Wszystko wokół nas składa się z różnych substancji. Statki i łaźnie budowane są z drewna, żelazka i składane łóżka z żelaza, opony na kółkach i gumki do ołówków z gumy. A różne przedmioty mają różną wagę - każdy z nas z łatwością przyniesie soczystego dojrzałego melona z targu, ale będziesz musiał się pocić nad ciężarem tego samego rozmiaru.
Wszyscy pamiętają słynny dowcip: „Co jest trudniejsze? Kilogram gwoździ czy kilogram puchu? Nie damy się już nabrać na tę dziecinną sztuczkę, wiemy, że waga obu będzie taka sama, ale głośność będzie znacząco różna. Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego różne ciała i substancje mają różną wagę dla tego samego rozmiaru? Lub odwrotnie, ta sama waga dla różnych rozmiarów? Oczywiście istnieje pewna cecha, która sprawia, że substancje tak bardzo się od siebie różnią. W fizyce ta cecha nazywa się gęstością materii i jest przekazywana w siódmej klasie.
Gęstość materii: definicja i wzór
Definicja gęstości substancji jest następująca: gęstość pokazuje, jaka jest masa substancji w jednostce objętości, na przykład w jednym metrze sześciennym. Gęstość wody wynosi więc 1000 kg/m3, a lodu 900 kg/m3, dlatego lód jest lżejszy i zimą góruje na zbiornikach. To znaczy, co pokazuje nam gęstość materii w tym przypadku? Gęstość lodu równa 900 kg/m3 oznacza, że sześcian lodu o boku 1 metra waży 900 kg. A wzór na określenie gęstości substancji jest następujący: gęstość \u003d masa / objętość. Wielkości zawarte w tym wyrażeniu są oznaczone następująco: masa - m, objętość ciała -V, a gęstość jest oznaczona literą ρ (grecka litera „ro”). A formułę można zapisać w następujący sposób:
Jak znaleźć gęstość substancji
Jak znaleźć lub obliczyć gęstość substancji? Aby to zrobić, musisz znać objętość ciała i masę ciała. Oznacza to, że mierzymy substancję, ważymy ją, a następnie po prostu podstawiamy otrzymane dane do wzoru i znajdujemy potrzebną nam wartość. Sposób pomiaru gęstości substancji jasno wynika ze wzoru. Mierzy się go w kilogramach na metr sześcienny. Czasami używają również takiej wartości, jak gram na centymetr sześcienny. Konwersja jednej wartości na drugą jest bardzo prosta. 1 g = 0,001 kg, a 1 cm3 = 0,000001 m3. Odpowiednio 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000 kg / m ^ 3. Należy również pamiętać, że gęstość substancji jest różna w różnych stanach skupienia. To znaczy stały, ciekły lub gazowy. Gęstość ciał stałych jest najczęściej większa niż gęstość cieczy i znacznie wyższa niż gęstość gazów. Być może bardzo przydatnym wyjątkiem jest dla nas woda, która, jak już rozważaliśmy, waży mniej w stanie stałym niż w stanie ciekłym. To dzięki tej dziwnej właściwości wody możliwe jest życie na Ziemi. Życie na naszej planecie, jak wiecie, pochodzi z oceanów. A gdyby woda zachowywała się jak wszystkie inne substancje, to woda w morzach i oceanach zamarzałaby na wskroś, a lód, będąc cięższym od wody, opadałby na dno i leżałby tam nie topniejąc. I tylko na równiku w małym słupie wody istniałoby życie w postaci kilku rodzajów bakterii. Możemy więc podziękować wodzie za to, że istniejemy.
W przemyśle i rolnictwie istnieje potrzeba znajomości gęstości stosowanych substancji, np. betoniarze obliczają masę i objętość betonu na podstawie jego gęstości podczas wylewania fundamentów, słupów, ścian, podpór mostów, skarp, zapór itp. Gęstość substancji jest wielkością fizyczną charakteryzującą masę ciała podzieloną przez jego objętość.
