Формула плотности вещества

Формула плотности веществаФормула плотности вещества
Формула плотности вещества

  • Окружающие тела состоят из веществ, масса каждого зависит от размера, объема и других критериев.
  • Плотность вещества показывает численное выражение массы тела в определенном объеме.
  • Существуют разные виды скалярной физической величины.

Общая характеристика

Каждый элемент занимает индивидуальную величину. Определение плотности может обозначаться греческой буквой ρ, D или d. Если объемы двух тел одинаковы, а массы различны, тогда плотности не идентичны.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Основные понятия

Определения и характеристики показателя известны с 7 класса школьной программы химии. Плотность представляет собой физическую величину о свойствах вещества. Это удельный вес любого элемента.

Существует средняя и относительная плотность. Последняя классификация — это отношение плотности (П) вещества к П эталонного вещества. Часто за эталон принимают дистиллированную воду.

Единица измерения П- кг/м3 в интернациональной системе.

  1. Формула нахождения плотности:
  2. P = m/V
  3. Обозначения:

Формула плотности вещества

  • Кроме стандартной формулы плотности, применяемой для твердых состояний веществ, имеется формула для газообразных элементов в нормальных условиях.
  • ρ (газа) = M/Vm M
  • Расшифровка:
  • М — молярная масса газа [г/моль].
  • Vm — объем газа (в норме 22,4 л/моль).

Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность, вычисляемую без учета пустот, и удельную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему объему. Истинную П получают через коэффициент пористости — доли объема пустот в занимаемом объеме. Для сыпучих тел удельная П называется насыпной.

Низкие показатели П имеет среда между Галактиками (1033 кг/м3).

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Как сделать текст в рамке в ворде

Оценим за полчаса!

Способы измерения:

  • Пикнометр. Измеряет истинную П.
  • Ареометр, денсиметр, плотномер. Используется для жидкого состояния.
  • Бурик. Измеряет П почвы.

Вещества состоят из молекулярных структур, масса тела формируется из скопления молекул. Аналогично вес пакета с карамелью складывается из масс всех конфет в мешке. Если все сладости одинаковые, то массу упаковки определяют умножением веса одной конфеты на количество штук.

Формула плотности вещества

Молекулярные частицы чистого вещества одинаковы, поэтому вес капли воды равен произведению массы 1 молекулы Н2О на число составляющих молекул в капле. Плотность вещества показывает, чему равна масса одного кубического метра.

Плотность воды — 1000 кг/м³, а масса 1 м³ Н2О равна 1000 килограмм. Это число можно вычислить, умножив массу 1 молекулы воды на количество молекулярных частиц, содержащихся в 1 м3 объема.

П льда составляет 900 кг/м³, это значит, что вес кубического метра льда равна 900 кг. Употребляют единицу измерения плотности г/см3.

При равнозначности физических масс двух тел их объемы различаются. Например, объём льда в девять раз больше объема бруска из металлического сплава. Масса тела распределяется неодинаково, устанавливает П в каждой точке тела.

Влияние факторов

П зависит от давления и температуры. При высоком давлении молекулы плотно прилегают друг к другу, поэтому вещество обладает значительной плотностью.

Зависимость показателей учитывается при расчете П. При повышении температуры П снижается из-за термического расширения, при котором объем вырастает, а масса остается прежней.

Если температура снижается, П увеличивается, хотя имеются вещества, П которых при некоторых условиях температурного режима ведет себя иначе. Это вода, бронза, чугун. При фазовом переходе, модифицировании агрегатного состояния П меняется скачками.

Условия вычисления зависят от свойств веществ, молекулярных элементов. Для разных природных объектов П изменяется в широком диапазоне.

Формула плотности вещества

П воды ниже П льда из-за молекулярной структуры твердой формы жидкости. Вещество, переходя из жидкой в твердую форму, изменяет молекулярную структуру, расстояние между составными частицами сужается и плотность увеличивается.

Зимой, если забыть слить воду из труб, их разрывает на части после замерзания. На П Н2О влияют примеси. У морской воды знак П выше, чем у пресной. При соединении в одном стакане двух типов жидкости пресная останется на поверхности.

Чем выше концентрация соли, тем больше П воды.

Когда плотность вещества больше П воды, оно полностью погрузится в воду. Предметы, сделанные из материала по низкой П, будут плавать на поверхности воды. На практике эти свойства используются человеком.

Сооружая суда, инженеры-проектировщики применяют материалы с высокой П.

Корабли, теплоходы, яхты смогут затонуть во время плавания, в корпусах суден создают специальные полости, наполненные воздухом, ведь его П ниже плотности воды.

Чтобы наживка для рыбалки погрузилась в воду, ее обременяют тяжелым по плотности материалом, например, грузиком из металла (чаще свинца). Плотность сплава выше, чем у Н2О.

Жирные пятна масла, нефти, бензина остаются на поверхности воды из-за низкой П маслянистых веществ.

Практическое применение

Из учебников химии и физики вычисляют уровень плотности по формуле. Но также это можно сделать, используя онлайн-систему.

