Как така телата, които заемат еднакъв обем в пространството, могат едновременно да имат различни маси? Всичко опира до тяхната плътност. С това понятие се запознаваме още в 7 клас, през първата година от обучението по физика в училище. Това е основната физическа концепция, която може да отвори MKT (молекулярно-кинетична теория) за човек не само в курса на физиката, но и в химията. С него човек може да характеризира всяко вещество, независимо дали е вода, дърво, олово или въздух.
Видове плътност
И така, това е скаларно количество, което е равно на съотношението на масата на изследваното вещество към неговия обем, т.е. може да се нарече и специфично тегло. Означено гръцка буква"ρ" (чете се като "ro"), да не се бърка с "p" - тази буква се използва за означаване на натиск.
Как да намерим плътността във физиката? Използвайте формулата за плътност: ρ = m/V
Тази стойност може да бъде измерена в g / l, g / m3 и като цяло във всякакви единици, свързани с маса и обем. Каква е единицата SI за плътност? ρ = [kg/m3]. Преводът между тези единици се осъществява чрез елементарни математически операции. Въпреки това, това е мерната единица SI, която има най-голямо приложение.
В допълнение към стандартната формула, използвана само за твърди вещества, има и формула за газ при нормални условия (н.о.) .
ρ (газ) = M/Vm
М- моларна масагаз [g/mol], Vm - моларен обемгаз (при нормални условия тази стойност е 22,4 l / mol).
За да се дефинира по-пълно това понятие, струва си да се изясни каква точно стойност се има предвид..
- Плътността на еднородните тела е именно отношението на масата на тялото към неговия обем.
- Съществува и понятието „плътност на веществото“, тоест плътността на хомогенно или равномерно разпределено не хомогенно тялосъставен от това вещество. Тази стойност е постоянна. Има таблици (които вероятно сте използвали в часовете по физика), които събират стойности за различни твърди, течни и газообразни вещества. И така, този индикатор за вода е 1000 kg / m3. Познавайки тази стойност и, например, обема на ваната, можем да определим масата на водата, която ще се побере в нея, като заместим известните стойности в горната форма.
- Не всички вещества обаче са хомогенни. За такива е създаден терминът "средна телесна плътност". За да се изведе тази стойност, е необходимо да се знае ρ на всеки компонент на дадено вещество поотделно и да се изчисли средната стойност.
Порестите и ронливи тела, наред с други неща, имат:
- Истинската плътност, която се определя без да се вземат предвид кухините в структурата.
- Специфична (привидна) плътност, която може да се изчисли чрез разделяне на масата на веществото на целия обем, който то заема.
Тези две величини са свързани помежду си с коефициента на порьозност - съотношението на обема на кухините (порите) към общия обем на изследваното тяло.
Плътността на веществата може да зависи от редица фактори, като някои от тях могат едновременно да увеличат тази стойност за някои вещества и да я намалят за други. Например, при ниски температури тази стойност обикновено се увеличава, но има редица вещества, чиято плътност се държи аномално в определен температурен диапазон. Тези вещества включват чугун, вода и бронз (сплав от мед и калай).
Например, ρ на водата е най-висок при 4 °C и след това може да се промени спрямо тази стойност както при нагряване, така и при охлаждане.
Също така си струва да се спомене, че когато дадено вещество преминава от една среда в друга (твърдо-течно-газообразно), т.е. когато агрегатното състояние се промени, ρ също променя стойността си и го прави скокове: увеличава се по време на прехода от газ към течност и по време на течна кристализация. И тук обаче има редица изключения. Например, бисмутът и силицийът са с малка стойност при втвърдяване. Интересен факт: водата по време на кристализация, т.е. когато се превръща в лед, също намалява ефективността си и затова ледът не потъва във вода.
Как лесно да се изчисли плътността на различни тела
Ще ни трябва следното оборудване:
- Везни.
- Сантиметър (мярка), ако изследваното тяло е в твърдо агрегатно състояние.
- Мерителна колба, ако изпитваното вещество е течност.