Przyjmuje się, że ciało jest stałe, bez pustych przestrzeni i zanieczyszczeń inną materią. Ta wartość dla różnych substancji znajduje odzwierciedlenie w tabelach referencyjnych. Ale interesujące jest wiedzieć, jak takie tabele są wypełniane, jak określa się gęstość nieznanych substancji. Najprostsze sposoby określania gęstości substancji:
Do cieczy z areometrem;
W przypadku cieczy i ciał stałych poprzez pomiar objętości i masy oraz obliczenie według wzoru.
Czasami, ze względu na nieregularny kształt ciał lub ich duże rozmiary, określenie ich objętości za pomocą linijki lub zlewki jest trudne lub wręcz niemożliwe. Powstaje wtedy pytanie, jak określić ich gęstość bez uciekania się do pomiaru objętości, czy też nie ma sposobu na określenie masy substancji?
Cel pracy: Rozwiązanie problemów doświadczalnych w celu wyznaczenia gęstości różnych substancji.
Zadania: 1) Zbadanie różnych metod wyznaczania gęstości substancji opisanych w literaturze
2) Zmierzyć gęstość niektórych substancji metodami proponowanymi w literaturze i oszacować granice błędu każdej metody
3) Wyznacz gęstość nieznanej substancji na podstawie zidentyfikowanych metod.
4) Przedstaw w formie tabel gęstości roztworów soli, cukru i
4 siarczan miedzi o różnych stężeniach.
Materiały i metodyka badań: Badania przeprowadzono z użyciem substancji pospolitych: 10% roztwór soli, 10% roztwór siarczanu miedzi, woda, aluminium, stal itp. Do pomiarów wykorzystano przyrządy 4 klasy dokładności: wagi z odważnikami, areometr, komunikatory naczynia z manometru cieczowego, a także zestaw ciał kalorymetrycznych. Eksperymenty przeprowadzono w temperaturze pokojowej (20-250C), na terenie szkoły, w sali fizycznej.
5 11. 3. Wyznaczanie gęstości cieczy a) Metoda ważenia ciała w powietrzu i nieznanej cieczy
Cel: Wyznacz gęstość cieczy (roztwór siarczanu miedzi). Gęstość ρ0 wody wynosi 1000 kg/m3.
Przyrządy: Dynamometr, nitka, naczynie z wodą, naczynie z nieznaną cieczą, ciało z zestawu ciał kalorymetrycznych.
Przebieg pracy: Za pomocą dynamometru wyznaczamy ciężar ciała w powietrzu (P1), w wodzie (P2) oraz w nieznanej cieczy (P3).
FA=ρgV - siła
Archimedes Siła Archimedesa działająca na ciało w wodzie wynosi
FA=P1-P2, aw nieznanym płynie:
Zgodnie z prawem Archimedesa piszemy
P1-P2=ρ0Vg, (1)
Rozwiązując układ równań (1) i (2), znajdujemy gęstość nieznanego płynu:
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) Metoda porównania gęstości wody
Wyposażenie: Naczynia komunikacyjne wykonane z rurek szklanych (z podziałką), rurka gumowa, zlewka, pipeta, kolby (lub słoje szklane) z różnymi płynami.
Przebieg pracy: 1. Na jeden koniec naczyń połączonych zakłada się gumkę.
6 rurek (po uprzednim zaciśnięciu tej ostatniej, aby powietrze nie dostało się przez nią do naczyń połączonych).