Значение показателя

Окружающий мир состоит из разных веществ.

Формула плотности вещества

Скамейка в парке или баня за городом сооружены из древесины, подошва утюга, сковорода выполнены из металла, покрышка колеса, велосипеда — из резины. Каждый предмет имеет свой вес.

Черные дыры Вселенной составляют наибольшую плотность 1014 кг/м3. Самый низкий показатель имеет область между Галактиками (2•10−31—5•10−31 кг/м³).

Таблица плотности веществ

Вещество Плотность (кг/м3)
Сухой воздух 1,293
Металлы
Осмий 22,61
Родий 12,41
Иридий 22,56
Плутоний 19,84
Палладий 12,02
Свинец 11,35
Платина 19,59
Золото 19,30
Сталь 7,8
Алюминий 2,7
Медь 8,94
Газы
Азот 1,25
Аммиак 0,771
Аргон 1,784
Жидкий водород 70
Гелий в жидком состоянии 130
Водород 0,09
Водяной пар 0,598
Воздух 1,293
Хлор 3,214
О2 1,429
Углекислый газ 1,977
Остальные вещества
Тело человека На вдохе 940-990, при выдохе — 1010-1070
Пресная вода 1000
Солнце 1410
Гранит 2600
Земля 5520
Железо 7874
Бензин 710
Керосин 820
Молоко 1040
Этанол 789
Ацетон 792
Морская вода 1030
Древесина
Пихта 0,39
Ива 0,46
Ель 0,45
Сосна 0,52
Дуб 0,69

П металлов изменяется от минимального значения у лития, который легче Н2О, до максимального значения у осмия, который тяжелее драгоценных металлов.

Способы расчета и примеры

В сети Интернет существует множество приложений для онлайн-расчета плотности веществ или материалов. В стандартные поля калькулятора вводится основная информация: масса, объем, единицы измерения. Плотность вычисляется автоматически по заданным параметрам и выводится на экран интерфейса. Можно перевести информативные данные в нужную единицу измерения.

Формула плотности вещества

Без использования учебной информации показатель П можно определить через физические опыты. Для лабораторных изучений нужны весы, сантиметр, если исследуемое тело находится в твердом состоянии. Для жидкости необходима колба.

Сначала измеряют объем тела, записывая результат по цифровой шкале (в сантиметрах или миллилитрах).

Вычисляя объем деревянного бруска квадратной формы, параметр стороны возводится в третью степень. Измеряя объемные характеристики, тело ставят на весы и записывают значение массы. Рассчитывая жидкое состояние, учитывают массу сосуда, куда помещено исследуемое. В формулу подставляют данные и рассчитывают показатель.

Поскольку П измеряется в кг/л или в г/см³, то иногда приходится пересчитывать одни величины в другие.

В одном грамме содержится 0,001 кг, а один кубический сантиметр (см³) — это 0,000001 м³. В 1 г/(см)3 содержится 1000кг/м3.

Пример 1:

Необходимо найти плотность молока, если 350 г занимают 100 см3. Для решения используют формулу, где масса делится на объем.

  1. Решение: P=m/V = 350/100= 3,5 г/см3.
  2. Пример 2:

Необходимо определить П мела, если масса большого куска объемом 20 см3 составляет 48 грамм. П выразить в кг/м3 и вг/см3.

Решение:

Формула плотности вещества

  • Нужно перевести см3 в кубические метры, а граммы — в килограммы.
  • V = 20см3= 0,00002 м3.
  • M= 48 г = 0,048 кг.
  • Плотность мела составляет 0,048 кг/0,00002 м3 = 2400 кг/м3.
  • Выражаем в г/см3: 2400 кг/м3 = 2400*1000/1000000 см3 = 2,4 г/см3.

Один килограмм равен 1000 грамм, один кубический метр (1м3) содержит 1000000 см 3. Плотность получится 2,4 г/см3или 2400 кг/м3.

Показатель имеет большое значение в разных сферах жизни и деятельности. Он определяется по таблице или высчитывается расчетным путем.

Источник: https://nauka.club/fizika/plotnost-veshchestva.html

Плотность вещества

  • Плотность вещества
  • «Сперва собирать факты и
  • только после этого связывать их мыслью»
  • Аристотель

В данной теме будет говориться о новой физической величине – о плотности. В прошлой теме говорилось о такой физической величине, как масса. Масса – это количественная мера инертности тел.

В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг). Эталоном массы является цилиндр из сплава иридия и платины, масса которого принята равной одному килограмму. Известно, что масса тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого это тело состоит.

Например, если изготовить цилиндр точно таких же размеров из алюминия, то его масса будет меньше массы эталона.

Формула плотности вещества

И наоборот, можно найти тела одинаковой массы, но это вовсе не будет означать, что их объемы будут равны.

Формула плотности вещества

Это объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность. То есть, в более плотном теле, в единице объёма находится больше частиц, чем в том же объеме менее плотного тела.

