Ketumpatan

Kami menerangkan apakah ketumpatan, formulanya, cara mengira, jenis yang ada dan memberikan beberapa contoh

Antara dua objek yang sama, yang mempunyai ketumpatan terbesar adalah satu yang mempunyai jisim terbesar

Apa itu ketumpatan?

The ketumpatan jisim bahan adalah kuota antara jisim sampel dan jumlah yang ditempati, iaitu unit ukuran kg/m³ Dalam sistem unit antarabangsa. Huruf Yunani ρ (rho) sering digunakan untuk menunjukkannya.

Ketumpatan air, yang cecair sejagat, adalah 1000 kg/m³ o 1 g/cm³ pada 25 ºC, kerana kepadatan pengalaman berubah dengan suhu dan tekanan.

Banyak kali terdapat objek dengan dimensi yang sama, namun ada yang lebih ringan dan lebih berat, ini disebabkan oleh perbezaan kepadatan. Objek yang lebih ringan mempunyai ketumpatan yang kurang daripada yang paling berat.

Ketumpatan adalah harta benda yang intensif, yang tidak bergantung kepada jumlah jisim sampel yang diperiksa, kerana ia adalah perkadaran jisim/kelantangan yang tetap malar untuk bahan yang sama. Ini membolehkan membezakan bahan dari yang lain.

Bahan -bahan mempunyai pelbagai kepadatan, anak -anak di bawah umur adalah gas, jadi unit kg/m³ Ia sangat besar dan gram/liter atau g/l lebih disukai. Unit lain yang sering digunakan ialah gram/mililiter atau gram/sentimeter padu.

Konsep ketumpatan sangat berguna apabila bekerja dengan cara berterusan seperti cecair, sama ada gas atau cecair.

Formula ketumpatan

Menurut definisi yang diberikan, ketumpatan mempunyai formula matematik yang diberikan oleh:

Di mana ketumpatan adalah ρ, m adalah jisim dan v isipadu.

Bagaimana ketumpatan diukur?

Ketumpatan objek dapat dikira jika jisim dan jumlahnya diukur sebelumnya. Yang terakhir tidak selalu mudah, kerana sampel boleh menjadi tidak teratur, namun terdapat beberapa kaedah.

Boleh melayani anda: mars (planet)

Kaedah Geometrik

Sekiranya sampel mempunyai bentuk geometri biasa terdapat formula yang membolehkan mengira jumlah berdasarkan dimensinya. Bagi doh, ini dapat diperoleh dengan bantuan keseimbangan.

Kaedah penubuhan: anjakan kelantangan

Pengukuran kelantangan kunci oleh kelantangan yang dipindahkan

Sekiranya objek tidak tetap, jumlahnya dapat ditentukan dengan mengukur jumlah yang dipindahkan apabila sepenuhnya direndam dalam cecair seperti air.

Untuk ini, bekas lulus digunakan dan diisi dengan jumlah air yang tepat v₁, Maka objek itu benar -benar direndam dan volum baru V diukur₂. Jumlah objek sama dengan perbezaan v₂ - V₁.

Untuk menggunakan kaedah ini, bahan sampel tidak boleh dibubarkan di dalam air dan anda perlu mempunyai bekas lulus dengan saiz yang betul.

Ketumpatan melalui prinsip Archimedes

Prinsip Archimedes dapat digunakan untuk mengetahui ketumpatan sampel pepejal. Prinsip menyatakan bahawa badan separa atau sepenuhnya tenggelam mengalami daya menaik yang dipanggil menolak, yang magnitudnya sama dengan berat cecair yang dipindahkan ketika meletakkan badan.

Untuk menentukan ketumpatan objek melalui prinsip Archimedes langkah -langkah ini diikuti:

• Langkah 1

Tentukan jisim m_c objek melalui keseimbangan.

• Langkah 2

Isi bekas dengan cecair yang ketumpatannya diketahui, yang biasanya disuling air. Nilai ini dipanggil m₁.

• Langkah 3

Sepenuhnya tenggelam objek pepejal di dalam bekas dengan air, menjaga bahawa saya tidak menyentuh dinding. Diperhatikan bahawa cecair menimbulkan teras Dan Pada pepejal, dan ini seterusnya, oleh undang -undang ketiga Newton, memberikan reaksi magnitud yang sama di atas air, tetapi ke arah yang bertentangan.

Boleh melayani anda: Fizik Negeri Pepejal: sifat, struktur, contoh

Untuk menimbang set, nilai yang diperoleh, dipanggil m₂, Ia akan menjadi bekas yang penuh dengan air lebih banyak reaksi ini.