2. Do naczyń połączonych pipetą wlać płyn testowy (do określonego poziomu).
3. Wlej (do pewnego poziomu) wodę destylowaną do zlewki.
4. Wolny koniec gumowej rurki zanurzyć (do dna) w zlewce (ryc. 1). W takim przypadku zmieni się poziom płynu w kolanach naczyń połączonych (niech h1 będzie różnicą poziomów w kolanach)
5. Badaną ciecz wylewa się z naczynia łączącego i zamiast niej wlewa się wodę destylowaną do poprzedniego poziomu.
6. Po nalaniu wody ze zlewki wlej do niej płyn testowy do poprzedniego poziomu.
7. Ponownie zanurz wolny koniec gumowej rurki w zlewce i ponownie znajdź różnicę poziomów.
Ponieważ wysokość poziomu cieczy jest odwrotnie proporcjonalna do jej gęstości, możemy zapisać: h1/h2 = ρx/ρv, czyli ρВ=h2ρВ/h1, gdzie ρВ i ρX to odpowiednio gęstości wody destylowanej i badanej cieczy.
h1= 3,5 cm h2= 5 cm
ρX= 5cm / 3,5cm 1000kg/m3 = 1428kg/m3
Zatem znając gęstość cieczy, możemy dowiedzieć się, jaki rodzaj cieczy badaliśmy. W tym przypadku jest to siarczan miedzi.
7 2. Wyznaczanie gęstości ciała stałego a) Metoda ważenia próbki w powietrzu iw wodzie
Wyposażenie: Waga z odważnikiem, szklanka 0,5 l, nici i kawałki drutu, próbki do badań (kawałki aluminium, cyny, granitu, drewna, płytka z plexi, korek korkowy).
Sposób wykonania pracy: Zaproponowana metoda pozwala na wyznaczenie gęstości dowolnej substancji (o gęstości większej lub mniejszej od wody) poprzez zważenie próbki w powietrzu i wodzie.
Niech m1 będzie masą badanego ciała. Wtedy jego ciężar w powietrzu można znaleźć w następujący sposób:
P =m1g, (1) gdzie g jest przyspieszeniem swobodnego spadania. To ciało zanurzone w wodzie ma ciężar
Tutaj FA jest siłą Archimedesa:
(V to objętość wody wypartej przez ciało, ρB to jego gęstość).
Równoważąc wagi, otrzymujemy:
P2=m2g, (4) gdzie ta jest masą odważników, które należy umieścić na lewej szalce, aby zrównoważyć wagę. Z (1) - (4) otrzymujemy: m2=m1-ρvV (5)
Ponieważ objętość V jest równa objętości ciała zanurzonego w wodzie, możemy napisać:
V=m1/ρx (6) gdzie ρx jest gęstością substancji, z której składa się badane ciało. Z (5) i (6) znajdujemy:
ρx=m1/(m1-m2)ρin (7)
Porządek pracy:
/. Gęstość badanych ciał jest większa niż gęstość wody.
1. Wyznacz masę m1 badanego ciała.
2. Przywiązać badane ciało nitką do lewej szalki wagi i zanurzyć je w szklance wody (do całkowitego zanurzenia).
3. Na tym samym kubku umieszcza się odważniki o masie m2, które są niezbędne do zrównoważenia wagi.
4. Zgodnie ze wzorem (7) wyznacza się gęstość ρx badanego ciała. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Substancja m1, 10-3 m2, 10-3 ρx, 103 ρy, 103 ε, %
kg kg kg m-3 kg m-3
Aluminium 21,85 13,65 2,664 2,698 1,2
Cyna 62,4 53,85 7,2982 7,298 0,003
Granit 17,35 10,75 2,628 2,5-3 5
Pleksi 3,75 0,75 1,23 1,18 4,2
ΙΙ. Gęstość badanych ciał jest mniejsza niż gęstość wody.
1. Zmierz masę m1 badanego ciała.
2. Korpus jest sztywno przymocowany do lewej szalki za pomocą trzech kawałków drutu miedzianego (średnica 0,5 - 0,7 mm; dwa kawałki o długości 10 - 15 cm, jeden -30 - 35 cm). W tym celu ich końce są skręcone w wiązkę, w której wzmocniona jest stalowa igła (lub kawałek twardego spiczastego drutu), a górne końce krótkich drutów są przymocowane do występów szalki (ryc. 2) ).