Формула плотности вещества

Плотность позволяет узнать, чему равна масса данного вещества объемом в один кубический метр. Например, 1 м3 чугуна имеет массу 7 т (то есть, 7 кг). А 1 м3 древесины дуба имеет массу 7 ц (то есть, 700 кг).

Формула плотности вещества

Рассмотрим простой пример. Глыба льда имеет массу 1800 кг, а её объём составляет 2 м3. Можно ли, исходя из этих данных, найти плотность льда? Плотность показывает массу вещества объемом 1 м3. В условии задана масса льда объемом 2 м3. Значит, в 1 м3 содержится вдвое меньше, то есть 900 кг.

Формула плотности вещества

Итак, плотность – это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму. Плотность обозначается греческой буквой r (ро).

  1.                                                              
  2. Так как масса в системе СИ измеряется в кг, а объём – в м3, единицей измерения плотности в системе СИ является килограмм на метр кубический.
  3.                                                           [r] = [кг/м3]
Читайте также:  Кинетическое уравнение больцмана в физике

Иногда используют и другие единицы измерения – это грамм на сантиметр кубический (г/см3). Возникает вопрос, как перевести кг/м3 в г/см3. Известно, что в одном метре сто сантиметров. Это не означает, что кубический метр равен ста кубическим сантиметрам. Изобразим куб, длина, ширина и высота которого равны 1 м.

Формула плотности вещества

Из математики известно, как найти объем куба или прямоугольного параллелепипеда: необходимо длину умножить на ширину и умножить на высоту. То есть, объём нашего куба будет равен одному кубическому метру.

Формула плотности вещества

А теперь, заменим метры на сантиметры: таким образом, получается куб размером сто на сто на сто сантиметров. Если определить объем этого куба, то получится миллион кубических сантиметров.

Формула плотности вещества

Следовательно, один кубический сантиметр в миллион раз меньше кубического метра. Но килограмм в тысячу раз больше грамма. Таким образом, один грамм на сантиметр кубический равен тысяче килограммов на метр кубический.

Формула плотности вещества

Необходимо отметить, что плотность одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях различна. Например, плотность ртути в твердом состоянии составляет 14 200 кг/м3, а в жидком – 13 600 кг/м3. А вот плотность паров ртути составляет менее 20 мг/м3.

Итак, в твердом состоянии вещества наиболее плотные, при переходе в жидкое состояние их плотность уменьшается, ну а при переходе в газообразное состояние плотность уменьшается в сотни и тысячи раз.

Исключение из этого правила – это вода. Плотность льда равна 900 кг/м3. Плотность воды составляет 1 000 кг/м3.

Это является одной из семи аномалий воды. Ознакомление с аномалиями воды происходит на уроках химии.

Приведем еще один интересный пример: это плотность планет Солнечной системы. Это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун называют планетами-гигантами. Действительно, эти планеты в сотни раз превосходят размеры Земли.

Но вот их плотность довольно мала, потому что они в основном состоят из водорода и гелия, находящихся в газообразном и жидком состоянии. Например, плотность Сатурна меньше плотности воды. Поэтому, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать.

Другие четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс называются планетами земной группы. Эти планеты состоят из твердых веществ, поэтому, их плотность в пять-шесть раз превышает плотность планет гигантов.

Различные вещества могут иметь самые различные плотности. В таблице указаны плотности для некоторых веществ в килограммах на метр кубический.

Например, серебро имеет плотность более чем в два раза меньше, чем платина, а сталь почти втрое плотнее алюминия. Примечательно и то, что ртуть даже будучи в жидком состоянии, плотнее некоторых металлов в твердом состоянии. Следует отметить, что плотности газов в сотни, а чаще в тысячи раз меньше плотностей жидкостей и, тем более, твердых тел.

Упражнения.

Задача 1. Вы купили арбуз, масса которого равна 13 кг. Если объём арбуза равен 12 л, то какова его плотность?

Литр – это внесистемная единица объёма, равная одному кубическому дециметру (дм3). Используем тот же прием, что использовали при переводе кубических сантиметров в кубические метры. Изобразим куб со стороной один дм. Тогда его объём будет равен 1 дм3.

Деци – это приставка, означающая в десять раз меньше, то есть дм – это 0,1 м. Таким образом, 1 дм3 – это 0,001 м3. Следовательно, 12 л – это 0,012 м3. Эта задача решается очень просто: вспомним формулу, по которой рассчитывается плотность. Плотность – это отношение массы к объёму.

Масса и объём заданы по условию задачи. Просто подставляем числа в формулу.

То есть, плотность арбуза почти такая же, как и плотность воды.

Задача 2. В баллоне находится газ, плотность которого равна 1,25 кг/м3. Найдите объём баллона, если масса газа равна 8 г.

Задача 3. Известно, что плотность ртути, находящейся в термометре равна 13 600 кг/м3. Радиус трубки термометра равен 0,1 мм.

После того, как температура увеличилась, плотность ртути составила 13 520 кг/м3. Изначально объём ртути был равен 0,5 см3.

