как узнать плотность тела

Как узнать плотность тела

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:

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 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.

Зависимость плотности от температуры

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.

Источник

Плотность вещества и формула плотности вещества

Вокруг нас находится множество различных тел, имеющих разные формы и размеры. Многие тела при одинаковых объёмах обладают различной массой. Данное явление объясняется плотностью, которая отличается у разных веществ.

Плотность считается одной из физических величин, относящихся к характеристикам вещества.

При известных массе \(m\) и объеме \(V\) плотность вещества ρ вычисляют делением его массы на объем.

Формула для вычисления плотности

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Для определения плотности твердых веществ применяется такая формула:

Плотность газа в нормальных условиях определяют так:

где \(M\) является молярной массой газа, а \(V_m\) – его молярным объемом.
Твёрдые тела бывают сыпучими и пористыми.

Однородные тела

Плотность – величина постоянная, и для одного и того же вещества имеет разные значения лишь в разных агрегатных состояниях. Существуют огромные таблицы, содержащие плотности разнообразных веществ в трех агрегатных состояниях.

Примером однородного вещества есть вода. Бывают не такие однородные вещества, поэтому существует понятие средней плотности. Для её расчета определяют плотность вещества каждого компонента тела и вычисляют среднее значение. Для пористых и сыпучих тел применяют истинную плотность. Её определяют за вычетом пустот, имеющихся в строении вещества. Удельную плотность вычисляют делением массы вещества на весь объем, который оно занимает.

Эти величины связывает коэффициент пористости, который является отношением объема пустот ко всему объёму тела на момент исследования.

На плотность вещества оказывают влияние ряд факторов, которые могут повышать или понижать её значение. Например, при снижении температуры плотность вещества становится больше, однако разнообразные вещества по-разному реагируют на изменение температуры, из-за чего в разных температурных диапазонах их плотность меняется аномальным образом. Подобными свойствами обладает вода, чугун и прочие сплавы.

Что касается плотности воды, то аномальность её изменения при росте или снижении температуры состоит в резких скачках на границе изменения агрегатных состояний.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Как пример аномального поведения плотности, можно привести кремний, у которого при твердении плотность уменьшается.

Методы измерения плотности вещества

Для эффективного определения плотности веществ используется комплекс специальных приспособлений. Он состоит из линейки, весов и мерной колбы.

Для измерения плотности твердого тела применяют линейку, жидкого – мерную колбу.

Первым делом измеряют объем с помощью линейки или колбы. В соответствии со шкалой измерений фиксируют значение. Допустим, если предметом измерения является тело кубической формы, то его объем будет определяться размером ребра в третьей степени. Если измеряется плотность жидкости, то нужно вычитать массу сосуда, используемого для измерения.

Далее расчёт производится по вышеприведенной формуле.

Что касается определения плотности газов, данный процесс происходит намного сложнее с применением разнообразных измерительных приборов.

Зачастую для определения плотности жидкостей используют аэрометр. Истинную плотность изучают с использованием пикнометра. Почву исследуют с применением буров Качинского и Зайдельмана.

Источник

Плотность вещества

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона

F = ma

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃

Откуда берется масса

Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.

Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.

Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.

Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.

Объем тела

Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.

Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.

Формула объема параллелепипеда

V = a*b*c

А для цилиндра будет справедлива такая формула:

Формула объема цилиндра

V = S*h

S — площадь основания [м^2]

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Формула плотности вещества

р — плотность вещества [кг/м^3]

m — масса вещества [кг]

V — объем вещества [м^3]

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Источник

Как найти плотность вещества

Для начала стоит определить массу тела, для этого пользуемся весами. Ставим тело на весы и видим количественный показатель массы тела измеряемых в килограммах или в граммах все зависит от весов и собственно массы тела. В любом случае необходимо перевести значения массы в килограммы, так как это является основной единицей в системе СИ. Если отсутствуют весы то можно определить массу тела с помощью динамометра. Конечно, это зависит от реальной массы тела, ведь если m=50 кг, то нужен и соответствующий динамометр. Общий принцип измерения массы тела в данном случае состоит в том, чтобы подвесить тело на динамометр и посмотреть его значение, которое выражено в Ньютонах, далее зная что для растяжения динамометра на силу 1 Н нужна масса 102 грамма рассчитываем массу тела. Итак, масса тела определена.