Като начало измерваме обема на изследваното тяло с помощта на сантиметър или мерителна колба. В случай на течност, ние просто гледаме наличната скала и записваме резултата. За дървена греда с кубична форма тя съответно ще бъде равна на стойността на страната, повдигната до третата мощност. След като измерихме обема, поставяме изследвания обект на везните и записваме стойността на масата. важно! Ако изследвате течност, не забравяйте да вземете предвид масата на съда, в който се излива изследваният обект. Заменяме експериментално получените стойности във формулата, описана по-горе, и изчисляваме желания индикатор.
Трябва да се каже, че този индикатор за различни газове без специални инструменти е много по-труден за изчисляване, следователно, ако имате нужда от техните стойности, по-добре е да използвате готовите стойности от таблицата за плътност на веществата.
Също така, за измерване на тази стойност се използват специални устройства:
- Пикнометърът показва истинската плътност.
- Хидрометърът е предназначен за измерване на този показател в течности.
- Бурик Качински и бормашина Зайделман - устройства, с които се изследва почвата.
- Вибрационен плътномер се използва за измерване на определено количество течности и различни газове под налягане.
§ 9. Каква е плътността на материята?
Какво имат предвид, когато казват: тежък като олово или лек като пух? Ясно е, че едно зрънце олово ще бъде леко, а в същото време планината от пух ще има доста голяма маса. Тези, които използват подобни сравнения, нямат предвид масата на телата, а някаква друга характеристика.
Често в живота можете да срещнете тела, които имат еднакъв обем, но различни маси. Например домат и малка топка. И в магазина има голям избор от продукти, които имат равни маси, но се различават по обем, например пакет масло и торба царевични пръчици. От това следва, че телата с еднаква маса могат да имат различен обем, а телата с еднакъв обем могат да се различават по маса. Така че има някои физическо количество, което свързва и двете характеристики. Това количество беше наречено плътност (означава се с буквата от гръцката азбука ρ - ro).
Плътността е физична величина, числено равна на масата на 1 cm3 вещество. Единица за плътност kg/m3 или g/cm3.По този начин плътността на веществото не се променя при постоянни условия и не зависи от обема на тялото.
Има няколко начина за определяне на плътността на дадено вещество. Един от тези методи е да се определи масата на дадено вещество чрез претегляне и измерване на обема, който то заема. Използвайки получените стойности, можете да изчислите плътността, като разделите масата на тялото на неговия обем.
Телесна маса T
Плътност = ----- или ρ = --
обем на тялото V
Не винаги е необходимо да се изчислява плътността на дадено вещество. И така, за измерване на плътността на течността има устройство - хидрометър. Потопен е в течност.В зависимост от плътността на течността хидрометърът се потапя в нея на различна дълбочина.
Познавайки плътността на веществото и обема на тялото, можете да изчислите масата на тялото и да правите без тежести, m = V* ρ
Познавайки плътността на веществото и масата на тялото, е лесно да се изчисли неговият обем.
V =м/ρ
Това е много удобно, когато формата на изследваното тяло е сложна, например черупка на охлюв или минерален фрагмент.
Малко история.Именно по този начин прочутият Архимед от сиракузкия бижутер, който е направил корона не от чисто злато в продължение на 250 години преди новата ера, е осъден в лъжа от прочутия Архимед. Плътността на материала на короната се оказа по-малка от плътността на златото. Бижутерът обаче не очаквал излагане, тъй като формата на короната била невероятно сложна.
Плътностите на различни вещества се определят и изброяват в специални таблици. Имате такава таблица в тетрадката си на страница 22.
От таблицата, дадена в учебната тетрадка се вижда, че най-малка плътност имат веществата в газообразно състояние; най-големите - вещества, които са в твърдо състояние. Това се дължи на факта, че молекулите в газовете са разположени далеч една от друга, а молекулите в твърди вещества- близо. Следователно плътността на дадено вещество е свързана с това колко близо или далеч са молекулите. А самите молекули на различните вещества се различават както по маса, така и по размер.