Зная, что объём цилиндра равен произведению площади основания и высоты Vц = Sh, определите, насколько сантиметров поднялся уровень ртути в термометре.

  • Основные выводы:
  • Плотность – это величина, равная отношению массы тела к его объёму.
  • – В системе СИ плотность измеряется в кг/м3, но на практике часто используются и другие единицы плотности – г/см3.
  •                                                           [r] = [кг/м3]
  • – Внесистемная единица объёма: литр
  •                                                            1 м3 = 1000 л

Источник: https://videouroki.net/video/14-plotnost-vieshchiestva.html

Плотность полых тел и средняя плотность — СПИШИ У АНТОШКИ

Плотностьмасса вещества, заключенная в единице объема.

Формула плотности вещества

  • Здесь:
  • V — объем тела (м ),
  • m — масса тела, (килограмм),
  • ρ — плотность вещества, (кг/м3 ). греческая буква «ро»
  • Единицей плотности вещества в СИ является килограмм на кубический метр (1кг/м3 ).

Плотностью, близкой к теоретической, обладают металлы, жидкости, стекло, некоторые полимеры и пластмассы. Плотность твердых и жидких материалов сравнивают с плотностью воды. Наибольшая плотность воды при температуре 4°С равна 1 г/см3,  так как 1 см3 воды имеет массу 1 г.

  1. Пористые материалы (пенопласт, керамзит) имеют плотность отличающуюся от теоретической. Для таких веществ используют понятие средней плостности
  2. Средняя плотность — величина, определяемая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому ими объему, включая имеющиеся в них поры и пустоты. 
  3. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

где рТ— средняя плотность, г/см3 (кг/м3 ); т — масса материала в естественном состоянии, г (кг); V — объем материала в естественном состоянии, см3 (м3 ).

Задача: На завтрак  щенок Антошка  съедает половину сардельки и выпивает 25 мл воды. Какова средняя плотность сардельки, если после трапезы Антошка  «потолстел» на 78 г, а объём сардельки составляет 100 см3? Ответ выразите в  в г/см3 и кг/м3, округлив до целых. Плотность воды составляет 1000 кг/м3.

Формула плотности веществаТак как щенок Антошка  «потолстел» на 78 гр, то эта прибавка состоит из массы воды и массы сардельки. 

  • Массы воды можно найти, зная плотность воды(ρв) и объем воды (Vв). 
  • Массу сардельки найдем по формуле mс = mоб — mв
  • Антошка  съедает половину сардельки — тогда Vс = 1/2 * 100 см 3
  • Подставив все значения получаем искомую плотность сардельки
  • Чтобы выразить г/см3 в  кг/м3, вспомним 1 г/см3 = 1000  кг/м3
  1. Неоднородное вещество может состоять из нескольких веществ или иметь полость в своем строении.
  2. Тогда объем полости  находится по формуле:
  3. Vп = V — Vв =  V — m /ρ ,
  4. где ρ — плотность вещества, m — масса вещества, V — объём всего тела, объем полости – Vп, объем вещества – Vв.
  5. Рассмотрим практическое применение формул при решении задач:

Задача: Алюминиевый шар объемом 200 см3 имеет массу 440 г. Сплошной он или полый?

Формула плотности веществаСпособ 1. 

  • Найдем плотность шара.
  • Сравним плотность шара с табличной плотностью алюминия 
  • (таблица плотности твердых тел)
  • Вывод по решению:
  • Полученная плотность не соответствует плотности алюминия ( 2, 2 г/см3 меньше чем  2, 7 г/см3), поэтому шар имеет полость.

Формула плотности веществаСпособ 2. 

  1. Найдем объем алюминевого шара, зная массу и табличную плотность
  2. Сравним объем алюминия с условием задачи.
  3. Если объем тела меньше, следовательно тело имеет полость
  4. Вывод по решению:
  5. Полученный объем не соответствует объему шара алюминия (меньше), поэтому шар имеет полость.

Добавим второе условие задачи: Алюминиевый шар объемом 200 см3 имеет массу 440 г. Сплошной он или полый? Найдите объем полости?

Vп = V — Vв = V — m /ρ 

V — m /ρ = 200 см 3 — 163 см 3 = 37 см 3

Формула плотности веществаСпособ 3.

  • Найдем массу алюминевого шара, зная объем и плотность.
  • Сравним найденную массу с массой задачи.
  • Если  масса больше, следовательно тело имеет полость
  • Вывод по решению:
  • Полученная масса не соответствует массе шара алюминия (больше), поэтому шар имеет полость.

Источник: http://spishy-u-antoshki.ru/plotnost-sredn.html

Относительная плотность по… задачи

В ЕГЭ иногда встречаются задачи (часть С последнее задание), где в условии дана относительная плотность вещества по… водороду, кислороду, воздуху, азоту и т.д.

Например:

Формула плотности вещества

Формула плотности вещества

Относительная плотность  — величина безразмерная

  • Формула достаточно простая, и из нее вытекает другая формула —
  • Формула молярной массы вещества
  • Mr1 = D•Mr2

и т.д.

