Густина речовини — визначення, формули, приклади



Існують різні види скалярної фізичної величини. Навколишні тіла складаються з речовин, маса кожного залежить від розміру, об’єму та інших критеріїв. Густина речовини показує чисельне вираження маси тіла в певному об’ємі.

Густина речовини - формула

Загальна характеристика

Кожен елемент займає індивідуальну величину. Густина може позначатися грецькою літерою ρ або D. Якщо об’єм двох тіл однаковий, а маси різні, тоді їх густина не ідентична.

Визначення та характеристики показника відомі з 7 класу шкільної програми хімії. Густина являє собою фізичну величину, що описує властивості речовини і є питомою вага будь-якого елемента.

Існує середня і відносна густина. Остання – це відношення густини (Г) речовини до Г еталонної речовини. Часто за еталон приймають дистильовану воду. Одиниця виміру густини – кг/м³ в інтернаціональній системі.

Формула знаходження густини:

P = m/V

Позначення:

  • m – маса.
  • V – об’єм.

Крім стандартної формули густини, застосовуваної для твердих станів речовин, є формула для газоподібних елементів в нормальних умовах.

ρ (газу) = M/Vm M

Розшифровка:

  • М – молярна маса газу [г/моль].
  • Vm – об’єм газу (в нормі 22,4 л/моль).

Для сипучих і пористих тіл розрізняють справжню густину, що обчислюється без урахування пустот, і питому густину, що розраховується як відношення маси речовини до всього об’єму.

Справжню густину отримують через коефіцієнт пористості — частки об’єму пустот в займаному об’ємі.

Для сипучих тіл питома Г. називається насипною.

Низькі показники Г. має середовище між галактиками (1033 кг/м³).

Спосіб вимірювання:

  • Пікнометр. Вимірює справжню Г.
  • Ареометр, денсиметр, густиномір. Використовується для рідкого стану.
  • Бурик. Вимірює Г. ґрунту.

Таблиця густини речовин

Речовини складаються з молекулярних структур, маса тіла формується зі скупчення молекул. Аналогічно вага пакета з карамеллю складається з мас всіх цукерок в мішку. Якщо всі солодощі однакові, то масу упаковки визначають множенням ваги однієї цукерки на кількість штук.

Молекулярні частинки чистої речовини однакові, тому вага краплі води дорівнює добутку маси 1 молекули Н₂О на число складових молекул в краплі. Густина речовини показує, чому дорівнює маса одного кубічного метра.

Густина води – 1000 кг/м³, а маса 1 м³ Н₂О дорівнює 1000 кілограм. Це число можна обчислити, помноживши масу 1 молекули води на кількість молекулярних частинок, що містяться в 1 м³ об’єму.

П льоду становить 900 кг/м³, це означає, що вага кубічного метра льоду дорівнює 900 кг.

При рівнозначності фізичних мас двох тіл їх об’єми розрізняються. Наприклад, об’єм льоду в дев’ять разів більше об’єм бруска з металевого сплаву. Маса тіла розподіляється неоднаково, густина встановлює в кожній точці тіла.

Густина речовини - приклад

Вплив факторів

Густина залежить від тиску і температури. При високому тиску молекули щільно прилягають один до одного, тому речовина володіє білощою густиною.

Залежність показників враховується при розрахунку Г. При підвищенні температури густина знижується внаслідок термічного розширення, при якому об’єм виростає, а маса залишається колишньою.

Якщо температура знижується, густина збільшується, хоча є речовини, густини яких при деяких умовах температурного режиму поводиться інакше, це:

  • вода;
  • бронза;
  • чавун.

При фазовому переході, модифікатори агрегатного стану густини змінюється стрибками. Умови обчислення залежать від властивостей речовин, молекулярних елементів. Для різних природних об’єктів густина змінюється в широкому діапазоні.

Густина води нижче Г. льоду через молекулярнуструктури твердої форми рідини. Речовина, переходячи з рідкої у тверду форму, змінює молекулярну структуру, відстань між складовими частинками звужується і густина збільшується.