Различните вещества имат различна плътност, която зависи от масата и размера на молекулите, както и от техните относителна позиция. Плътността на дадено вещество може да се изчисли, като се знаят неговата маса и обем. За измерване на плътността на течностите има устройство за хидрометър и са съставени специални таблици за определяне на плътността на различни вещества.
Хидрометър * Плътност на веществата
Тествайте знанията си
1. Какво физическо количество се нарича плътност на материята?
2. Какви величини трябва да знаете, за да изчислите плътността на дадено вещество?
3. Какъв инструмент може да определи плътността на течност? Как е уредено?
4. Използвайки таблицата за плътност на веществата, определете плътността: алуминий, дестилирана вода, мед.
5. Използвайки таблицата за плътност на веществото, назовете:
а) веществото с най-висока плътност;
б) с най-ниска плътност;
в) с плътност, по-голяма от тази на дестилирана вода.
b. В природата веществата с различна плътност често взаимодействат. Използвайки таблицата с плътностите на веществата, обяснете защо:
а) ледът винаги се намира на повърхността на водата;
б) филм от бензин плува върху повърхността на локва;
в) по-лесно ли е човек да плува в морска вода, отколкото в прясна?
Дадена е таблица на плътността на течностите при различни температури и атмосферно налягане за най-често срещаните течности. Стойностите на плътността в таблицата съответстват на посочените температури, интерполацията на данните е разрешена.
Много вещества могат да бъдат в течно състояние. Течностите са вещества с различен произход и състав, които имат течливост - те могат да променят формата си под въздействието на определени сили. Плътността на течността е съотношението на масата на течността към обема, който тя заема.
Помислете за примери за плътността на някои течности. Първото нещо, което идва на ум, когато чуете думата "течност", е водата. И това съвсем не е случайно, защото водата е най-често срещаното вещество на планетата и затова може да се приеме за идеал.
Равно на 1000 kg / m 3 за дестилирана и 1030 kg / m 3 за морска вода. Тъй като тази стойност е тясно свързана с температурата, заслужава да се отбележи, че тази „идеална“ стойност е получена при +3,7°C. Плътността на врящата вода ще бъде малко по-малка - тя е равна на 958,4 kg / m 3 при 100 ° C. Когато течностите се нагряват, тяхната плътност обикновено намалява.
Плътността на водата е близка по стойност до различни хранителни продукти. Това са продукти като: разтвор на оцет, вино, 20% сметана и 30% заквасена сметана. Отделните продукти са по-плътни, например яйчен жълтък - плътността му е 1042 kg / m 3. Оказва се, че е по-плътен от водата, например: сок от ананас - 1084 кг / м 3, гроздов сок - до 1361 кг / м 3, портокалов сок - 1043 кг / м 3, кока-кола и бира - 1030 кг / м 3.
Много вещества са с по-малка плътност от водата. Например, алкохолите са много по-леки от водата. Така че плътността е 789 kg / m 3, бутил - 810 kg / m 3, метил - 793 kg / m 3 (при 20 ° C). Някои видове горива и масла имат дори по-ниски стойности на плътност: масло - 730-940 kg / m 3, бензин - 680-800 kg / m 3. Плътността на керосина е около 800 kg / m 3, - 879 kg / m 3, мазутът - до 990 kg / m 3.