Zrównoważ wagę. Następnie ciało testowe jest nakłuwane igłą.
3. Ciało zanurza się całkowicie w wodzie, do lewej szalki wagi dodaje się odważniki o masie m2 i uzyskuje się równowagę wagi. Zgodnie z formułą
ρx=m1/(m1+m2)ρx znajdź gęstość badanego ciała. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2
substancja m3.10-3 m2.10-3 kg px, 103 kgm-3 ρy, tab. ε,%
Drewno korkowe 3,7 22,5 0,14 0,2 30
20 25 0,44 0,45 2,2 b) Metoda oparta na warunkach nawigacyjnych tel.
Wyposażenie: kawałek plasteliny, cylindryczne naczynie z wodą
(ρ = 1 g/cm3), linijka.
Przebieg pracy: 1. Zanurzyć kawałek plasteliny w naczyniu z wodą i za pomocą linijki zmierzyć zmianę poziomu h1 cieczy w naczyniu.
2. robimy „łódeczkę” z plasteliny i pozwalamy jej unosić się w naczyniu z wodą. Ponownie mierzymy zmianę poziomu h2 cieczy.
3. Znajdujemy gęstość plasteliny zgodnie ze wzorem:
ρplast =mplast/Vplast = ρSh2 / Sh1 = ρВh2/h1
ρplast = ρВh2/h1 h1 = 2mm h2 = 4mm
ρplast =1000kg/m3 4mm / 2mm = 2000kg/m3
Wyznaczanie gęstości nieznanej substancji
Cel: Wyznacz gęstość nieznanej substancji X w stanie stałym. Substancja X nie rozpuszcza się w wodzie i nie wchodzi z nią w reakcje chemiczne.
Wyposażenie: Szklana zlewka z wodą, probówka, miarka, nieznana substancja X w postaci drobnych kawałków.
Przebieg pracy: Najpierw umieszczamy w probówce tylko nieznaną substancję X i notujemy głębokość H zanurzenia probówki. Następnie usuwamy substancję X z probówki i wlewamy tyle wody, aby głębokość zanurzenia H w drugim doświadczeniu była dokładnie taka sama jak w pierwszym doświadczeniu. W tym przypadku masa wody mv w probówce w drugim doświadczeniu jest równa masie mх nieznanej substancji w pierwszym doświadczeniu: mv = mX
Gęstość ρX substancji X można obliczyć za pomocą równania ρX=mX/VX = m²/VX, aby zmniejszyć możliwe błędy pomiaru przy określaniu głębokości H zanurzenia probówki, stosujemy następującą metodę.
Do szklanki wlej tyle wody, aby jej poziom znajdował się około 1 cm poniżej krawędzi. Napełniając probówkę nieznaną substancją X małymi porcjami, osiągniemy taką głębokość jej zanurzenia, na której górna krawędź probówki znalazła się na poziomie górnej krawędzi naczynia. To położenie probówki można określić z dużą dokładnością za pomocą linijki umieszczonej na szczycie zlewki.
Po zastąpieniu nieznanej substancji wodą osiągniemy dokładnie taką samą głębokość zanurzenia probówki, stopniowo dodając do niej wodę.
Zmierzmy wysokość h1 poziomu wody w probówce. Objętość wody w probówce wynosi
VВ= Sh1, gdzie S jest obszarem wewnętrznego przekroju probówki. Nieznaną substancję użytą wcześniej w eksperymencie wkładamy do probówki z wodą i mierzymy w niej wysokość poziomu wody h2. Objętość substancji Vx wyraża się jako pole powierzchni S wewnętrznego przekroju probówki oraz zmianę wysokości poziomu wody h2 - h1 w probówce po zanurzeniu substancji w wodzie:
Gęstość materii ρX jest równa
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
Porównując nasz wynik z danymi tabelarycznymi, możemy założyć, że nieznaną substancją jest cynk.