  1. В условии задачи может быть полная формулировка — «относительная плотность (паров)…», а может быть просто «плотность вещества по…»
  2. Давайте решим нашу задачу:
  3. Формула плотности вещества
  4. Дана плотность паров вещества по воздуху, значит, нам подходит формула  молярной массы вещества —
  5. Mr (вещества)=Mr(воздуха)•D=29 гмоль • D
  6. Mr(вещества)=29 гмоль • 1.448 = 42 гмоль

Нам дан углеводород — СхHy, значит, мы можем найти Mr(Cx и Mr(Hy). Обратите внимание, именно молярные массы, т.к.у нас несколько атомов углерода и водорода.

  • Для этого надо молярную массу вещества умножить на процентное содержание элемента:
  • Mr(Cx)=Mr(вещества)•ω
  • Mr(Cx)= 42 гмоль · 0.8571=36 гмоль
  • x=Mr(Cx)Ar(C)=36 гмоль ÷ 12 гмоль =3.
  • Точно  так же находим все данные для водорода:
  • Mr(Hy)=Mr(вещества)•ω
  • Mr(Hy)= 42 гмоль · 0.1429=6 гмоль
  • x=Mr(Hy)Ar(H)=6 гмоль ÷ 1 гмоль =6.
  • Искомое вещество — C3H6 — пропен.
  • Еще раз повторим определение —

Относительная плотность газа – это сравнение молярной или относительной молекулярной массы одного газа с аналогичным показателем другого газа.

  1. Формула плотности вещества
  2. Дана относительная плотность по аргону.
  3. Mr (вещества)=Ar(Ar)•D
  4. Mr (CxHy)=40 гмоль ·1.05=42 гмоль
  5. Запишем уравнение горения:
  6. СхHy + O2 = xCO2 + y2H2O
  7. Найдем количество углекислого газа и воды:

n(CO2)=V22,4 лмоль = 33.622.4=1.5

n(H2O)=mMr=2718=1.5

Соотношение х : y2 как 1.5 : 1.5, т.е. y=2x, что соответствует общей формуле алкенов: CnH2n

  •  
    Выражаем в общем виде молярную массу: Mr=Mr(C) + Mr(H)
  • 12n +2n=42
  • n=3
  • Наше вещество — C3H6 — пропен
  • pадание ЕГЭ по этой теме — задачи С5

Обсуждение: «Относительная плотность по… задачи»

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/otnositelnaya-plotnost-po-zadachi.html

Плотность — Физика

Для обозначения плотности обычно используется символ  (ро).Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади (поверхностная плотность).Более точное определение плотности требует уточнение формулировки:

  • Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
  • Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества.
  • Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю[1], или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Виды плотности и единицы измерения

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.Для сыпучих и пористых тел различают:

  • истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
  • удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Формула нахождения плотности

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

  • При вычислении плотности газов эта формула может быть записана и в виде:

где М — молярная масса газа,  — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, германий и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при переходе в твердую фазу уменьшается.Формула плотности веществаФормула плотности вещества

Источник: https://www.sites.google.com/site/fizika20151/plotnost

Плотность вещества: формула, расчет

Все вокруг нас состоит из разных веществ. Корабли и бани строят из дерева, утюги и раскладушки делают из железа, покрышки на колесах и стёрки на карандашах – из резины. И разные предметы имеют разный вес – любой из нас без проблем донесет с рынка сочную спелую дыню, а вот над гирей такого же размера уже придется попотеть.

Все помнят знаменитую шутку: «Что тяжелее? Килограмм гвоздей или килограмм пуха?». Мы-то уже не попадемся на эту детскую уловку, мы знаем, что вес и того и другого будет одинаковым, а вот объем будет существенно отличаться.

Так почему это происходит? Почему разные тела и вещества имеют разный вес при одинаковом размере? Или наоборот, одинаковый вес при разном размере? Очевидно, что есть какая-то характеристика, вследствие которой вещества так отличаются друг от друга.

В  физике эта характеристика носит название плотности вещества и проходится в седьмом классе.

Плотность вещества: определение и формула

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда  – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах.

То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем .

Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формула можно записать следующим образом:

ρ=m/V

Как найти плотность вещества

Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы.

Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см)^3 =1000кг/м^3  . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях.

То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком.

Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая.

И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Нужна помощь в учебе?

Формула плотности вещества Предыдущая тема: Масса тела: измерение массы на весах
Следующая тема:   Расчет массы и объема тела по его плотности: объяснение и примеры

Источник: http://www.nado5.ru/e-book/plotnost-vezchestva

Плотность веществ

Как известно, каждое вещество имеет объем. Но массы двух тел, имеющих равные объемы, могут быть разными. Это значит, что плотность каждого вещества разная. Плотность вещества является величиной физической и равна численно массе его единицы объема. Если известны масса и объем тела, возможно рассчитать его плотность:

p = m / V

m — обозначение массы тела;
V — обозначение объема тела;
p — его плотность.
Т. е., плотность находим как отношение массы тела к его объему.

