3,5 cm 1000 kg/m3 = 1428 kg/m3
Taigi, žinodami skysčio tankį, galime sužinoti, kokį skystį tyrėme. Šiuo atveju tai yra vario sulfatas.
7 2. Kietojo kūno tankio nustatymas a) Mėginio svėrimo ore ir vandenyje metodas
Įranga: Svarstyklės su svarmeniu, stiklinė 0,5 l, siūlai ir vielos gabalai, tiriamieji pavyzdžiai (aliuminio, skardos, granito, medžio gabaliukai, plexiglas plokštė, kamštienos kamštis).
Darbo atlikimo būdas: Siūlomas metodas leidžia nustatyti bet kurios medžiagos tankį (kurios tankis didesnis arba mažesnis nei vandens), sveriant mėginį ore ir vandenyje.
Tegul m1 yra tiriamo kūno masė. Tada jo svorį ore galima rasti taip:
P =m1g, (1) čia g yra laisvojo kritimo pagreitis. Šis į vandenį panardintas kūnas turi svorį
Čia FA yra Archimedo jėga:
(V – kūno išstumto vandens tūris, ρB – jo tankis).
Subalansuodami svarstykles, gauname:
P2 = m2g, (4) čia ta yra svarelių masė, kuri turi būti dedama ant kairiosios keptuvės, kad būtų subalansuotas balansas. Iš (1) - (4) gauname: m2=m1-ρvV (5)
Kadangi tūris V yra lygus į vandenį panardinto kūno tūriui, galime parašyti:
V=m1/ρx (6) čia ρx yra tiriamą kūną sudarančios medžiagos tankis. Iš (5) ir (6) randame:
ρx=m1/(m1-m2)ρin (7)
Darbo tvarka:
/. Tirtų kūnų tankis yra didesnis nei vandens tankis.
1. Nustatykite tiriamo kūno masę m1.
2. Pririškite bandomąjį korpusą sriegiu prie kairiojo svarstyklių padėklo ir nuleiskite į stiklinę vandens (kol visiškai panirs).
3. Ant to paties puodelio dedami m2 masės svareliai, kurie reikalingi svarstyklių balansavimui.
4. Pagal (7) formulę nustatomas tiriamojo kūno tankis ρx. Matavimo rezultatai įrašyti 1 lentelėje.
1 lentelė
Medžiaga m1, 10-3 m2, 10-3 ρx, 103 ρy, 103 ε, %
kg kg m-3 kg m-3
Aliuminis 21,85 13,65 2,664 2,698 1,2
Alavas 62,4 53,85 7,2982 7,298 0,003
Granitas 17,35 10,75 2,628 2,5-3 5
Plexiglas 3,75 0,75 1,23 1,18 4,2
ΙΙ. Tirtų kūnų tankis yra mažesnis už vandens tankį.
1. Išmatuokite tiriamo kūno masę m1.
2. Korpusas standžiai pritvirtintas prie kairiojo svarstyklių keptuvės trimis varinės vielos gabalais (skersmuo 0,5 - 0,7 mm; du gabalai 10 - 15 cm ilgio, vienas -30 - 35 cm). Tam jų galai susukami į ryšulį, kuriame sutvirtinama plieninė adata (arba kietos smailios vielos gabalas), o trumpųjų vielų viršutiniai galai tvirtinami prie svėrimo padėklo iškyšų (2 pav.). ).
Subalansuokite svarstykles. Tada bandomasis kūnas smeigiamas ant adatos.
3. Kūnas visiškai panardinamas į vandenį, o į kairę svarstyklių indą pridedami m2 masės svareliai ir pasiekiamas svarstyklių balansas. Pagal formulę
ρx=m1/(m1+m2)ρx raskite tiriamo kūno tankį. Matavimo rezultatai įrašyti 2 lentelėje.
2 lentelė
medžiaga m3,10-3 m2,10-3 kg px, 103 kgm-3 ρy, tab. ε, %
Kamštienos mediena 3,7 22,5 0,14 0,2 30
20 25 0,44 0,45 2,2 b) Metodas pagal navigacijos sąlygas tel.