Течност | температура, °С |
Плътност на течността, кг / м 3 |
---|---|---|
Анилин | 0…20…40…60…80…100…140…180 | 1037…1023…1007…990…972…952…914…878 |
(ГОСТ 159-52) | -60…-40…0…20…40…80…120 | 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011 |
Ацетон C3H6O | 0…20 | 813…791 |
Белтък от пилешко яйце | 20 | 1042 |
20 | 680-800 | |
7…20…40…60 | 910…879…858…836 | |
Бром | 20 | 3120 |
вода | 0…4…20…60…100…150…200…250…370 | 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5 |
морска вода | 20 | 1010-1050 |
Водата е тежка | 10…20…50…100…150…200…250 | 1106…1105…1096…1063…1017…957…881 |
Водка | 0…20…40…60…80 | 949…935…920…903…888 |
Подсилено вино | 20 | 1025 |
Вино сухо | 20 | 993 |
газьол | 20…60…100…160…200…260…300 | 848…826…801…761…733…688…656 |
20…60…100…160…200…240 | 1260…1239…1207…1143…1090…1025 | |
GTF (охлаждаща течност) | 27…127…227…327 | 980…880…800…750 |
Dautherm | 20…50…100…150…200 | 1060…1036…995…953…912 |
Жълтък от пилешко яйце | 20 | 1029 |
Карборан | 27 | 1000 |
20 | 802-840 | |
Азотна киселина HNO 3 (100%) | -10…0…10…20…30…40…50 | 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459 |
Палмитинова киселина C 16 H 32 O 2 (конц.) | 62 | 853 |
Сярна киселина H 2 SO 4 (конц.) | 20 | 1830 |
Солна киселина HCl (20%) | 20 | 1100 |
Оцетна киселина CH 3 COOH (конц.) | 20 | 1049 |
Коняк | 20 | 952 |
Креозот | 15 | 1040-1100 |
37 | 1050-1062 | |
Ксилол C 8 H 10 | 20 | 880 |
Меден витриол (10%) | 20 | 1107 |
Меден витриол (20%) | 20 | 1230 |
черешов ликьор | 20 | 1105 |
мазут | 20 | 890-990 |
Фъстъчено масло | 15 | 911-926 |
Машинно масло | 20 | 890-920 |
Моторно масло Т | 20 | 917 |
Зехтин | 15 | 914-919 |
(рафиниран) | -20…20…60…100…150 | 947…926…898…871…836 |
Мед (дехидратиран) | 20 | 1621 |
Метилов ацетат CH3COOCH3 | 25 | 927 |
20 | 1030 | |
Кондензирано мляко със захар | 20 | 1290-1310 |
Нафталин | 230…250…270…300…320 | 865…850…835…812…794 |
Масло | 20 | 730-940 |
Изсушаващо масло | 20 | 930-950 |
доматена паста | 20 | 1110 |
Сварена меласа | 20 | 1460 |
Нишесте от меласа | 20 | 1433 |
КРЪЧМАТА | 20…80…120…200…260…340…400 | 990…961…939…883…837…769…710 |
Бира | 20 | 1008-1030 |
ПМС-100 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 967…934…917…901…884…850…834…817 |
ПЕС-5 | 20…60…80…100…120…160…180…200 | 998…971…957…943…929…902…888…874 |
Ябълково пюре | 0 | 1056 |
(10%) | 20 | 1071 |
Разтвор на сол във вода (20%) | 20 | 1148 |
Разтвор на захар във вода (наситен) | 0…20…40…60…80…100 | 1314…1333…1353…1378…1405…1436 |
живак | 0…20…100…200…300…400 | 13596…13546…13350…13310…12880…12700 |
въглероден дисулфид | 0 | 1293 |
Силикон (диетилполисилоксан) | 0…20…60…100…160…200…260…300 | 971…956…928…900…856…825…779…744 |
ябълков сироп | 20 | 1613 |
Терпентин | 20 | 870 |
(масленост 30-83%) | 20 | 939-1000 |
Смола | 80 | 1200 |
Каменовъглен катран | 20 | 1050-1250 |
портокалов сок | 15 | 1043 |
гроздов сок | 20 | 1056-1361 |
грейпфрутов сок | 15 | 1062 |
Доматен сок | 20 | 1030-1141 |
ябълков сок | 20 | 1030-1312 |
Амилов алкохол | 20 | 814 |
Бутилов алкохол | 20 | 810 |
Изобутилов алкохол | 20 | 801 |
Изопропил алкохол | 20 | 785 |
Метилов алкохол | 20 | 793 |
пропилов алкохол | 20 | 804 |
Етилов алкохол C 2 H 5 OH | 0…20…40…80…100…150…200 | 806…789…772…735…716…649…557 |
Натриево-калиева сплав (25% Na) | 20…100…200…300…500…700 | 872…852…828…803…753…704 |
Оловно-бисмутова сплав (45%Pb) | 130…200…300…400…500..600…700 | 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880 |
течност | 20 | 1350-1530 |
Суроватъчно мляко | 20 | 1027 |
