Щільність речовини: формула, визначення і залежність від температури
Залежність питомої теплоємності Отже, це скалярна величина, яка дорівнює відношенню маси досліджуваної речовини до його об’єму, тобто, ще може бути названа питомою масою. Позначається грецької буквою “ρ” (читається як “ро”), не плутати з “p” – цією літерою прийнято позначати тиск.
Як знайти щільність у фізиці? Використовуйте формулу щільності: ρ = m / V
Ця величина може вимірюватися і в г / л, г / м3 і взагалі в будь-яких одиницях, пов’язаних з масою і об’ємом. Яка одиниця щільності в СІ? ρ = [кг / м3]. Переклад між цими одиницями здійснюється через елементарні математичні операції. Однак більше застосування має саме одиниця виміру по СІ.
Крім стандартної формули, яка використовується лише для твердих речовин, існує і формула для газу в нормальних умовах (н. у.).
Ρ (газу) = M / Vm
M – молярна маса газу [г / моль], Vm – молярний об’єм газу (за нормальних умов ця величина дорівнює 22,4 л / моль).
Щоб більш повно визначити дане поняття, варто уточнити, яка саме величина мається на увазі.
Щільність однорідних тіл – це саме ставлення маси тіла до його об’єму.
Також є поняття “щільність речовини”, тобто щільність однорідного або рівномірно розподіленого неоднорідного тіла, що складається з цієї речовини. Це величина постійна. Існують таблиці (якими ви напевно пользовали на уроках фізики), в яких зібрані значення для різних твердих, рідких і газоподібних речовин. Так, цей показник для води дорівнює 1000 кг / м3. Знаючи цю величину і, наприклад, обсяг ванни ми можемо визначити масу води, яка в неї поміститься, підставивши в вищевикладену форму відомі значення.
Однак не всі речовини є однорідними. Для таких створений термін “середня щільність тіла”. Щоб вивести це значення, необхідно дізнатися ρ кожного компонента даної речовини окремо і вирахувати середню величину.
Пористі і сипучі тіла, крім іншого, мають:
- Дійсну густину, яка визначається без урахування пустот в структурі. Питому (уявну) щільність, яку можна розрахувати шляхом ділення маси речовини на весь займаний ним об’єм.
Ці дві величини пов’язані між собою коефіцієнтом пористості – відносини обсягу пустот (пор) до загального обсягу досліджуваного тіла.
Щільність речовин може залежати від ряду факторів, причому деякі з них одночасно можуть підвищувати цю величину для одних речовин і знижувати – для інших. Наприклад, при низькій температурі зазвичай відбувається збільшення цієї величини, однак, існує ряд речовин, чия щільність в певному температурному діапазоні поводиться аномально. До цих речовин відносять чавун, воду і бронзу (сплав міді з оловом).
Наприклад, ρ води має найбільший показник при температурі 4 ° C, а потім щодо цього значення може змінюватися як при нагріванні, так і при охолодженні.
Також варто сказати про те, що під час переходу речовини з одного середовища в іншу (тверде-рідке-газоподібне), тобто при зміні агрегатного стану ρ теж змінює своє значення і робить це стрибками: наростає при переході з газу в рідину і при кристалізації рідини. Однак і тут існує ряд винятків. Наприклад, вісмут і кремній мають мале значення при затвердінні. Цікавий факт: вода при кристалізації, тобто при перетворенні в лід, також зменшує свої показники, і саме тому лід не тоне у воді.
Як легко порахувати щільність різних тіл
Нам знадобиться наступне обладнання:
- Ваги. Сантиметр (мірка), якщо досліджуване тіло знаходиться в твердому агрегатному стані. Мірна колба, якщо досліджувана речовина – рідина.
Для початку ми вимірюємо обсяг досліджуваного тіла за допомогою сантиметра або мірної колби. У випадку з рідиною ми просто дивимося на наявну шкалу і записуємо результат. Для дерев’яного бруса кубічної форми вона, відповідно, буде дорівнювати значенню боку, зведеному в третій ступінь. Вимірявши обсяг, ставимо досліджуване тіло на ваги і записуємо значення маси. Важливо! Якщо ви досліджуєте рідина, не забудьте врахувати масу посудини, в який налито досліджуване тіло. Підставляємо експериментально отримані значення в формулу, описану вище, і розраховуємо потрібний показник.
Потрібно сказати, що даний показник для різних газів без спеціальних приладів обчислити набагато важче, тому, якщо вам знадобляться їх значення, краще скористайтеся готовими значеннями з таблиці щільності речовин.
Також для вимірювання даної величини використовуються спеціальні прилади:
- Пікнометр показує справжню щільність. Ареометр призначений для вимірювання цього показника у рідин. Бурик Качинського і бур Зайдельман – пристрої, за допомогою яких досліджують грунту.
Вібраційний плотномер застосовують для вимірювання даної величини рідини і різних газів, що знаходяться під тиском.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)