Įranga: plastilino gabalas, cilindrinis indas su vandeniu
(ρ = 1 g/cm3), liniuotė.
Darbo eiga: 1. Į indą su vandeniu įmerkti plastilino gabalėlį ir liniuote išmatuoti skysčio lygio pokytį inde h1.
2. iš plastilino pasidarome “valtelę” ir leidžiame plaukioti inde su vandeniu. Vėlgi, matuojame skysčio lygio h2 pokytį.
3. Plastilino tankį randame pagal formulę:
ρplast = mplast / Vplast = ρSh2 / Sh1 = ρВh2/h1
ρplast = ρВh2/h1 h1 = 2mm h2 = 4mm
ρplast = 1000 kg/m3 4mm / 2mm = 2000 kg/m3
Nežinomos medžiagos tankio nustatymas
Tikslas: nustatyti nežinomos medžiagos X tankį kietoje būsenoje. X medžiaga netirpsta vandenyje ir su ja nevyksta cheminių reakcijų.
Įranga: stiklinė stiklinė su vandeniu, mėgintuvėlis, matavimo liniuotė, nežinoma medžiaga X mažų gabalėlių pavidalu.
Darbo eiga: Pirmiausia į mėgintuvėlį dedame tik nežinomą medžiagą X ir pažymime mėgintuvėlio panardinimo gylį H. Tada iš mėgintuvėlio išimame medžiagą X ir įpilame tiek vandens, kad panardinimo gylis H antrajame eksperimente būtų lygiai toks pat kaip ir pirmame eksperimente. Šiuo atveju vandens masė mv mėgintuvėlyje antrajame eksperimente yra lygi nežinomos medžiagos masei mх pirmame eksperimente: mv = mX
X medžiagos tankis ρX gali būti apskaičiuojamas naudojant lygtį ρX=mX/VX = mВ/VX, siekiant sumažinti galimas matavimo paklaidas nustatant mėgintuvėlio panardinimo gylį H, naudojame tokį metodą.
Į stiklinę įpilkite tiek vandens, kad jos lygis būtų apie 1 cm žemiau krašto. Į mėgintuvėlį mažomis porcijomis uždėjus nežinomą medžiagą X, pasieksime tokį jos panardinimo gylį, kuriame viršutinis mėgintuvėlio kraštas būtų indo viršutinio krašto lygyje. Šią mėgintuvėlio padėtį galima labai tiksliai nustatyti naudojant liniuotę, esančią ant stiklinės.
Pakeitę nežinomą medžiagą vandeniu, pasieksime lygiai tokį patį mėgintuvėlio panardinimo gylį, palaipsniui įpildami į jį vandens.
Išmatuokime vandens lygio aukštį h1 mėgintuvėlyje. Vandens tūris mėgintuvėlyje yra
VВ = Sh1, kur S yra mėgintuvėlio vidinio skerspjūvio plotas. Įdėkime anksčiau eksperimente naudotą nežinomą medžiagą į mėgintuvėlį su vandeniu ir išmatuokime jame vandens lygio h2 aukštį. Medžiagos tūris Vx išreiškiamas mėgintuvėlio vidinio skerspjūvio plotu S ir vandens lygio h2 - h1 aukščio pokyčiu mėgintuvėlyje, kai medžiaga nuleidžiama į vandenį:
Medžiagos tankis ρX lygus
ρX = mX/VX = mВ/VX = ρВVВ/VX = ρВSh1/(S(h2-h1)),
ρX = ρВh1/(h2-h1).
h1=3. 3 cm h2= 3,8 cm
ρX = 1000kg/m3
ρX =1000kg/m3 3,3cm/(3,8cm-3,3cm) = 3,3cm
1000 kg/m3 / 0,5 cm = 6,6 cm 1000 kg/m3 = 6600 kg/m3
Palyginus mūsų rezultatą su lentelės duomenimis, galime daryti prielaidą, kad nežinoma medžiaga yra cinkas.