Тетракрезилоксисилан (CH3C6H4O) 4 Si | 10…20…60…100…160…200…260…300…350 | 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858 |
Тетрахлорбифенил C 12 H 6 Cl 4 (арохлор) | 30…60…150…250…300 | 1440…1410…1320…1220…1170 |
0…20…50…80…100…140 | 886…867…839…810…790…744 | |
Дизелово гориво | 20…40…60…80…100 | 879…865…852…838…825 |
Карбуратор за гориво | 20 | 768 |
Моторно гориво | 20 | 911 |
RT гориво | 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648 | |
Гориво Т-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685 |
Гориво Т-2 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637 |
Гориво Т-6 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713 |
Гориво Т-8 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660 |
Гориво TS-1 | -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 | 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650 |
Въглероден тетрахлорид (CTC) | 20 | 1595 |
Уротропин C 6 H 12 N 2 | 27 | 1330 |
Флуоробензол | 20 | 1024 |
Хлоробензен | 20 | 1066 |
етилацетат | 20 | 901 |
етил бромид | 20 | 1430 |
Етил йодид | 20 | 1933 |
етил хлорид | 0 | 921 |
Етер | 0…20 | 736…720 |
Етер Харпий | 27 | 1100 |
Индикаторите с ниска плътност се отличават с течности като:терпентин 870 kg / m 3,
Нека поставим на везните железен и алуминиев цилиндър с еднакъв обем (фиг. 122). Равновесието на везните е нарушено. Защо?
Ориз. 122
Изпълнение лабораторна работа, вие измерихте телесното тегло, като сравнихте масата на гири с телесното тегло. Когато теглата бяха в равновесие, тези маси бяха равни. Дисбаланс означава, че масите на телата не са еднакви. Масата на железния цилиндър е по-голяма от тази на алуминиевия. Но обемите на цилиндрите са равни. Това означава, че единица обем (1 cm 3 или 1 m 3) желязо има по-голяма маса от алуминия.
Масата на веществото, съдържаща се в единица обем, се нарича плътност на веществото. За да намерите плътността, трябва да разделите масата на веществото на неговия обем. Плътността се обозначава с гръцката буква ρ (rho). Тогава
плътност = маса/обем
ρ = m/V.
Единицата SI за плътност е 1 kg/m 3. Плътност различни веществаопределени от опита и представени в таблица 1. Фигура 123 показва масите на известните ви вещества в обем V = 1 m 3.
Ориз. 123
Плътност на твърди, течни и газообразни вещества
(при нормално атмосферно налягане)
Как да разберем, че плътността на водата ρ \u003d 1000 kg / m 3? Отговорът на този въпрос следва от формулата. Масата на водата в обем V \u003d 1 m 3 е равна на m \u003d 1000 kg.
От формулата за плътност, масата на веществото
m = ρV.
От две тела с еднакъв обем тялото с по-голяма плътност на материята има по-голяма маса.
Сравнявайки плътността на желязото ρ w = 7800 kg / m 3 и алуминия ρ al = 2700 kg / m 3, разбираме защо в експеримента (виж фиг. 122) масата на железен цилиндър се оказа по-голяма от масата от алуминиев цилиндър със същия обем.
Ако обемът на тялото се измерва в cm 3, тогава за определяне на масата на тялото е удобно да се използва стойността на плътността ρ, изразена в g / cm 3.
Формулата за плътност на веществото ρ = m/V се използва за хомогенни тела, т.е. за тела, състоящи се от едно вещество. Това са тела, които нямат въздушни кухини или не съдържат примеси на други вещества. Чистотата на веществото се съди по стойността на измерената плътност. Има ли например добавен евтин метал в златно кюлче?
Помислете и отговорете
- Как ще се промени балансът на баланса (виж фиг. 122), ако вместо железен цилиндър върху чашата се постави дървен цилиндър със същия обем?
- Какво е плътност?