Wyznaczanie gęstości cieczy o różnych stężeniach
Cel: Wyznaczanie gęstości roztworów soli, cukru i siarczanu miedzi o różnych stężeniach. Utwórz tabele na podstawie uzyskanych danych. Wyposażenie: Waga z odważnikami, probówka (250 ml), kubek aluminiowy.
Substancje: cukier, sól, niebieski witriol. Postęp prac: a) Roztwór soli
Aby uzyskać roztwór o różnych stężeniach, należy dodać do wody jedną łyżeczkę (5,6 g) soli. Po każdej łyżce należy zmierzyć masę i objętość powstałego roztworu, biorąc pod uwagę, że m kubek \u003d 44,75 g.
Wzory stosowane w problemach fizycznych na gęstość, masę i objętość.
Nazwa wartości |
Przeznaczenie |
Jednostki |
Formuła |
Waga |
M |
kg |
m = p * V |
Tom |
V |
m 3 |
V=m/p |
Gęstość |
P |
kg / m 3 |
p=m/V |
Gęstość jest równa stosunkowi masy ciała do jego objętości. Gęstość jest oznaczona grecką literą ρ (ro).
PRZYKŁADY ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW
Zadanie numer 1. Znajdź gęstość mleka, jeśli 206 g mleka zajmuje objętość 200 cm3?
Zadanie numer 2. Jaka jest objętość cegły, jeśli jej masa wynosi 5 kg?
Zadanie numer 3. Określ masę części stalowej o objętości 120 cm 3
Numer problemu 4. Wymiary dwóch prostokątnych płytek są takie same. Która z nich ma dużą masę, jeśli jedna płytka jest żeliwna, a druga stalowa?
Rozwiązanie: Z tabele gęstości substancji (patrz na końcu strony) określamy, że gęstość żeliwa ( p2 \u003d 7000 kg / m3) jest mniejsza niż gęstość stali ( ρ 1 = 7800kg/m3). W konsekwencji jednostkowa objętość żeliwa zawiera mniej masy niż jednostkowa objętość stali, ponieważ im mniejsza gęstość substancji, tym mniejsza jest jej masa, jeśli objętości ciał są takie same.
Zadanie nr 5. Określ gęstość kredy, jeśli masa jej kawałka o objętości 20 cm 3 wynosi 48 g. Wyraź tę gęstość w kg / m 3 i g / cm 3.
Odpowiedź: Gęstość kredy 2,4 g/cm3, Lub 2400kg/m3.
Zadanie numer 6. Jaka jest masa dębowej belki o długości 5 m i polu przekroju 0,04 m2?
ODPOWIEDŹ: 160 kg.
ROZWIĄZANIE. Ze wzoru na gęstość otrzymujemy m = p V. Biorąc pod uwagę fakt, że objętość wiązki V = S l, otrzymujemy: m = pS l.
Obliczamy: m \u003d 800 kg / m 3 0,04 m 2 5 m \u003d 160 kg.
Zadanie numer 7. Sztabka o masie 21,6 g ma wymiary 4 x 2,5 x 0,8 cm Określ z jakiej substancji jest wykonana.
ODPOWIEDŹ: Drążek wykonany jest z aluminium.
Zadanie nr 8 (zwiększona złożoność). Wydrążony miedziany sześcian o krawędzi a = 6 cm ma masę m = 810 g. Jaka jest grubość ścian sześcianu?
ODPOWIEDŹ: 5 mm.
ROZWIĄZANIE: Objętość sześcianu V K \u003d a 3 \u003d 216 cm 3. Objętość ściany V C można obliczyć znając masę sześcianu m K i gęstość miedzi R: V C \u003d m K / p \u003d 91 cm 3. Dlatego objętość wnęki V P \u003d V K - V C \u003d 125 cm 3. Ponieważ 125 cm 3 = (5 cm) 3, wnęka jest sześcianem o długości krawędzi b = 5 cm. Wynika z tego, że grubość ścian sześcianu jest równa (a - b)/2 = (6 – 5)/2 = 0,5 cm.
