Gęstość to wielkość fizyczna, która mierzy stężenie materii ciała w określonej objętości.
Otrzymuje się ją na podstawie stosunku masy ciała do objętości i mierzy się w kg/m3 w międzynarodowym układzie jednostek (SI).
Gęstość ciała jest odwrotnie proporcjonalna do jego objętości, to znaczy im większa objętość, tym mniejsza gęstość. Zwróć uwagę na tę zależność we wzorze na gęstość:
Gęstość to właściwość określająca, czy ciało unosi się, czy tonie w cieczy. Jeśli materiał jest mniej gęsty niż ciecz, będzie unosił się na wodzie, ale jeśli ma większą gęstość niż ciecz, zatonie.
Wszystkie materiały występujące w przyrodzie mają gęstość, którą można zmierzyć. Gęstość zależy od rodzaj materiału, z stan fizyczny gdzie się znajduje i warunki temperatura i presja środowiskowa.
Jak obliczyć gęstość?
Aby obliczyć gęstość substancji lub mieszaniny substancji, podziel masę ciała przez jego objętość, zgodnie ze wzorem:
Gdzie:
- d = gęstość mierzona w kg/m3, g/cm3 lub g/ml
- m = masa mierzona w kg lub g
- v = objętość mierzona w m3, cm3 lub ml
Należy pamiętać, że wraz ze zmianą objętości ciała w różnych warunkach temperatury i ciśnienia, gęstość zmienia się wraz ze zmianą temperatury i ciśnienia.
Na przykład woda ma gęstość około 1 g/cm3 w warunkach otoczenia, ale gdy staje się lodem, jego gęstość spada do 0,92 g/cm3 - to z powodu tej różnicy gęstości lód unosi się na wodzie.
Lód unosi się na wodzie, ponieważ jego gęstość jest mniejsza w stanie stałym niż w stanie ciekłym.
Praktyczne przykłady gęstości
Aby w praktyce zrozumieć, czym jest gęstość, wyobraźmy sobie dwa pojemniki, jeden z 1 kg ołowiu, a drugi z 1 kg bawełny. Oba mają taką samą masę, czyli 1 kilogram.
Ponieważ jednak bawełna jest znacznie lżejsza od ołowiu, potrzeba znacznie większej ilości tego materiału, aby masy obu pojemników się wyrównały.
W ten sposób przestrzeń zajmowana przez bawełnę będzie znacznie większa niż przestrzeń zajmowana przez ołów. Oznacza to, że ołów ma znacznie większą ilość skoncentrowanej materii, a tym samym większą gęstość niż bawełna.
Zobacz teraz inne przykłady praktycznych sytuacji, które wyjaśnia różnica gęstości materiałów:
Kostki lodu
Po umieszczeniu w szklance wody kostki lodu unoszą się, ponieważ ich gęstość (0,92 g/cm)3) jest mniejsza niż gęstość wody (1g/cm3).
Gdy kostki lodu zostaną umieszczone w szklance alkoholu, kostki lodu zatoną, ponieważ ich gęstość (0,92 g/cm)3) jest większa niż gęstość etanolu (0,79 g/cm3).
Lód tonie w szklance napoju alkoholowego, ponieważ gęstość alkoholu jest mniejsza niż wody.
Styropian i gwóźdź
Innym przykładem, który pomaga zrozumieć gęstość, jest obserwowanie zachowania płyty styropianowej i gwoździa wykonanego ze stali po umieszczeniu w wodzie.
Paznokieć natychmiast tonie, bo jego gęstość (0,78 g/m)3) jest znacznie większa niż gęstość wody. Oznacza to, że stal ma dużą ilość materii skoncentrowaną w małej objętości.
Z drugiej strony, gdy płyta styropianowa jest umieszczona w wodzie, unosi się, ponieważ gęstość styropianu jest mniejsza niż gęstość wody. W przeciwieństwie do stali, styropian jest substancją o niewielkiej zawartości skoncentrowanej materii.
Gęstość styropianu jest mniejsza niż wody, więc deska unosi się na wodzie.
Masa i gęstość właściwa
Gęstość jest również używana w odniesieniu do gęstości, ale nie zawsze można je rozumieć jako synonimy.
TEN gęstość odnosi się do ciało, który może składać się tylko z jednej substancji lub mieszaniny substancji, np. roztworu wody z cukrem.
TEN Masa specyficznaz kolei odnosi się do gęstości a jednorodna substancja specyficzne, takie jak aluminium, ołów lub woda.
Oznacza to, że gdy ciało składa się tylko z jednej substancji, jego gęstość jest określona przez jego masę właściwą. Jednak gdy ciało jest niejednorodne, konieczne będzie obliczenie jego gęstości jako stosunku masy do objętości.
Gęstość substancji
Zobacz gęstość (lub masę właściwą) niektórych substancji w poniższej tabeli:
| Substancja | Gęstość |
|---|---|
| woda | 1,0 |
| Powietrze | 1,2 |
| Stal | 7,8 |
| Aluminium | 2,7 |
| Prowadzić | 11,3 |
| Miedź | 8,9 |
| Etanol | 0,79 |
| Żelazo | 7,86 |
| lód | 0,92 |
| mleko | 1,03 |
| drewno | 0,5 |
| Złoto | 19,3 |
Gęstość bezwzględna i gęstość względna
Gęstość bezwzględna odnosi się do gęstości danego ciała lub substancji. Z kolei gęstość względna to gęstość jednego materiału w porównaniu z drugim.
Obliczenie gęstości względnej to stosunek między dwiema gęstościami, które oblicza się dzieląc masę przez objętość. Wzór na gęstość można wyrazić wzorem:
lub
Gęstość względna jest często używana do porównywania gęstości substancji w stosunku do wody, której gęstość wynosi 1g/cm3.
Jednostka gęstości miary
Jednostką miary używaną w systemie międzynarodowym (SI) jest kg/m3, ale często można znaleźć tę wielkość również wyrażoną w g/cm3 i g/ml. Związek między tymi jednostkami miary to:
1 g/cm3 = 1 g/ml = 1000 kg/m3
Zobacz także znaczenie chemia i pomiary objętości.