- Зависи ли плътността на веществото от неговия обем? От масата?
- В какви единици се измерва плътността?
- Как да преминем от единицата за плътност g/cm 3 към единицата за плътност kg/m 3?
Интересно да се знае!
По правило веществото в твърдо състояние има по-голяма плътност, отколкото в течно състояние. Изключение от това правило са ледът и водата, състоящи се от молекули H 2 O. Плътността на леда е ρ = 900 kg / m 3, плътността на водата? \u003d 1000 kg / m 3. Плътността на леда е по-малка от плътността на водата, което показва по-малко плътно опаковане на молекули (т.е. големи разстояния между тях) в твърдо състояние на материята (лед), отколкото в течно състояние (вода). В бъдеще ще се срещнете с други много интересни аномалии (аномалии) в свойствата на водата.
Средната плътност на Земята е приблизително 5,5 g/cm 3 . Това и други известни на наукатафактите позволиха да се направят някои изводи за структурата на Земята. Средната дебелина на земната кора е около 33 km. Земната кора е изградена предимно от почва и скали. Средната плътност на земната кора е 2,7 g / cm 3, а плътността на скалите, лежащи директно под земната кора, - 3,3 g/cm 3 . Но и двете стойности са по-малко от 5,5 g/cm 3, т.е. по-малко от средната плътност на Земята. От това следва, че плътността на материята, намираща се в дълбините на земното кълбо, е по-голяма от средната плътност на Земята. Учените предполагат, че в центъра на Земята плътността на материята достига 11,5 g/cm 3, т.е. се доближава до плътността на оловото.
Средната плътност на тъканите на човешкото тяло е 1036 kg / m 3, плътността на кръвта (при t = 20 ° C) е 1050 kg / m 3.
Балсовото дърво има ниска плътност на дървото (2 пъти по-малко от корка). От него се правят салове, спасителни пояси. В Куба расте дърво ехиномена с бодлива коса, чиято дървесина има плътност 25 пъти по-малка от плътността на водата, т.е. ρ = 0,04 g / cm 3. Змийското дърво има много висока плътност на дървесината. Дървесината потъва във вода като камък.
Направете го сами у дома
Измерете плътността на сапуна. За да направите това, използвайте правоъгълен сапун. Сравнете стойността на плътността, която сте измерили, със стойностите, получени от вашите съученици. Равни ли са получените стойности на плътността? Защо?
Интересно да се знае
Още по време на живота на известния древногръцки учен Архимед (фиг. 124) за него са съставени легенди, причината за които са неговите изобретения, които учудват съвременниците му. Една от легендите разказва, че сиракузкият цар Херон II помолил мислителя да определи дали короната му е направена от чисто злато или бижутер е смесил значително количество сребро в нея. Разбира се, короната трябваше да остане непокътната. За Архимед не беше трудно да определи масата на короната. Много по-трудно беше точното измерване на обема на короната, за да се изчисли плътността на метала, от който е излята и да се определи дали е чисто злато. Трудността беше, че имаше грешна форма!
Ориз. 124
Веднъж Архимед, погълнат от мисли за короната, се къпел във вана и му хрумнала гениална идея. Обемът на короната може да се определи чрез измерване на обема на водата, изместена от нея (запознат сте с този метод за измерване на обема на тяло с неправилна форма). След като определи обема на короната и нейната маса, Архимед изчисли плътността на веществото, от което бижутерът направи короната.
Според легендата плътността на материала на короната се оказала по-малка от плътността на чистото злато и нечестният бижутер бил хванат в измама.
Упражнения
- Плътността на медта е ρ m = 8,9 g / cm 3, а плътността на алуминия е ρ al = 2700 kg / m 3. Кое вещество е по-плътно и с колко?
- Определете масата на бетонна плоча, чийто обем е V = 3,0 m 3.
- От какво вещество е направена топка с обем V = 10 cm 3, ако нейната маса е m = 71 g?
- Определете масата на прозорец с дължина a = 1,5 m, височина b = 80 cm и дебелина c = 5,0 mm.