Основной единицей плотности является кг/м3. Часто используется не системная единица грамм на куб. сантиметр (г/см3).

Плотность вещества в различных состояниях будет разная. Так, плотность жидкого металла меньше его же плотности в твердом состоянии. При повышении температуры происходит термическое расширение, увеличивается объем при неизменной массе и плотность снижается.

Очень часто бывает нужно вычислить объем или массу тела. Это несложно будет сделать, используя определение плотности. Из него следует, что объем тела равен массе тела деленной на плотность.

  • V = m / p
  • Зная объем тела и плотность, находим массу тела, которая равняется их произведению.
  • m = p * V

Плотность жидкости: Ацетон, Вода, Вода морская, Бензин, Бензол, Глицерин, Дизельное топливо, Йод, Керосин, Кола, Кофе espresso, Апельсиновый сок, Молоко, Масло подсолнечное, Масло оливковое, Масло машинное, Масло рапсовое, Масло льняное, Масло парафиновое, Масло касторовое, Нефть, Спирт этиловый, Скипидар, Метиловый спирт, Бутиловый спирт, Гексан, Ксилол, Метанол, Уксусная кислота, Гептан, Азотная кислота, Диэтиловый эфир, Пентан, Пропиленгликол, Серная кислота, Пропанол, Лимонная кислота, Масляная кислота, Сероуглерод, Дихлорэтан, Толуол, Бром, Хлороформ, Окись углерода, Тетрахлорметан, Пиво, Этиленгликоль, Этилацетат, Эфир, Эфир этиловый.
 

  1. Плотность древесины: Ольха, Пихта сибирская, Осина, Береза, Тополь, Лиственница, Дуб, Ель, Липа, Сосна, Кедр, Пробковое дерево.
  2. Плотность металла и сплавов: Алюминий, Жидкий алюминий, Жидкое железо, Железо, Жидкое золото, Золото, Калий, Жидкий калий, Натрий, Жидкий натрий, Олово, Жидкое олово, Свинец, Жидкий свинец, Серебро, Жидкое серебро, Кобальт, Магний, Медь, Барий, Вольфрам, Кадмий, Кальций, Литий, Марганец, Молибден, Никель, Хром, Цинк, Титан, Платина, Плутоний, Цезий, Бронза, Дюралюминий, Латунь, Сталь, Чугун, Нихром, Агат, Алебастр, Оксид алюминия, Ртуть, Бериллий, Сурьма, Доломит, Уран, Ниобий, Баббит.
  3. Плотность газа и пара: Аммиак, Азот, Аргон, Воздух, Водород, Ацетилен, Водяной пар, Гелий, Ксенон, Метан, Неон, Озон, Хлор, Пропан, Радон, Этан, Кислород, Пропилен, Двуокись углерода, Жидкий азот, Жидкий аргон, Жидкий водород, Жидкий пропан, Жидкий кислород, Оксид серы, Оксид углерода, Оксид азота, Формальдегид, Стибин, Этилен.
  4. Плотность минералов: Гипс, Гранит, Кварц, Мел, Сланец, Базальт, Глина, Известняк, Кокс, Мрамор, Алмаз, Корунда, Уголь, Каменный уголь, Графит, Кремний, Грунт, Тальк, Сера порошок, Каолин.
  5. Плотность материалов: Воск, Асфальт, Лед, Резина, Фарфор, Шлак, Бетон, Картон, Парафин, Снег (рыхлый), Бумага, Каучук, Кость, Цемент, Янтарь, Песок сухой, Песок сухой (утрамбованный), Песок мокрый (утрамбованный), Песок мокрый, Паронит, Полиэтилен, Фанера, Стекло оконное, Кирпич, Кирпич силикатный, Железобетон, Эбонит, Текстолит, Войлок, Поливинилхлорид, Поликарбонат, Полистирол, Полипропилен, Полиуретан, Карбид кальция, Аммиачная селитра.
  6. Плотность веществ: Глюкоза, Гидроксид натрия, Гидроксид калия, Фенол, Хлорид натрия, Хлорид кальция, Хлорид калия, Хлорид цинка, Зерно пшеницы, Зола, Картофель, Мука пшеничная, Рис, Рожь, Сахар-песок, Свекла, Соль пищевая, Соль, Сода.

 
 
 
 
 
 
Чтобы произвести расчеты плотности веществ, воспользуйтесь онлайн калькулятором.

Источник: https://infofaq.ru/plotnost-veshhestv.html

Плотность вещества. Единицы плотности

Поставим на чашки весов железный и алюминиевый цилиндры одинакового объема. Равновесие весов нарушилось. Почему?

Нарушение равновесия означает, что массы тел не одинаковы. Масса железного цилиндра больше массы алюминиевого. Но объемы у цилиндров равны. Значит, единица объема (1 см3 или 1 м3) железа имеет большую массу, чем алюминия.

Масса вещества, содержащегося в единице объема, называется плотностью вещества.

