Indhold
Densitet (D) er en mængde defineret som masse (m) pr. Enhedsvolumen (v): D = m ÷ v. Da disse tre mængder er relateret, kan du finde en af dem, hvis du kender de to andre. Dette er mere nyttigt, end det lyder, fordi densitet ofte er en kendt mængde, som du kan slå op, forudsat at du kender materialets sammensætning. Beregninger er enkle for faste genstande, men tingene bliver mere komplicerede for væsker, hvis densitet ændrer sig med temperaturen, og for gasser, for hvilke densitet er afhængig af temperatur og tryk.
Brug konsistente enheder
Ligningen, der vedrører densitet, masse og volumen, er ligetil og giver dig mulighed for at beregne tætheden af et materiale, hvis du måler dets masse og volumen. Det eneste advarsel er, at du skal foretage målingerne i det samme system. For eksempel, hvis du måler masse i kilogram, skal du måle volumen i kubikmeter, og hvis du måler volumen i kvartaler, skal du måle masse i pund. De tre systemer, du sandsynligvis vil bruge, er CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilogram, sekunder) og British Imperial. De mest anvendte enheder til densitet i disse tre systemer er:
Densitetsberegninger
Eksempel: Antag, at du har et bægerglas fuld af en mystisk vandig opløsning. Beregning af dens densitet og sammenligning med den i rent vand kan hjælpe med at bestemme dens sammensætning.
Du beregner opløsningens volumen ved at måle bægerglasets dimensioner og væskens niveau og finder det ud til at være 355 ml. Da en milliliter er en kubikcentimeter, skal du finde massen i gram. Du finder ud af, at det er 372 g. Densiteten er derefter 372 g ÷ 355 ml = 1,05 g / ml. Det er bare lidt tættere end rent vand (1 g / ml), så hvad end der opløses i vandet, er i en lav koncentration.
Eksempel: Du finder en stor klippe med en nogenlunde sfærisk form og vil vide dens sammensætning. At finde dens densitet kan hjælpe dig med at bestemme det.
Beregn bergets volumen ved at måle dens diameter og dividere med 2 for at finde dens radius (r). Volumenet af en kugle er 4 / 3πr3, så hvis klippen har en radius på 10 inches, er dens volumen 418,67 kubik inches. Konverter til kubikfod ved at multiplicere med 0.00057. Resultatet er 0,239 kubikfod. Hvis klippen vejer 40 pund, er dens densitet 40 lb3 = 167. 36 lb / ft3. Dette er meget tæt på densiteten af granit, så der er en god chance for, at klippen er massiv granit.
Brug af densitetstabeller
Hvis du har et objekt lavet af et kendt materiale, kan du slå dens densitet op i en tabel. Denne information giver dig mulighed for at beregne dens volumen ved at veje den. Hvis du allerede ved dens volumen, kan du beregne dens masse. Alt hvad du skal gøre er at omorganisere tæthedsligningen for at udtrykke den ønskede parameter i form af de to andre.
Eksempel: Antag, at du har en guldstatue, og du vil finde dens volumen.
D = m ÷ v, så v = m ÷ D
Du finder, at statuen vejer 2 kg. I en tabel finder du tætheden af guld til at være omkring 19.300 kg / m3. Når du sætter numrene sammen, finder du lydstyrken 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 eller cirka en tiendedel liter.
Eksempel: Hvor meget vejer en milliliter kviksølv?
D = m ÷ v, så m = Dv
Densiteten af kviksølv er 13,6 g / ml, så et volumen på 1 ml har en masse på 13,6 gram.