Η πυκνότητα είναι μια φυσική ποσότητα που μετρά το συγκέντρωση ύλης ενός σώματος σε δεδομένο όγκο.
Λαμβάνεται με την αναλογία μεταξύ μάζας σώματος και όγκου και μετριέται σε kg / m3 στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI).
Η πυκνότητα ενός σώματος είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον όγκο του, δηλαδή, όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος, τόσο χαμηλότερη είναι η πυκνότητα. Σημειώστε αυτήν τη σχέση στον τύπο πυκνότητας:
Η πυκνότητα είναι η ιδιότητα που καθορίζει εάν ένα σώμα θα επιπλέει ή θα βυθίζεται σε ένα υγρό. Εάν το υλικό είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό, θα επιπλέει, αλλά εάν έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το υγρό, θα βυθιστεί.
Όλα τα υλικά που βρίσκονται στη φύση έχουν πυκνότητα που μπορεί να μετρηθεί. Η πυκνότητα εξαρτάται από το τύπος υλικού, από φυσική κατάσταση όπου βρίσκεται και οι συνθήκες του θερμοκρασία και περιβαλλοντική πίεση.
Πώς να υπολογίσετε την πυκνότητα;
Για να υπολογίσετε την πυκνότητα μιας ουσίας ή ενός μείγματος ουσιών, διαιρέστε τη μάζα του σώματος με τον όγκο της, σύμφωνα με τον τύπο:
Οπου:
- d = πυκνότητα μετρούμενη σε kg / m3, g / cm3 ή g / ml
- m = μάζα μετρημένη σε kg ή g
- v = όγκος μετρημένος σε m3, εκ3 ή mL
Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι καθώς ο όγκος ενός σώματος αλλάζει υπό διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, η πυκνότητα θα είναι διαφορετική όταν αλλάζει η θερμοκρασία και η πίεση.
Για παράδειγμα, το νερό έχει πυκνότητα περίπου 1 g / cm3 σε κατάσταση περιβάλλοντος, αλλά όταν γίνεται πάγος η πυκνότητά του μειώνεται στα 0,92 g / cm3 - λόγω αυτής της διαφοράς πυκνότητας ο πάγος επιπλέει στο νερό.
Ο πάγος επιπλέει στο νερό επειδή η πυκνότητά του είναι χαμηλότερη σε στερεά κατάσταση από ό, τι σε υγρή κατάσταση.
Πρακτικά παραδείγματα πυκνότητας
Για να κατανοήσετε στην πράξη τι είναι η πυκνότητα, φανταστείτε δύο δοχεία, ένα με 1 κιλό μολύβδου και το άλλο με 1 κιλό βαμβάκι. Και οι δύο έχουν την ίδια μάζα, δηλαδή 1 κιλό.
Ωστόσο, καθώς το βαμβάκι είναι πολύ ελαφρύτερο από τον μόλυβδο, απαιτείται πολύ μεγαλύτερη ποσότητα αυτού του υλικού για την εξισορρόπηση των μαζών και των δύο δοχείων.
Έτσι, ο χώρος που καταλαμβάνεται από το βαμβάκι θα είναι πολύ μεγαλύτερος από τον χώρο που καταλαμβάνεται από το μόλυβδο. Αυτό σημαίνει ότι ο μόλυβδος έχει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα συμπυκνωμένης ύλης και συνεπώς μεγαλύτερη πυκνότητα από το βαμβάκι.
Τώρα δείτε άλλα παραδείγματα πρακτικών καταστάσεων που εξηγούνται από τη διαφορά στην πυκνότητα των υλικών:
Παγάκια
Όταν τοποθετούνται σε ένα ποτήρι νερό, οι παγάκια επιπλέουν επειδή η πυκνότητά τους (0,92 g / cm)3) είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού (1g / cm3).
Όταν τα παγάκια τοποθετούνται σε ένα ποτήρι αλκοόλ, τα παγάκια θα βυθιστούν επειδή η πυκνότητά τους (0,92 g / cm)3) είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα της αιθανόλης (0,79 g / cm3).
Ο πάγος βυθίζεται σε ένα ποτήρι αλκοολούχο ποτό επειδή η πυκνότητα του αλκοόλ είναι μικρότερη από εκείνη του νερού.