Чтобы найти плотность, необходимо массу вещества разделить на его объем. Плотность обозначается греческой буквой ρ (ро). Тогда

  • плотность = масса / объем,
  • или
  • ρ = m/V.
  • Единицей измерения плотности в СИ является 1 кг/м3. Плотности различных веществ определены на опыте и представлены в таблице:
Плотность твердых, жидких и газообразных веществ (при нормальном атмосферном давлении)

Вещество ρ, кг/м3 ρ, г/см3 Вещество в твердом состоянии при 20 °C Жидкость при 20 °C Газ при 0 °C
Осмий 22600 22,6
Иридий 22400 22,4
Платина 21500 21,5
Золото 19300 19,3
Свинец 11300 11,3
Серебро 10500 10,5
Медь 8900 8,9
Латунь 8500 8,5
Сталь, железо 7800 7,8
Олово 7300 7,3
Цинк 7100 7,1
Чугун 7000 7,0
Корунд 4000 4,0
Алюминий 2700 2,7
Мрамор 2700 2,7
Стекло оконное 2500 2,5
Фарфор 2300 2,3
Бетон 2300 2,3
Соль поваренная 2200 2,2
Кирпич 1800 1,8
Оргстекло 1200 1,2
Капрон 1100 1,1
Полиэтилен 920 0,92
Парафин 900 0,90
Лед 900 0,90
Дуб (сухой) 700 0,70
Сосна (сухая) 400 0,40
Пробка 240 0,24
Ртуть 13600 13,60
Серная кислота 1800 1,80
Глицерин 1200 1,20
Вода морская 1030 1,03
Вода 1000 1,00
Масло подсолнечное 930 0,93
Масло машинное 900 0,90
Керосин 800 0,80
Спирт 800 0,80
Нефть 800 0,80
Ацетон 790 0,79
Эфир 710 0,71
Бензин 710 0,71
Жидкое олово (при t = 400 °C) 6800 6,80
Жидкий воздух (при t = -194 °C) 860 0,86
Хлор 3,210 0,00321
Оксид углерода (IV) (углекислый газ) 1,980 0,00198
Кислород 1,430 0,00143
Воздух 1,290 0,00129
Азот 1,250 0,00125
Оксид углерода (II) (угарный газ) 1,250 0,00125
Природный газ 0,800 0,0008
Водяной пар (при t = 100 °C) 0,590 0,00059
Гелий 0,180 0,00018
Водород 0,090 0,00009

Как понимать, что плотность воды ρ = 1000 кг/м3? Ответ на этот вопрос следует из формулы. Масса воды в объеме V = 1 м3 равна m = 1000 кг.

  1. Из формулы плотности масса вещества
  2. m = ρV.
  3. Из двух тел равного объема большую массу имеет то тело, у которого плотность вещества больше.
  4. Сравнивая плотности железа ρж = 7800 кг/м3 и алюминия ρал = 2700 кг/м3, мы понимаем, почему в опыте масса железного цилиндра оказалась больше массы алюминиевого цилиндра такого же объема.
  5. Если объем тела измерен в см3, то для определения массы тела удобно использовать значение плотности ρ, выраженное в г/cм3.
  6. Переведем, например, плотность воды из кг/м3 в г/см3:
  7. ρв = 1000 кг/м3 = 1000 (frac{1000~г}{1000000~см^{3}}) = 1 г/см3.
  8. Итак, численное значение плотности любого вещества, выраженное в г/см3, в 1000 раз меньше численного ее значения, выраженного в кг/м3.

Формула плотности вещества ρ = m/V применяется для однородных тел, т. е. для тел, состоящих из одного вещества. Это тела, не имеющие воздушных полостей или не содержащие примесей других веществ. По значению измеренной плотности судят о чистоте вещества. Не добавлен ли, например, внутрь слитка золота какой-либо дешевый металл.

Как правило, вещество в твердом состоянии имеет плотность большую, чем в жидком. Исключением из этого правила являются лед и вода, состоящие из молекул H2O. Плотность льда ρ = 900 кг3, плотность воды ρ = 1000 кг3.

Плотность льда меньше плотности воды, что указывает на менее плотную упаковку молекул (т. е. большие расстояния между ними) в твердом состоянии вещества (лед), чем в жидком (вода).

В дальнейшем вы встретитесь и с другими весьма интересными аномалиями (ненормальностями) в свойствах воды.

Средняя плотность Земли равна примерно 5,5 г/см3. Этот и другие известные науке факты позволили сделать некоторые выводы о строении Земли. Средняя толщина земной коры около 33 км. Земная кора сложена преимущественно из почвы и горных пород.

Средняя плотность земной коры равна 2,7 г/см3, а плотность пород, залегающих непосредственно под земной корой, — 3,3 г/см3. Но обе эти величины меньше 5,5 г/cм3, т. е. меньше средней плотности Земли. Отсюда следует, что плотность вещества, находящегося в глубине земного шара, больше средней плотности Земли.

Ученые предполагают, что в центре Земли плотность вещества достигает значения 11,5 г/см3, т. е. приближается к плотности свинца.

