Плотность вещества и формула плотности вещества

Плотность вещества и формула плотности вещества

Плотность вещества и формула плотности вещества

Рисунок 1. Таблица плотностей некоторых веществ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Все тела в окружающем нас мире имеют различные размеры и объемы. Но даже при одинаковых объемных данных масса веществ будет существенно отличаться. В физике такое явление называют плотностью вещества.

Плотность – это основное физическое понятие, дающее представление о характеристиках любого известного вещества.

Определение 1

Плотность вещества – физическая величина, которая показывает массу определенного вещества в единице объема.

Единицами объема в пересчете плотности вещества обычно являются кубический метр или кубический сантиметр. Определение плотности вещества осуществляется специальным оборудованием и приборами.

Для определения плотности вещества необходимо массу его тела поделить на собственный объем. При расчете плотности вещества используют следующие величины:

массу тела ($m$);объем тела ($V$);плотность тела ($ρ$)

Замечание 1

$ρ$ — это буква греческого алфавита «ро» и ее нельзя путать с похожим обозначением давления – $p$ («пэ»).

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Формула плотности вещества

Расчет плотности вещества происходит с использования системы измерений СИ. В ней единицы плотности выражаются в килограммах на кубический метр или граммах на кубический сантиметр. Также можно использовать любую систему измерения.

У вещества бывают разные степени плотности, если оно находится в различных агрегатных состояниях. Иными словами, плотность вещества, находящегося в твердом состоянии, будет иным, чем плотность этого же вещества в жидком или газообразном состоянии.

Например, для воды характерна плотность в обычном жидком состоянии 1000 килограммов на кубический метр. В замороженном состоянии вода (лед) будет иметь плотность уже 900 килограммов на кубический метр.

Водяной пар при нормальном атмосферном давлении и температуре близкой к нулю градусов будет иметь плотность 590 килограммов на кубический метр.

Стандартная формула плотности вещества выглядит следующим образом:

$ρ = m / V$.

Помимо стандартной формулы, которая используется только для твёрдых веществ, существует формула для газа в нормальных условиях:

$ρ = M / Vm$, где:

  • $M$ — молярная масса газа,
  • $Vm$ — молярный объём газа.

Существуют два вида твердых тел:

Замечание 2

Их физические характеристики напрямую влияют на показатели плотности вещества.

Плотность однородных тел

Определение 2

Плотностью однородных тел называют отношение массы тела к его объему.

В понятие плотности вещества вмещают определение плотности однородного и равномерно распределенного тела с неоднородной структурой, которое состоит из этого вещества. Это постоянная величина и для большего понимания информации формируют специальные таблицы, где собраны все распространенные вещества. Значения по каждому веществу разделены на три составляющие:

  • плотность тела в твердом состоянии;
  • плотность тела в жидком состоянии;
  • плотность тела в газообразном состоянии.

Вода достаточно однородное вещество. Некоторые вещества не столь однородны, поэтому для них определяют среднюю плотность тела.

Для выведения этого значения необходимо знать результат ρ вещества по каждому компоненту в отдельности. Сыпучие и пористые тела обладают истинной плотностью. Она определяется без учета пустот в своей структуре.

Удельную плотность можно рассчитать путём деления массы вещества на весь занимаемый им объём.

Подобные величины связаны между собой коэффициентом пористости. Он представляет собой отношение объёма пустот к общему объёму тела, которое в данный момент исследуется.

Плотность веществ зависит от многих дополнительных факторов. Ряд из них одновременно повышают для одних веществ эту величину, а для остальных — понижают. При низкой температуре происходит увеличение плотности вещества. Некоторые вещества способны реагировать на изменение температурного режима по-разному.

В этом случае принято говорить, что плотность при определённом температурном диапазоне ведёт себя аномальным образом. К таким веществам часто относят бронзу, воду, чугун и некоторые другие сплавы. Плотность воды имеет наибольший показатель при 4 градусах по Цельсию.

При дальнейшем нагреве или охлаждении этот показатель также существенно может изменяться.

Метаморфозы с плотностью воды происходят при переходе из одного агрегатного состояния в другое. Показатель ρ меняет в этих случаях свои значения скачкообразным образом. Он поступательно увеличивается при переходе в жидкость из газообразного состояния, а также в момент кристаллизации жидкости.