Skirtingų koncentracijų skysčių tankio nustatymas
Tikslas: nustatyti skirtingų koncentracijų druskos, cukraus ir vario sulfato tirpalų tankį. Sukurkite lenteles pagal gautus duomenis. Įranga: Svarstyklės su svarmenimis, mėgintuvėlis (250 ml), aliuminio puodelis.
Medžiagos: cukrus, druska, mėlynasis vitriolis. Darbo eiga: a) Druskos tirpalas
Norint gauti skirtingos koncentracijos tirpalą, į vandenį reikia įberti vieną arbatinį šaukštelį (5,6 g) druskos. Po kiekvieno šaukšto turite išmatuoti gauto tirpalo svorį ir tūrį, atsižvelgiant į tai, kad m puodelis \u003d 44,75 g.
Tankio, masės ir tūrio fizikos uždaviniuose naudojamos formulės.
Vertės pavadinimas |
Paskyrimas |
Vienetai |
Formulė |
Svoris |
m |
kilogramas |
m = p * V |
Apimtis |
V |
m 3 |
V=m/p |
Tankis |
p |
kg/m3 |
p=m/V |
Tankis lygus kūno masės ir tūrio santykiui. Tankis žymimas graikiška raide ρ (ro).
PROBLEMŲ SPRENDIMO PAVYZDŽIAI
Užduotis numeris 1. Raskite pieno tankį, jei 206 g pieno užima 200 cm 3 tūrį?
Užduotis numeris 2. Koks yra plytos tūris, jei jos masė yra 5 kg?
Užduotis numeris 3. Nustatykite 120 cm3 tūrio plieninės detalės masę
Užduotis numeris 4. Dviejų stačiakampių plytelių matmenys yra vienodi. Kuris iš jų turi didelę masę, jei viena čerpė ketaus, kita plieninė?
Sprendimas: Iš medžiagų tankio lentelės (žr. puslapio pabaigoje) nustatome, kad ketaus tankis ( p2 \u003d 7000 kg / m 3) yra mažesnis už plieno tankį ( ρ 1 = 7800 kg / m 3). Vadinasi, ketaus tūrio vienete yra mažesnė masė nei plieno tūrio vienete, nes kuo mažesnis medžiagos tankis, tuo mažesnė jos masė, jei kūnų tūriai vienodi.
Užduotis numeris 5. Nustatykite kreidos tankį, jei jos gabalo, kurio tūris yra 20 cm 3, masė yra 48 g. Išreikškite šį tankį kg / m 3 ir g / cm 3.
Atsakymas: Kreidos tankis 2,4 g/cm3, arba 2400 kg/m3.
Užduotis numeris 6. Kokia yra ąžuolinės sijos masė 5 m ilgio ir 0,04 m 2 skerspjūvio ploto?
ATSAKYMAS: 160 kg.
SPRENDIMAS. Iš tankio formulės gauname m = p V. Atsižvelgiant į tai, kad pluošto tūris V = S l, mes gauname: m = p S l.
Skaičiuojame: m \u003d 800 kg / m 3 0,04 m 2 5 m \u003d 160 kg.
Užduotis numeris 7. 21,6 g masės strypas yra 4 x 2,5 x 0,8 cm matmenys. Nustatykite, iš kokios medžiagos jis pagamintas.
ATSAKYMAS: Baras pagamintas iš aliuminio.
Užduotis numeris 8 (padidėjęs sudėtingumas). Tuščiavidurio vario kubo, kurio briaunos ilgis a = 6 cm, masė m = 810 g. Koks kubo sienelių storis?
ATSAKYMAS: 5 mm.
SPRENDIMAS: kubo tūris V K \u003d a 3 = 216 cm 3. Sienos tūris V C galima apskaičiuoti žinant kubo masę m K ir vario tankis R: V C \u003d m K / p \u003d 91 cm 3. Todėl ertmės tūris V P \u003d V K - V C \u003d 125 cm 3. Nes 125 cm3 = (5 cm) 3, ertmė yra kubas su krašto ilgiu b = 5 cm. Iš to išplaukia, kad kubo sienelių storis lygus (a–b)/2 = (6 – 5)/2 = 0,5 cm.