Для определения массы жидкости необходимо сначала измерить массу емкости, в которую жидкость будет налита. После этого наливаем исследуемую жидкость в емкость и опять ставим на весы, разность массы емкости с жидкостью и емкости без жидкости и будет являться массой жидкости.

Переходим к объему. Если тело является правильной геометрической фигурой, то с вычислением объема не будет проблем. Если к примеру тело является параллелепипедом, то берем таблицу объемов и видим, что V=abc, где a, b, c являются длиной, шириной и высотой и с легкостью перемножая величины находим объем. Но бывают случаи когда тело нельзя назвать геометрически правильным, поэтому для определения объема такого тела используют следующий метод. В зависимости от размеров тела берут мензурку или иную измерительную емкость и наполняют водой, далее отмечают линию на емкости, которая соответствует максимуму воды в емкости. Берется исследуемое тело и погружается в воду, согласно закону Архимеда объем тела будет равен объему вытесненной воды, нам остается измерить объем вытесненной воды. Для этого берем стакан и переливаем воду из емкости в мензурку, пока вода не достигнет отмеченной ранее линии. Смотрим в мензурку и видим объем воды, который равен объему нашего тела.

Объем жидкости вычислить проще простого. Нужно просто налить ее в мензурку или иную измерительную емкость, и результат будет очевиден.

Источник

Плотность

Плотность — это интенсивность распределения одной величины по другой.

Термин объединяет несколько различных понятий, таких как: плотность вещества; оптическая плотность; плотность населения; плотность застройки; плотность огня и многие другие. Рассмотрим два понятия, касающихся неразрушающего контроля.

1. Плотность вещества.

В физике плотностью вещества называют массу этого вещества, содержащуюся в единице объёма при нормальных условиях. Тела одинакового объёма, изготовленные из различных веществ, обладают различной массой, что и характеризует их плотность. К примеру, два куба одинаковых размеров, изготовленные из чугуна и алюминия, будут отличаться весом и плотностью.

Чтобы вычислить плотность какого-либо тела, нужно точно определить его массу и разделить её на точный объём этого тела.

кг/м 3
— Единицы измерения
плотности в международной
системе единиц (СИ)

г/см 3
— Единицы измерения
плотности в системе СГС

Выведем формулу вычисления плотности.

Для примера определим плотность бетона. Возьмём бетонный кубик весом 2,3 кг со стороной 10 см. Подсчитаем объём кубика.

Подставляем данные в формулу.

Бетонный куб со стороной 10 см

График зависимости плотности воды от температуры

От чего зависит плотность вещества

Плотность вещества меняется и при изменении его агрегатного состояния. Она скачкообразно растёт при переходе вещества из газообразного в жидкое состояние, и далее — в твёрдое. Здесь также есть исключения: плотность воды, висмута, кремния и некоторых других веществ снижается при затвердевании.

Чем измеряется плотность вещества

Для измерения плотности различных веществ применяются специальные приборы и приспособления. Так, плотность жидкостей и концентрация растворов измеряется различными ареометрами. Несколько разновидностей пикнометров предназначены для измерения плотности твёрдых тел, жидкостей и газов.

Металлический пикнометр

2. Оптическая плотность.

В физике оптической плотностью называют способность прозрачных материалов поглощать свет, а непрозрачных — отражать его. Это понятие в большинстве случаев характеризует степень ослабления светового излучения при прохождении его через слои и плёнки различных веществ.

Оптическую плотность принято выражать десятичным логарифмом отношения падающего на объект потока излучения к потоку, прошедшему через объект или отражённому от него:

Оптическая плотность=логарифм (поток излучения, падающий на объект где D – оптическая плотность; F₀ – поток излучения, падающий на объект; F – поток излучения, прошедший через объект или отражённый от него).

В радиографическом методе контроля оптическая плотность является одним из основных параметров, определяющих пригодность снимков для их расшифровки. Допустимые значения этого параметра обусловлены требованиями ГОСТ 7512-82 (раздел 6 – расшифровка снимков).

Оптическая плотность измеряется в Беллах, сокращённое обозначение — «Б». Для измерения оптической плотности используется денситометр. Прибор сравнивает яркость негатоскопа и яркость точки на плёнке. По этим двум значениям прибор определяет оптическую плотность. Чем выше плотность, тем темнее изображение.

Денситометр ДП 5004

Источник

• ← как узнать плотность стекла
• как узнать плотность ткани →