Problem numer 9 (poziom olimpiady). Masa probówki z wodą wynosi 50 g. Masa tej samej probówki wypełnionej wodą, ale zawierającej w sobie kawałek metalu o masie 12 g, wynosi 60,5 g. Wyznacz gęstość metalu umieszczonego w probówce .
ODPOWIEDŹ: 8000kg/m3
ROZWIĄZANIE: Gdyby część wody nie wylała się z probówki, to w tym przypadku całkowita masa probówki, wody i znajdującego się w niej kawałka metalu wyniosłaby 50 g + 12 g = 62 g. Zgodnie z w zadaniu masa wody w probówce z kawałkiem metalu jest równa 60,5 g. Zatem masa wody wypartej przez metal wynosi 1,5 g, czyli jest to 1/8 masy z kawałka metalu. Zatem gęstość metalu jest 8 razy większa niż gęstość wody.
Zadania na gęstość, masę i objętość z rozwiązaniem. Tabela gęstości substancji.
Połóżmy na wadze żelazne i aluminiowe cylindry o tej samej objętości (ryc. 122). Równowaga łusek została zachwiana. Dlaczego?
Ryż. 122
W pracy laboratoryjnej mierzyłeś masę ciała, porównując wagę odważników z masą ciała. Kiedy ciężarki były w równowadze, masy te były równe. Brak równowagi oznacza, że masy ciał nie są takie same. Masa cylindra żelaznego jest większa niż aluminium. Ale objętości cylindrów są równe. Oznacza to, że jednostka objętości (1 cm 3 lub 1 m 3) żelaza ma większą masę niż aluminium.
Masę substancji zawartej w jednostce objętości nazywamy gęstością substancji. Aby znaleźć gęstość, musisz podzielić masę substancji przez jej objętość. Gęstość jest oznaczona grecką literą ρ (rho). Następnie
gęstość = masa/objętość
ρ = m/V.
Jednostką gęstości w układzie SI jest 1 kg/m3. Gęstości różnych substancji zostały wyznaczone doświadczalnie i przedstawiono je w tabeli 1. Rysunek 123 przedstawia masy znanych Ci substancji w objętości V = 1 m 3.
Ryż. 123
Gęstość substancji stałych, ciekłych i gazowych
(przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym)
Jak zrozumieć, że gęstość wody ρ \u003d 1000 kg / m3? Odpowiedź na to pytanie wynika ze wzoru. Masa wody w objętości V \u003d 1 m 3 jest równa m \u003d 1000 kg.
Ze wzoru na gęstość masa substancji
m = ρV.
Z dwóch ciał o jednakowej objętości większą masę ma ciało o większej gęstości.
Porównując gęstość żelaza ρ w = 7800 kg / m 3 i aluminium ρ al = 2700 kg / m 3, rozumiemy, dlaczego w eksperymencie (patrz ryc. 122) masa żelaznego cylindra okazała się większa niż masa aluminiowego cylindra o tej samej objętości.
Jeśli objętość ciała jest mierzona w cm 3, to do określenia masy ciała wygodnie jest użyć wartości gęstości ρ, wyrażonej wg / cm 3.
Wzór na gęstość substancji ρ = m/V stosuje się dla ciał jednorodnych, tj. dla ciał składających się z jednej substancji. Są to ciała, które nie posiadają pęcherzyków powietrza lub nie zawierają zanieczyszczeń innymi substancjami. Czystość substancji ocenia się na podstawie wartości zmierzonej gęstości. Czy jest na przykład jakiś tani metal dodany do sztabki złota?
Pomyśl i odpowiedz
- Jak zmieniłaby się równowaga wagi (patrz ryc. 122), gdyby zamiast żelaznego cylindra na kubku umieszczono drewniany cylinder o tej samej objętości?
- Co to jest gęstość?