Užduotis numeris 9 (olimpiados lygis). Mėgintuvėlio su vandeniu masė 50 g. To paties mėgintuvėlio, pripildyto vandeniu, bet jame 12 g metalo gabalėliu, masė yra 60,5 g. Nustatyti į mėgintuvėlį įdėto metalo tankį .
ATSAKYMAS: 8000 kg/m3
SPRENDIMAS: Jei dalis vandens nebūtų išsiliejusi iš mėgintuvėlio, tai tokiu atveju bendra mėgintuvėlio, vandens ir jame esančio metalo gabalo masė būtų 50 g + 12 g = 62 g. problemos sąlyga, vandens masė mėgintuvėlyje su metalo gabalėliu lygi 60,5 g.Todėl metalo išstumto vandens masė yra 1,5 g, t.y. 1/8 masės metalo gabalo. Taigi metalo tankis yra 8 kartus didesnis nei vandens.
Tankio, masės ir tūrio su tirpalu užduotys. Medžiagų tankio lentelė.
Ant svarstyklių uždėkime vienodo tūrio geležinius ir aliuminio cilindrus (122 pav.). Svarstyklių pusiausvyra sutrikusi. Kodėl?
Ryžiai. 122
Laboratoriniuose darbuose matavote kūno svorį, palygindami virdulio svorį su kūno svoriu. Kai svoriai buvo pusiausvyroje, šios masės buvo lygios. Disbalansas reiškia, kad kūnų masės nėra vienodos. Geležinio cilindro masė yra didesnė nei aliuminio. Tačiau cilindrų tūriai yra vienodi. Tai reiškia, kad vienetinio tūrio (1 cm 3 arba 1 m 3) geležies masė yra didesnė nei aliuminio.
Medžiagos masė, esanti tūrio vienete, vadinama medžiagos tankiu. Norėdami rasti tankį, turite padalyti medžiagos masę iš jos tūrio. Tankis žymimas graikiška raide ρ (rho). Tada
tankis = masė/tūris
ρ = m/V.
SI tankio vienetas yra 1 kg/m 3. Įvairių medžiagų tankiai buvo nustatyti eksperimentiniu būdu ir pateikti 1 lentelėje. 123 paveiksle pavaizduotos jums žinomos medžiagų masės, kurių tūris yra V = 1 m 3.
Ryžiai. 123
Kietųjų, skystųjų ir dujinių medžiagų tankis
(esant normaliam atmosferos slėgiui)
Kaip suprasti, kad vandens tankis ρ \u003d 1000 kg / m 3? Atsakymas į šį klausimą išplaukia iš formulės. Vandens masė V \u003d 1 m 3 tūryje yra lygi m \u003d 1000 kg.
Iš tankio formulės medžiagos masė
m = ρV.
Iš dviejų vienodo tūrio kūnų didesnis medžiagos tankis turi didesnę masę.
Palyginus geležies tankį ρ w = 7800 kg / m 3 ir aliuminio ρ al = 2700 kg / m 3, suprantame, kodėl eksperimente (žr. 122 pav.) geležies cilindro masė pasirodė didesnė už masę. tokio pat tūrio aliuminio cilindro.
Jei kūno tūris matuojamas cm 3, tada kūno masei nustatyti patogu naudoti tankio reikšmę ρ, išreikštą g / cm 3.
Medžiagos tankio formulė ρ = m/V naudojama vienarūšiams kūnams, t.y. kūnams, susidedantiems iš vienos medžiagos. Tai kūnai, kuriuose nėra oro ertmių arba nėra kitų medžiagų priemaišų. Medžiagos grynumas vertinamas pagal išmatuoto tankio vertę. Ar, pavyzdžiui, aukso luito viduje yra pridėta pigaus metalo?
Pagalvok ir atsakyk
- Kaip pasikeistų svarstyklių balansas (žr. 122 pav.), jei vietoj geležinio cilindro ant puodelio būtų uždėtas tokio pat tūrio medinis cilindras?
- Kas yra tankis?
- Ar medžiagos tankis priklauso nuo jos tūrio? Iš masės?
- Kokiais vienetais matuojamas tankis?