• Langkah 4

Dari persamaan untuk ketumpatan, isipadu V badan dapat dinyatakan, yang bersamaan dengan jumlah cecair yang berpindah:

Di mana m_c dan ρ_c Jisim dan ketumpatan badan masing -masing, sementara m_F dan ρ_c Mereka adalah jisim dan ketumpatan cecair yang berpindah. Dari ungkapan ini, ketumpatan badan ρ dibersihkan_c:

Jisim bendalir diusir m_F Ia hanya:

m_F = m₂ -M₁

Oleh itu:

Jenis ketumpatan

Ketumpatan mutlak  

Ia adalah ketumpatan seperti yang ditakrifkan sebelumnya: kuota antara jisim dan jumlah sampel.

Ketumpatan relatif

Dipanggil juga Graviti tertentu, Itu adalah ketumpatan bahan berkenaan dengan yang lain yang diambil sebagai rujukan. Untuk pepejal dan cecair bahan rujukan ini adalah air pada suhu 4 ° C dan 1 atm dan untuk gas ia adalah udara kering. Ia dikira oleh:

Ketumpatan relatif = ketumpatan air/ketumpatan air

Kedua -dua ketumpatan bahan dan air mesti diukur di bawah keadaan tekanan dan suhu yang sama, dan menyatakan diri mereka dalam unit yang sama.

Imej berikut menunjukkan kepadatan relatif keluli dan kayu.

Kerana ketumpatan keluli adalah 7800 kg/m³ Dan airnya 1000 kg/m³, Ketumpatan relatif keluli, dilambangkan sebagai SG, adalah:

SG = 7800/1000 = 7.8

Bagi bahagiannya, ketumpatan relatif kayu adalah:

SG = 500/1000 = 0.5

Objek yang ketumpatan relatifnya kurang dari 1 terapung di dalam air, sementara mereka yang ketumpatan relatif lebih besar dari 1 tenggelam.

Ketumpatan yang jelas

Ia dikira oleh kuota antara jisim sampel dan jumlahnya, termasuk liang dan ruang udara:

Boleh melayani anda: ralat rawak: formula dan persamaan, pengiraan, contoh, latihan

Ketumpatan jelas = jisim / volume = (jisim _zarah + Massa _udara )/ (Kelantangan _zarah+ Kelantangan _udara)

Contoh ketumpatan

• Logam paling ringan adalah litium, dengan ketumpatan 530 kg/m³
• Ketumpatan darah adalah 1060 kg/m³
• Osmium adalah logam yang paling terkenal, dengan ketumpatan 22570 kg/m³
• Plasma Quark mempunyai ketumpatan 1 × 10¹⁹ kg/m³

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Kirakan ketumpatan gabus, mengetahui bahawa kiub dibuat dengan bahan ini, yang mengukur 1.Sebelah 5 cm, mempunyai jisim 1 g.

• Penyelesaian

Jumlah kiub adalah:

V = ℓ³ = (1.5 cm)³ = 3.375 cm³

Kenyataan menunjukkan bahawa massa m kiub adalah m = 1 g, oleh itu, menggantikan nilai dalam persamaan ketumpatan:

ρ = m / v = 1g / 3.375 cm³ = 0.296 g/cm³

Latihan 2

Berapakah jisim sfera yang diperbuat daripada osmium radio 15 cm?

• Penyelesaian

Bermula dari persamaan ketumpatan:

Adunan dibersihkan sebagai:

M = ρ ∙ v

Adalah perlu untuk mengira jumlah sfera, yang diberikan oleh formula:

Menjadi jejari sfera. Oleh kerana ketumpatan osmium ialah 22570 kg/m³, Adalah mudah untuk menyatakan 15 cm dalam meter:

R = 15 cm = 15 × 10^-2 m

V = (4/3) π × (15 × 10^-2 m)³ = 0.01414 m³

Nilai ini digantikan dalam pelepasan doh:

M = ρ ∙ v = 22570 kg/m³ × 0.01414 m³ = 319.1 kg

Rujukan

1. Chang, R. 2013. Kimia. 11va. Edisi. Pendidikan McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Shipman, j. 2009. Pengenalan kepada Sains Fizikal. Edisi Kedua Belas. Brooks/Cole, Edisi Cengage.
4. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill.
5. Universiti Antioquia. Ketumpatan pepejal. Pulih dari: mengajar.Anda.Edu.co.