- Czy gęstość substancji zależy od jej objętości? Z masy?
- W jakich jednostkach mierzy się gęstość?
- Jak przejść z jednostki gęstości g/cm 3 na jednostkę gęstości kg/m 3?
Warto wiedzieć!
Z reguły substancja w stanie stałym ma większą gęstość niż w stanie ciekłym. Wyjątkiem od tej reguły są lód i woda, składające się z cząsteczek H 2 O. Gęstość lodu wynosi ρ = 900 kg / m 3, gęstość wody? \u003d 1000 kg / m3. Gęstość lodu jest mniejsza niż gęstość wody, co wskazuje na mniejsze upakowanie cząsteczek (tj. duże odległości między nimi) w stanie stałym (lód) niż w stanie ciekłym (woda). W przyszłości spotkasz się z innymi bardzo ciekawymi anomaliami (nieprawidłowościami) we właściwościach wody.
Średnia gęstość Ziemi wynosi około 5,5 g/cm 3 . Ten i inne fakty znane nauce pozwoliły wyciągnąć pewne wnioski na temat budowy Ziemi. Średnia grubość skorupy ziemskiej wynosi około 33 km. Skorupa ziemska składa się głównie z gleby i skał. Średnia gęstość skorupy ziemskiej wynosi 2,7 g / cm 3, a gęstość skał leżących bezpośrednio pod skorupą ziemską wynosi 3,3 g / cm 3. Ale obie te wartości są mniejsze niż 5,5 g/cm 3 , czyli mniejsze niż średnia gęstość Ziemi. Wynika z tego, że gęstość materii znajdującej się w głębi globu jest większa od średniej gęstości Ziemi. Naukowcy sugerują, że w centrum Ziemi gęstość materii sięga 11,5 g/cm 3 , czyli zbliża się do gęstości ołowiu.
Średnia gęstość tkanek ludzkiego ciała wynosi 1036 kg / m3, gęstość krwi (przy t = 20 ° C) wynosi 1050 kg / m3.
Drewno balsy ma niską gęstość drewna (2 razy mniej niż korek). Robi się z niego tratwy, pasy ratunkowe. Na Kubie rośnie kolczaste drzewo echinomena, którego drewno ma gęstość 25 razy mniejszą niż gęstość wody, tj. ρ = 0,04 g / cm 3. Drzewo węża ma bardzo dużą gęstość drewna. Drewno tonie w wodzie jak kamień.
Zrób to sam w domu
Zmierz gęstość mydła. Aby to zrobić, użyj prostokątnej kostki mydła. Porównaj wartość gęstości, którą zmierzyłeś, z wartościami uzyskanymi przez kolegów z klasy. Czy otrzymane wartości gęstości są równe? Dlaczego?
Ciekawe wiedzieć
Już za życia słynnego starożytnego greckiego naukowca Archimedesa (ryc. 124) powstały o nim legendy, których powodem były jego wynalazki, które zadziwiały współczesnych. Jedna z legend głosi, że syrakuzański król Heron II poprosił myśliciela o ustalenie, czy jego korona została wykonana z czystego złota, czy też jubiler domieszał do niej znaczną ilość srebra. Oczywiście korona powinna pozostać nienaruszona. Archimedesowi nie było trudno określić masę korony. Znacznie trudniej było dokładnie zmierzyć objętość korony, aby obliczyć gęstość metalu, z którego została odlana i określić, czy jest to czyste złoto. Trudność polegała na tym, że miał zły kształt!
Ryż. 124
Pewnego razu Archimedes, pochłonięty myślami o koronie, brał kąpiel, gdzie wpadł na genialny pomysł. Objętość korony można określić mierząc objętość wypartej przez nią wody (jesteś zaznajomiony z tą metodą pomiaru objętości ciała o nieregularnym kształcie). Po określeniu objętości korony i jej masy Archimedes obliczył gęstość substancji, z której jubiler wykonał koronę.