- Kaip pereiti nuo tankio vieneto g/cm 3 iki tankio vieneto kg/m 3?
Įdomu žinoti!
Paprastai kietos būsenos medžiaga turi didesnį tankį nei skysta. Išimtis iš šios taisyklės yra ledas ir vanduo, susidedantys iš H 2 O molekulių Ledo tankis ρ = 900 kg/m 3, vandens tankis? \u003d 1000 kg / m 3. Ledo tankis yra mažesnis už vandens tankį, o tai rodo ne tokį tankų molekulių paketą (t. y. didelius atstumus tarp jų) kietoje medžiagoje (lede) nei skystoje būsenoje (vandenyje). Ateityje susidursite su kitomis labai įdomiomis vandens savybių anomalijomis (nenormalybėmis).
Vidutinis Žemės tankis yra maždaug 5,5 g/cm 3 . Šis ir kiti mokslui žinomi faktai leido padaryti tam tikras išvadas apie Žemės sandarą. Vidutinis žemės plutos storis yra apie 33 km. Žemės plutą daugiausia sudaro dirvožemis ir uolienos. Vidutinis žemės plutos tankis yra 2,7 g / cm 3, o uolienų, esančių tiesiai po žemės pluta, tankis yra 3,3 g / cm 3. Tačiau abi šios vertės yra mažesnės nei 5,5 g/cm 3, tai yra mažesnės už vidutinį Žemės tankį. Iš to išplaukia, kad Žemės rutulio gelmėse esančios materijos tankis yra didesnis už vidutinį Žemės tankį. Mokslininkai teigia, kad Žemės centre medžiagos tankis siekia 11,5 g/cm 3 , t.y. artėja prie švino tankio.
Vidutinis žmogaus kūno audinių tankis yra 1036 kg / m 3, kraujo tankis (esant t = 20 ° C) yra 1050 kg / m 3.
Balsos mediena turi mažą medienos tankį (2 kartus mažiau nei kamštienos). Iš jo gaminami plaustai, gelbėjimo diržai. Kuboje auga dygliuotasis ežiuolės medis, kurio medienos tankis yra 25 kartus mažesnis už vandens tankį, t.y. ρ = 0,04 g / cm 3. Gyvatės medis turi labai didelį medienos tankį. Mediena skęsta vandenyje kaip akmuo.
Padarykite tai patys namuose
Išmatuokite muilo tankį. Norėdami tai padaryti, naudokite stačiakampį muilo gabalėlį. Palyginkite išmatuotą tankio vertę su klasės draugų gautomis vertėmis. Ar gautos tankio reikšmės yra vienodos? Kodėl?
Įdomu žinoti
Jau gyvuojant garsiajam senovės graikų mokslininkui Archimedui (124 pav.) apie jį buvo kuriamos legendos, kurių priežastis – amžininkus stebinę jo išradimai. Viena iš legendų pasakoja, kad Sirakūzų karalius Heronas II paprašė mąstytojo nustatyti, ar jo karūna pagaminta iš gryno aukso, ar juvelyras įmaišė į ją nemažą kiekį sidabro. Žinoma, karūna turėjo likti nepažeista. Nustatyti karūnos masę Archimedui nebuvo sunku. Buvo daug sunkiau tiksliai išmatuoti vainiko tūrį, norint apskaičiuoti metalo, iš kurio jis buvo išlietas, tankį ir nustatyti, ar tai grynas auksas. Sunkumas buvo tas, kad jis buvo netinkamos formos!
Ryžiai. 124
Kartą Archimedas, pasinėręs į mintis apie karūną, maudėsi vonioje, kur jam kilo puiki idėja. Karūnėlės tūrį galima nustatyti išmatavus jos išstumto vandens tūrį (šis netaisyklingos formos kūno tūrio matavimo metodas jums žinomas). Nustatęs vainiko tūrį ir masę, Archimedas apskaičiavo medžiagos, iš kurios juvelyras padarė karūną, tankį.
Pasak legendos, karūnos medžiagos tankis pasirodė mažesnis už gryno aukso tankį, o nesąžiningas juvelyras buvo pagautas sukčiaujantis.