Φελιζόλ και καρφί
Ένα άλλο παράδειγμα που βοηθά να κατανοήσουμε την πυκνότητα είναι να παρατηρήσουμε τη συμπεριφορά ενός χαρτονιού Styrofoam και ενός καρφιού από χάλυβα όταν τοποθετούνται σε νερό.
Το καρφί βυθίζεται αμέσως επειδή η πυκνότητά του (0,78 g / m)3) είναι πολύ μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού. Αυτό σημαίνει ότι ο χάλυβας έχει μεγάλη ποσότητα ύλης συγκεντρωμένη σε μικρό όγκο.
Από την άλλη πλευρά, όταν τοποθετείται το φύλλο φελιζόλ στο νερό επιπλέει επειδή η πυκνότητα του φελιζόλ είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού. Σε αντίθεση με τον χάλυβα, το Styrofoam είναι μια ουσία που έχει λίγη συμπυκνωμένη ύλη.
Η πυκνότητα του φελιζόλ είναι μικρότερη από εκείνη του νερού, έτσι ο πίνακας επιπλέει.
Ειδική μάζα και πυκνότητα
Η πυκνότητα χρησιμοποιείται επίσης για να αναφέρεται στην πυκνότητα, αλλά δεν μπορεί πάντα να γίνει κατανοητή ως συνώνυμα.
Ο πυκνότητα αναφέρεται σε ένα σώμα, που μπορεί να αποτελείται από μία μόνο ουσία ή ένα μείγμα ουσιών, όπως ένα διάλυμα νερού με ζάχαρη.
Ο Ειδική μάζα, με τη σειρά του, αναφέρεται στην πυκνότητα του a ομοιογενής ουσία συγκεκριμένα, όπως αλουμίνιο, μόλυβδο ή νερό.
Αυτό σημαίνει ότι όταν ένα σώμα αποτελείται από μία μόνο ουσία, η πυκνότητά του δίνεται από τη συγκεκριμένη μάζα του. Ωστόσο, όταν το σώμα είναι ετερογενές, θα είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η πυκνότητά του ως ο λόγος μάζας προς όγκο.
Πυκνότητα ουσιών
Δείτε την πυκνότητα (ή συγκεκριμένη μάζα) ορισμένων ουσιών στον παρακάτω πίνακα:
| Ουσία | Πυκνότητα |
|---|---|
| Νερό | 1,0 |
| Αέρας | 1,2 |
| Ατσάλι | 7,8 |
| Αλουμίνιο | 2,7 |
| Οδηγω | 11,3 |
| Χαλκός | 8,9 |
| Αιθανόλη | 0,79 |
| Σίδερο | 7,86 |
| Πάγος | 0,92 |
| Γάλα | 1,03 |
| ξύλο | 0,5 |
| Χρυσός | 19,3 |
Απόλυτη πυκνότητα και σχετική πυκνότητα
Η απόλυτη πυκνότητα αναφέρεται στην πυκνότητα ενός δεδομένου σώματος ή ουσίας. Η σχετική πυκνότητα, με τη σειρά της, είναι η πυκνότητα ενός υλικού σε σύγκριση με ένα άλλο.
Ο υπολογισμός της σχετικής πυκνότητας είναι ο λόγος ανάμεσα στις δύο πυκνότητες, οι οποίες υπολογίζονται διαιρώντας τη μάζα με τον όγκο. Ο τύπος πυκνότητας μπορεί να εκφραστεί με:
ή
Η σχετική πυκνότητα χρησιμοποιείται συχνά για τη σύγκριση της πυκνότητας των ουσιών σε σχέση με το νερό, της οποίας η πυκνότητα είναι 1 g / cm3.
Μονάδα μέτρησης πυκνότητας
Η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται στο Διεθνές Σύστημα (SI) είναι kg / m3, αλλά είναι συνηθισμένο το εύρος αυτού να εκφράζεται επίσης σε g / cm3 και g / ml. Η σχέση μεταξύ αυτών των μονάδων μέτρησης είναι:
1 g / cm3 = 1 g / ml = 1000 kg / m3
Δείτε επίσης την έννοια του χημεία και μετρήσεις όγκου.