Средняя плотность тканей тела человека равна 1036 кг/м3, плотность крови (при t = 20 °C) — 1050 кг/м3.

Малую плотность древесины (в 2 раза меньше, чем пробки) имеет дерево бальса. Из него делают плоты, спасательные пояса. На Кубе растет дерево эшиномена колючеволосая, древесина которой имеет плотность в 25 раз меньше плотности воды, т. е. ρ ≈ 0,04 г/см3. Очень большая плотность древесины у змеиного дерева. Дерево тонет в воде, как камень.

Напоследок легенда об Архимеде.

Уже при жизни знаменитого древнегреческого ученого Архимеда о нем слагались легенды, поводом для которых служили его изобретения, поражавшие современников.

Одна из легенд гласит, что сиракузский царь Герон II попросил мыслителя определить, из чистого ли золота сделана его корона или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. Конечно же, корона при этом должна была остаться целой. Определить массу короны Архимеду труда не составило.

Гораздо сложнее было точно измерить объем короны, чтобы рассчитать плотность металла, из которого она отлита, и определить, чистое ли это золото. Трудность состояла в том, что она имела неправильную форму!

Как-то Архимед, поглощенный мыслями о короне, принимал ванну, где ему пришла в голову блестящая идея. Объем короны можно определить, измерив объем вытесненной ею воды (вам знаком такой способ измерения объема тела неправильной формы). Определив объем короны и ее массу, Архимед вычислил плотность вещества, из которого ювелир изготовил корону.

Как гласит легенда, плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота, и нечистый на руку ювелир был уличен в обмане.

Читать далее

Источник: https://ed-lib.ru/physics/19-plotnost-veschestva-edinicy-plotnosti.html

Как найти плотность?

Плотностью принято называть такую физическую величину, которая определяет отношение массы предмета, вещества или жидкости к занимаемому ими объему в пространстве. Поговорим о том, что такое плотность, чем различается плотность тела и вещества и как (с помощью какой формулы) найти плотность в физике.

Виды плотности

Следует уточнить, что плотность может быть подразделена на несколько видов.

В зависимости от исследуемого объекта:

  • Плотность тела — для однородных тел — это прямое отношение массы тела к его объему, занимаемому в пространстве.
  • Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Плотность веществ постоянна. Существуют специальные таблицы, где обозначена плотность разных веществ. Например, плотность алюминия равна 2,7 * 103 кг/м3. Зная плотность алюминия и массу тела, которое из него сделано, мы можем вычислить объем этого тела. Либо, зная что тело состоит из алюминия и зная объем этого тела, мы можем с легкостью вычислить его массу. Как найти эти величины, мы рассмотрим чуть позже, когда выведем формулу для вычисления плотности.
  • Если тело состоит из нескольких веществ, то для определения его плотности необходимо вычислить плотность его деталей для каждого вещества в отдельности. Такая плотность называется средней плотностью тела.

В зависимости от пористости вещества, из которого состоит тело:

  • Истинная плотность — это та плотность, которая вычисляется без учета пустот в теле.
  • Удельная плотность — или кажущаяся плотность — это та, которая вычислена с учетом пустот тела, состоящего из пористого или рассыпчатого вещества.

Итак, как найти плотность?

Формула для вычисления плотности

Формула, помогающая найти плотность тела, выглядит следующим образом:

  • p = m / V, где p — плотность вещества, m — масса тела, V — объем тела в пространстве.

Если мы вычисляем плотность того или иного газа, то формула будет выглядеть так:

  • p = M / Vm p — плотность газа, M — молярная масса газа, Vm — молярный объем, который при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.

Пример: масса вещества 15 кг, занимает оно 5 литров. Какова плотность вещества?

Решение: подставляем значения в формулу

Ответ: плотность вещества 3 кг/л

Единицы измерения плотности

Кроме знаний о том, как найти плотность тела и вещества, необходимо знать и единицы измерения плотности.

  • Для твердых тел — кг/м3, г/см3
  • Для жидкостей — 1 гр/л или 103 кг/м3
  • Для газов — 1 гр/л или 103 кг/м3

Подробнее о единицах измерения плотности можно прочитать в нашей статье В чем измеряется плотность.

Как найти плотность в домашних условиях

Для того чтобы найти плотность тела или вещества в домашних условиях, вам понадобятся:

  1. Весы;
  2. Сантиметр, если тело твердое;
  3. Сосуд, если вы хотите измерить плотность жидкости.

Чтобы найти плотность тела в домашних условиях, нужно измерить его объем с помощью сантиметра или сосуда, а затем поставить тело на весы.

Если вы измеряете плотность жидкости, то не забудьте вычесть перед расчетами массу сосуда, в который вы налили жидкость.

Плотность газов в домашних условиях вычислить гораздо сложнее, мы рекомендуем воспользоваться готовыми таблицами, в которых уже обозначены плотности различных газов.

Источник: https://elhow.ru/ucheba/fizika/fizicheskie-zadachi/kak-najti-plotnost

Ссылка на основную публикацию