Взимку, якщо забути злити воду з труб, їх розриває на частини після замерзання. На густину Н₂О впливають домішки. У морської води густина вище, ніж у прісної. При з’єднанні в одній склянці двох типів рідини прісна залишиться на поверхні.

Чим вище концентрація солі, тим більше густина води.

Коли густина речовини більше Г. води, вона повністю зануриться в воду. Предмети, зроблені з матеріалу за низькою Г., будуть плавати на поверхні води. На практиці ці властивості використовуються людиною. Споруджуючи судна, інженери-проектувальники застосовують матеріали з високою густиною. Кораблі, теплоходи, яхти зможуть затонути під час плавання, тому в корпусах суден створюють спеціальні порожнини, наповнені повітрям, адже його густина нижче Г. води.

Щоб наживка для риболовлі занурилася в воду, її обтяжують важким по густині матеріалом, наприклад, грузилом з металу (частіше свинцю), тому що густина сплаву вище, ніж у води.

Жирні плями масла, нафти, бензину залишаються на поверхні води через низьку густину маслянистих речовин.

Основні характеристики густини

Практичне застосування

Лава в парку або лазня за містом споруджені з деревини, підошва праски, сковорода виконані з металу, покришка колеса, велосипеда — з гуми. Кожен предмет має свою вагу.

Чорні діри Всесвіту становлять найбільшу густину рівну 1014 кг/м³. Найнижчий показник має область між Галактиками (2•10¯³¹-5•10¯³¹ кг/м³).

Таблиця густини речовин

Речовина Густина (кг/м³)
Сухе повітря 1,293
Метали
Осмій 22,61
Родій 12,41
Іридій 22,56
Плутоній 19,84
Палладій 12,02
Свинець 11,35
Платина 19,59
Золото 19,30
Сталь 7,8
Алюміній 2,7
Мідь 8,94
Гази
Азот 1,25
Аміак 0,771
Аргон 1,784
Рідкий водень 70
Гелій в рідкому стані 130
Водень 0,09
Водяна пара 0,598
Повітря 1,293
Хлор 3,214
О₂ 1,429
Вуглекислий газ 1,977
Інші речивини
Тіло людини На вдиху 940-990, при видохі – 1010-1070
Прісна вода 1000
Сонце 1410
Граніт 2600
Земля 5520
Залізо 7874
Бензин 710
Керосин 820
Молоко 1040
Етанол 789
Ацетон 792
Морська вода 1030
Деревина
Ялиця 0,39
Верба 0,46
Ель 0,45
Сосна 0,52
Дуб 0,69

Густина металів змінюється від мінімального значення у літію, який легше Н₂О, до максимального значення у осмію, який важче дорогоцінних металів.

Густина - визначення і формула

Способи розрахунку густини

У мережі Інтернет існує безліч додатків для онлайн-розрахунку густини речовин або матеріалів. У стандартні поля калькулятора вводиться основна інформація: маса, об’єм, одиниці виміру.

Густина обчислюється автоматично за заданими параметрами і виводиться на екран інтерфейсу. Можна перевести інформативні дані в потрібну одиницю виміру.

Без використання навчальної інформації показник густини можна визначити через фізичні досліди. Для лабораторних вивчень потрібні ваги, сантиметр, якщо досліджуване тіло знаходиться у твердому стані. Для рідини необхідна колба.

Спочатку вимірюють об’єм тіла, записуючи результат за цифровою шкалою (в сантиметрах або мілілітрах).

Обчислюючи об’єм дерев’яного бруска квадратної форми, параметр сторони зводиться в третю ступінь. Вимірюючи об’ємні характеристики, тіло ставлять на ваги і записують значення маси. Розраховуючи рідкий стан, враховують масу судини, куди поміщено досліджуване. У формулу підставляють дані і розраховують показник.

Оскільки густина вимірюється в кг/л або в г/см³, то іноді доводиться перераховувати одні величини в інші.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *