Formula gustine supstance. Formule relativne gustine

Nakon što su se studenti upoznali sa konceptom mase i zapremine supstanci u fizici, proučavaju važnu karakteristiku svakog tijela, koja se naziva gustina. Članak u nastavku posvećen je ovoj vrijednosti. Pitanja fizičkog značenja gustine otkrivena su u nastavku. Takođe je data formula gustine. Opisane su metode njegovog eksperimentalnog mjerenja.

Koncept gustine

Započnimo članak direktnim zapisom formule gustine supstance. Ima sljedeći obrazac:

ρ = m / V.

Ovdje je m masa dotičnog tijela. Izražava se u kilogramima u SI sistemu. U zadacima i u praksi možete pronaći i druge mjerne jedinice, na primjer, grame ili Tone.

Simbol V u Formuli označava volumen koji karakterizira geometrijske parametre tijela. Mjeri se u SI u kubnim metrima, međutim, kubnim kilometrima, litrima, mililitrima itd. takođe se koriste. U.

formula gustine pokazuje koja je masa supstance sadržana u jediničnoj zapremini. Uz pomoć vrijednosti p, moguće je procijeniti koje će od dva tijela imati veću težinu sa jednakim zapreminama, ili koje će od dva tijela imati veći volumen sa jednakim masama. Na primjer, drvo je manje gusto od željeza. Stoga, s jednakim količinama ovih tvari, masa željeza značajno prelazi istu vrijednost za drvo.

Koncept relativne gustine

Sam naziv ove vrijednosti sugerira da će se proučavana vrijednost za jedno tijelo smatrati u odnosu na sličnu karakteristiku za drugo. Formula relativne gustine p_r ima sljedeći obrazac:

p_r = p_s / p₀.

Gdje p_s - je gustina izmjerenog materijala, str₀ - da li je gustina u odnosu na koju je vrijednost p_{R se mjeri}. Očigledno, p_r je bezdimenzionalan. Pokazuje koliko je puta izmjerena supstanca gušća od odabranog standarda.

Za tečnosti i čvrste materije , ova vrijednost je odabrana kao standardni p0 za destiliranu vodu na temperaturi ^{od 4 o}C. na ovome temperatura vode ima maksimalnu gustinu, što je vrijednost pogodna za proračune-1000 kg / m³ ili 1 kg / l.

Za gasne sisteme uobičajeno je koristiti gustinu vazduha pri atmosferskom pritisku i temperaturi 0 ^oC kao standard.

zavisnost gustine od pritiska i temperature

Proučavana vrijednost nije konstantna za određeno tijelo ako se promijeni njegova temperatura ili vanjski pritisak. Ipak, tečnosti i čvrste materije su nestišljive u mnogim situacijama, odnosno njihova gustina ostaje konstantna pri promeni pritiska, kao i pri promeni temperature.

Efekat pritiska se manifestuje na sledeći način: kada se on poveća, Prosečna međuatomska i međumolekularna rastojanja se smanjuju, što povećava broj molova materije po jedinici zapremine. Dakle, gustina se povećava. Jasan uticaj pritiska na proučavanu karakteristiku primećuje se u slučaju gasova.

Temperatura ima suprotan efekat od pritiska. S porastom temperature, kinetička energija čestica materije raste, one se počinju aktivnije kretati, što dovodi do povećanja prosječnih udaljenosti između njih. Posljednja činjenica dovodi do smanjenja gustine.

Opet, ovaj efekat se jasnije primećuje za gasove nego za tečnosti i čvrste materije. Postoji izuzetak od gornjeg pravila - ovo je voda. Eksperimentalno je utvrđeno da u temperaturnom rasponu 0-4 ^oC, njegova gustina se povećava sa grejanjem.

Homogena i heterogena tijela

Gore napisana formula gustine odgovara takozvanom prosjeku p za tijelo u pitanju. Ako u njemu dodijelimo neki mali obim, tada izračunata vrijednost_{od pi} može se uvelike razlikovati od prethodne vrijednosti. Ova činjenica je povezana sa prisustvom nehomogene raspodjele mase po zapremini. U ovom slučaju , gustina_i nazvan lokalnim.

S obzirom na pitanje heterogene distribucije materije, čini se zanimljivim objasniti jednu tačku. Kada počnemo razmatrati elementarnu zapreminu blisku atomskim skalama, narušava se koncept kontinuiteta medija, što znači da nema smisla koristiti karakteristiku lokalne gustine. Poznato je da je gotovo cijela masa atoma koncentrirana u njegovom jezgru, čiji je radijus oko 10^-13 unit-format. Gustina jezgre procjenjuje se ogromnom figurom. Ovo je 2.3*10¹⁷ kg / m3.

Mjerenje gustine

Gore je prikazano da je prema formuli gustina jednaka omjeru mase i zapremine. Ova činjenica omogućava određivanje navedene karakteristike jednostavnim vaganjem tijela i mjerenjem njegovih geometrijskih parametara.

Ako je oblik tela veoma složen, onda hidrostatičko vaganje će biti univerzalna metoda za određivanje gustine. Zasniva se na upotrebi Arhimedove moći. Suština metode je jednostavna. Prvo se tijelo vaga u zraku, a zatim u vodi. Razlika u težini koristi se za izračunavanje nepoznate gustine. Da biste to učinili, upotrijebite sljedeću formulu:

p = p_l * P₀ / (P₀ - P_l),

gdje P₀, P_l - da li je težina tela u vazduhu i tečnosti. Shodno tome, p_l - je gustina tečnosti.

Metodu hidrostatičkog vaganja za određivanje gustine, prema legendi, prvi je upotrijebio filozof iz Arhimeda Sirakuze. Uspio je, bez narušavanja fizičkog integriteta krune, utvrditi da se za njegovu proizvodnju koristi ne samo zlato, već i drugi manje gusti metali.