Розрахунок щільності нерегулярних твердих тіл

THE щільність - це величина, яка пов’язує масу та об’єм даного матеріалу.
Це дається за формулою: щільність = макарони або d = м
обсяг v

Одиниця вимірювання щільності в Міжнародній системі становить кг / м³, але в повсякденних розрахунках також використовуються такі одиниці виміру: г / см³, г / мл і г / л.

Так, наприклад, при розрахунку густини води досить помістити її в мензурку і виміряти її об’єм. Потім ми зважуємо цей стакан з водою і зменшуємо його на масу мензурки, виявляючи масу води. Потім просто розділіть його на обсяг, який він займає.

Для звичайних твердих речовин, таких як куб, виміряти масу також легко, оскільки ви просто поклали його на шкалу. Обсяг слідує конкретним математичним формулам, які потрібно лише розрахувати. Наприклад, у випадку з кубом просто помножте його висоту на довжину та ширину, щоб знайти його об’єм. Потім ми підставили його у формулу щільності.

Однак, коли йдеться про нерегулярні тверді речовини (які не мають визначеної геометричної форми), немає математичних формул для розрахунку їх об’єму. Отже, виникає питання:

як розрахувати щільність нерегулярних твердих тіл?

З цим питанням стикався грецький математик Архімед у III столітті до н. Ç. Історія розповідає, що король наказав йому з’ясувати, чи справді його корона зроблена із золота. Архімед знав, що досить просто порівняти щільність коронки з щільністю золота, оскільки щільність є інтенсивною властивістю, тобто вона не залежить від кількості зразка. Наприклад, щільність кубика льоду точно така ж, як щільність кубика льоду айсберг. Але проблема полягала у визначенні обсягу і, отже, щільності крони, оскільки вона не мала правильної форми.

Одного разу, коли він увійшов у ванну, щоб прийняти душ, Архімед помітив, що рівень води піднімається. У той момент у нього з’явилася геніальна ідея і він був настільки схвильований, що біг голим по вулицях і вигукував відоме слово:Еврика!

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

Ілюстрація Архімеда та його відкриття

Таким чином було виявлено Принцип Архімеда, який використовується для вимірювання об’єму нерегулярних твердих речовин. Цей принцип передбачає наступне: ми вимірюємо певну кількість води в склянці, потім додаємо нерегулярну тверду речовину і спостерігаємо зміну об’єму, яку зазнала вода, і все: ця зміна обсягу води є точно об’ємом твердої речовини!

Принцип Архімеда використовується для вимірювання об'єму нерегулярних твердих речовин

Якщо це стає простіше, замість того, щоб просто шукати в мірному склянці зміну обсягу, ви можете використовувати тубу переповнення, яка має частину, яка дозволяє воді витікати з балона при додаванні неправильного об’єкта. Вихід води вимірюється окремо.

Зауважте на малюнку вище, що Архімед вимірював об’єм бару золото чистий, який мав ту саму масу, що і коронка, і обчислював її щільність (19,3 г / мл або г / см³) і зробив те саме з короною. Зверніть увагу, що об’єм води, а отже, об’єм коронки та золотих злитків були не однаковими. Це означало, що насправді корона була не чистим золотом, а насправді сплаву.

Навіть сьогодні цей метод використовується для виявлення таких дорогоцінних матеріалів, як ювелірні вироби. Якщо щільність коштовності, виготовленої з металевого сплаву, перевищує 14 г / мл, це свідчить про те, що вона є золотий шматок щонайменше 18 карат, виготовлений приблизно із 75% золота, 13% срібла та 12% мідь.

* Зображення з авторським правом: нефталій / Shutterstock.com.

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію

Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:

FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Розрахунок щільності нерегулярних твердих речовин»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-densidade-solidos-irregulares.htm. Доступ 27 червня 2021 року.