Według legendy gęstość materiału korony okazała się mniejsza niż gęstość czystego złota, a nieuczciwy jubiler został przyłapany na oszustwie.
Ćwiczenia
- Gęstość miedzi wynosi ρ m = 8,9 g / cm 3, a gęstość aluminium wynosi ρ al = 2700 kg / m 3. Która substancja jest gęstsza i o ile?
- Wyznacz masę płyty betonowej, której objętość wynosi V = 3,0 m3.
- Z jakiej substancji jest zrobiona kula o objętości V = 10 cm 3 , jeśli jej masa wynosi m = 71 g?
- Wyznacz masę szyby okiennej, której długość a = 1,5 m, wysokość b = 80 cm i grubość c = 5,0 mm.
- Całkowita masa N = 7 identycznych arkuszy blachy dachowej m = 490 kg. Rozmiar każdego arkusza to 1 x 1,5 m. Określ grubość arkusza.
- Cylindry stalowe i aluminiowe mają takie same pola przekroju poprzecznego i masy. Który z walców ma większą wysokość i o ile?
Ciała wykonane z różnych substancji mają różne masy przy tych samych objętościach. Na przykład żelazo o objętości 1 m3 ma masę 7800 kg, a ołów o tej samej objętości - 13000 kg.
Nazywa się wielkość fizyczną pokazującą, jaka jest masa substancji w jednostce objętości (tj. Na przykład w jednym metrze sześciennym lub w jednym centymetrze sześciennym) gęstość Substancje.
Aby dowiedzieć się, jak znaleźć gęstość danej substancji, rozważ następujący przykład. Wiadomo, że kry o objętości 2 m3 ma masę 1800 kg. Wówczas 1 m3 lodu będzie miał masę 2 razy mniejszą. Dzieląc 1800 kg przez 2 m 3, otrzymujemy 900 kg / m 3. To jest gęstość lodu.
Więc, Aby określić gęstość substancji, musisz podzielić masę obiektu przez jego objętość.: Oznacz wielkości zawarte w tym wyrażeniu literami:
M- masa ciała, V- objętość ciała, ρ - gęstość ciała ( ρ -Grecka litera „ro”).
Wtedy wzór na obliczenie gęstości można zapisać w następujący sposób: Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny(1kg/m3). W praktyce gęstość substancji wyraża się również w gramach na centymetr sześcienny (g / cm 3). Aby ustalić związek między tymi jednostkami, bierzemy to pod uwagę
1 g \u003d 0,001 kg, 1 cm 3 \u003d 0,000001 m 3.
Dlatego 
Gęstość tej samej substancji w stanie stałym, ciekłym i gazowym jest różna. Na przykład gęstość wody wynosi 1000 kg / m3, lód - 900 kg / m3, a para wodna (przy 0 0 C i normalnym ciśnieniu atmosferycznym) - 0,59 kg / m3.
Tabela 3
Gęstości niektórych ciał stałych
Tabela 4
Gęstości niektórych cieczy
Tabela 5
Gęstości niektórych gazów
(Gęstości ciał podane w tabelach 3-5 są obliczane przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze 0 0 C dla gazów, dla cieczy i ciał stałych w temperaturze 20 0 C.)
1. Co pokazuje gęstość? 2. Co należy zrobić, aby wyznaczyć gęstość substancji, znając masę ciała i jego objętość? 3. Jakie znasz jednostki gęstości? Jak odnoszą się do siebie? 4. Trzy sześciany – wykonane z marmuru, lodu i mosiądzu – mają taką samą objętość. Który z nich ma największą masę, a który najmniejszą? 5. Dwa sześciany - wykonane ze złota i srebra - mają taką samą masę. Który ma większą objętość? 6. Który z cylindrów pokazanych na rysunku 22 ma większą gęstość? 7. Masa każdego z ciał przedstawionych na rysunku 23 wynosi 1 tonę. Które z nich ma mniejszą gęstość?