Pratimai
- Vario tankis yra ρ m = 8,9 g / cm 3, o aliuminio - ρ al = 2700 kg / m 3. Kuri medžiaga tankesnė ir kiek?
- Nustatykite betoninės plokštės, kurios tūris V = 3,0 m 3, masę.
- Iš kokios medžiagos pagamintas V = 10 cm 3 tūrio rutulys, jei jo masė m = 71 g?
- Nustatykite lango stiklo, kurio ilgis a = 1,5 m, aukštis b = 80 cm ir storis c = 5,0 mm, masę.
- Bendra masė N = 7 identiški stogo dangos lakštai m = 490 kg. Kiekvieno lapo dydis yra 1 x 1,5 m. Nustatykite lakšto storį.
- Plieninių ir aliuminio cilindrų skerspjūvio plotai ir masės vienodi. Kuris iš cilindrų yra didesnio aukščio ir kiek?
Kūnai, pagaminti iš skirtingų medžiagų, turi skirtingą masę ir vienodus tūrius. Pavyzdžiui, geležies, kurios tūris yra 1 m 3, masė yra 7800 kg, o tokio paties tūrio švinas - 13 000 kg.
Fizinis dydis, parodantis, kokia medžiagos masė yra tūrio vienete (t. y., pavyzdžiui, viename kubiniame metre arba viename kubiniame centimetre), vadinamas tankis medžiagų.
Norėdami sužinoti, kaip rasti tam tikros medžiagos tankį, apsvarstykite šį pavyzdį. Yra žinoma, kad 2 m 3 tūrio ledo sangrūda sveria 1800 kg. Tada 1 m 3 ledo masė bus 2 kartus mažesnė. Padalinę 1800 kg iš 2 m 3, gauname 900 kg / m 3. Tai ledo tankis.
Taigi, Norėdami nustatyti medžiagos tankį, turite padalinti objekto masę iš jo tūrio.: Į šią išraišką įtrauktus kiekius žymėkite raidėmis:
m- kūno masė, V- kūno apimtis, ρ - kūno tankis ( ρ - graikų raidė „ro“).
Tada tankio apskaičiavimo formulę galima parašyti taip: Tankio vienetas SI yra kilogramo už kubinį metrą(1 kg / m 3). Praktiškai medžiagos tankis taip pat išreiškiamas gramais kubiniame centimetre (g / cm 3). Norėdami nustatyti ryšį tarp šių vienetų, atsižvelgiame į tai
1 g \u003d 0,001 kg, 1 cm 3 \u003d 0,000001 m 3.
Štai kodėl 
Tos pačios medžiagos tankis kietoje, skystoje ir dujinėje būsenoje skiriasi. Pavyzdžiui, vandens tankis yra 1000 kg / m 3, ledo - 900 kg / m 3, o vandens garų (esant 0 0 C ir normaliam atmosferos slėgiui) - 0,59 kg / m 3.
3 lentelė
Kai kurių kietųjų medžiagų tankiai
4 lentelė
Kai kurių skysčių tankis
5 lentelė
Kai kurių dujų tankiai
(3-5 lentelėse nurodyti kūnų tankiai skaičiuojami esant normaliam atmosferos slėgiui ir 0 0C temperatūroje dujoms, skysčiams ir kietosioms medžiagoms esant 20 0C.)
1. Ką rodo tankis? 2. Ką reikėtų daryti norint nustatyti medžiagos tankį, žinant kūno masę ir tūrį? 3. Kokius tankio vienetus žinote? Kaip jie susiję vienas su kitu? 4. Trys kubeliai – pagaminti iš marmuro, ledo ir žalvario – yra vienodo tūrio. Kuris turi didžiausią masę, kuris mažiausią? 5. Du kubeliai – pagaminti iš aukso ir sidabro – turi vienodą masę. Kuris turi didesnį tūrį? 6. Kurio iš 22 pav. parodytų cilindrų tankis didesnis? 7. Kiekvieno iš 23 paveiksle pavaizduotų kūnų masė yra 1 tona Kurio iš jų tankis mažesnis?