- Общата маса N = 7 еднакви листа покривно желязо m = 490 kg. Размерът на всеки лист е 1 х 1,5 м. Определете дебелината на листа.
- Стоманените и алуминиевите бутилки имат еднакви площи и маси на напречното сечение. Кой от цилиндрите има по-голяма височина и с колко?
Плътносте физическа величина, характеризираща физични свойствавещество, което е равно на отношението на масата на тялото към обема, заеман от това тяло.
Плътността (плътност на хомогенно тяло или средна плътност на нехомогенно тяло) може да се изчисли по формулата:
[ρ] = kg/m³; [m] = kg; [V] = m³.
където м- телесна маса, V- неговия обем; формулата е просто математическа дефиниция на термина "плътност".
Всички вещества са изградени от молекули, следователно масата на всяко тяло се състои от масите на неговите молекули. Това е подобно на това как масата на торба с бонбони се събира от масите на всички бонбони в торбата. Ако всички бонбони са еднакви, тогава масата на торбата с бонбони може да се определи чрез умножаване на масата на един бонбон по броя на бонбоните в торбата.
Молекулите на едно чисто вещество са еднакви. Следователно масата на една водна капка е равна на произведението от масата на една водна молекула и броя на молекулите в капката.
Плътността на дадено вещество показва на какво е равна масата на 1 m³ от това вещество.
Плътността на водата е 1000 kg/m³, което означава, че масата на 1 m³ вода е 1000 kg. Това число може да се получи чрез умножаване на масата на една молекула вода по броя на молекулите, съдържащи се в 1 m³ от нейния обем.
Плътността на леда е 900 kg/m³, което означава, че масата на 1 m³ лед е 900 kg.
Понякога се използва единицата за плътност g/cm³, така че можем да кажем и товамасата на 1 cm³ лед е 0,9 g.
Всяко вещество заема определен обем. И може да се окаже, че обемите на две тела са равнии масите им са различни. В този случай те казват, че плътността на тези вещества е различна.
Също с равни маси на две телатехните обеми ще бъдат различни. Например обемът на леда е почти 9 пъти по-голям от обема на железен прът.
Плътността на веществото зависи от неговата температура.
С повишаване на температурата плътността обикновено намалява. Това се дължи на топлинно разширение, когато обемът се увеличава с постоянна маса.
С понижаване на температурата плътността се увеличава. Въпреки че има вещества, чиято плътност се държи различно в определен температурен диапазон. Например вода, бронз, чугун. И така, плътността на водата е максимална стойностпри 4 °C и намалява както с повишаване, така и с понижаване на температурата спрямо тази стойност.
Когато агрегатното състояние се промени, плътността на веществото се променя рязко: плътността се увеличава по време на прехода от газообразно състояние към течно състояние и когато течността се втвърдява. Вода, силиций, бисмут и някои други вещества са изключения от това правило, тъй като тяхната плътност намалява по време на втвърдяването.
Разрешаване на проблем
Задача номер 1.
Правоъгълна метална пластина с дължина 5 см, ширина 3 см и дебелина 5 мм има маса 85 г. От какъв материал може да бъде направена?
Анализ на физически проблем.За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се определи плътността на веществото, от което е направена плочата. След това, като използвате таблицата за плътност, определете на кое вещество съответства намерената стойност на плътността. Тази задача може да бъде решена в дадени единици (т.е. без преобразуване в SI).
Задача номер 2.
Медна топка с обем 200 cm 3 има маса 1,6 kg. Определете дали топката е плътна или празна. Ако сферата е празна, определете обема на кухината.
Анализ на физически проблем.Ако обемът на медта е по-малък от обема на топката V мед
Задача номер 3.
Туба, която побира 20 kg вода, се пълни с бензин. Определете масата на бензина в тубата.
Анализ на физически проблем.За да определим масата на бензина в туба, трябва да намерим плътността на бензина и вместимостта на тубата, която е равна на обема на водата. Обемът на водата се определя от нейната маса и плътност. Намираме плътността на водата и бензина в таблицата. По-добре е да решите задачата в единици SI.