Существует, и немало, исключительных случаев. Например, кремний имеет при затвердевании небольшие значения по плотности.

Измерение плотности вещества

При эффективном измерении плотности вещества обычно используют специальное оборудование. Оно состоит из:

  • весов;
  • измерительного прибора в виде линейки;
  • мерной колбы.

Если исследуемое вещество находится в твердом состоянии, то в качестве измерительного прибора используют мерку в виде сантиметра. Если исследуемое вещество находится в жидком агрегатном состоянии, то при измерениях используют мерную колбу.

Сначала предстоит измерить объем тела при помощи сантиметра или мерной колбы. Исследователь наблюдает за шкалой измерений и фиксирует получившийся результат.

Если исследуется деревянный брус кубической формы, то плотность будет равна значению стороны, возведенную в третью степень. При исследовании жидкости необходимо дополнительно учитывать массу сосуда, при помощи которого проводятся измерения.

Полученные значения необходимо подставить в универсальную формулу по плотности вещества и рассчитать показатель.

Для газов расчет показателя происходит очень сложно, поскольку необходимо пользоваться различными измерительными приборами.

Обычно для расчета плотности веществ используют ареометр. Он предназначен для получения результатов у жидкостей. Истинную плотность изучают при помощи пикнометра. Почвы исследуют при помощи буров Качиньского и Зайдельмана.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/massa_i_plotnost_veschestva/plotnost_veschestva_i_formula_plotnosti_veschestva/

Плотность вещества: формула, определение и зависимость от температуры

Плотность вещества и формула плотности вещества

1001student.ru > Химия > Плотность вещества: формула, определение и зависимость от температуры

Как получается, что тела, которые занимают одинаковый объём в пространстве, могут при этом иметь различную массу? Всё дело в их плотности. С этим понятием мы знакомимся уже в 7 классе, в первый год преподавания физики в школе.

Оно является основным физическим понятием, способным открыть для человека МКТ (молекулярно-кинетическую теорию) не только в курсе физики, но и в химии.

С помощью него человек может характеризовать любое вещество, будь то вода, дерево, свинец или воздух.

  • Виды плотности
  • Пористые и сыпучие тела, помимо прочего, имеют:
  • Как легко посчитать плотность различных тел
  • Также для измерения данной величины используются специальные приборы:

Виды плотности

Итак, это скалярная величина, которая равна отношению массы исследуемого вещества к его объёму, то есть, ещё может быть названа удельной массой. Обозначается греческой буквой «ρ» (читается как «ро»), не путать с «p» — этой буквой принято обозначать давление.

Как найти плотность в физике? Используйте формулу плотности: ρ = m/V

Эта величина может измеряться и в г/л, г/м3 и вообще в любых единицах, связанных с массой и объёмом. Какова единица плотности в СИ? ρ = [кг/м3]. Перевод между этими единицами осуществляется через элементарные математические операции. Однако большее применение имеет именно единица измерения по СИ.

Помимо стандартной формулы, используемой лишь для твёрдых веществ, существует и формула для газа в нормальных условиях (н.у.).

ρ (газа) = M/Vm

M — молярная масса газа [г/моль], Vm — молярный объём газа (при нормальных условиях эта величина равна 22,4 л/моль).

Чтобы более полно определить данное понятие, стоит уточнить, какая именно величина имеется в виду.

  • Плотность однородных тел — это именно отношение массы тела к его объёму.
  • Также есть понятие «плотность вещества», то есть плотность однородного или равномерно распределённого неоднородного тела, состоящего из этого вещества. Это величина постоянна. Существуют таблицы (которыми вы наверняка пользовали на уроках физики), в которых собраны значения для различных твёрдых, жидких и газообразных веществ. Так, этот показатель для воды равняется 1000 кг/м3. Зная эту величину и, например, объём ванны мы можем определить массу воды, которая в неё поместится, подставив в вышеизложенную форму известные значения.
  • Однако не все вещества являются однородными. Для таких создан термин «средняя плотность тела». Чтобы вывести это значение, необходимо узнать ρ каждого компонента данного вещества в отдельности и высчитать среднюю величину.

Пористые и сыпучие тела, помимо прочего, имеют:

  • Истинную плотность, которая определяется без учёта пустот в структуре.
  • Удельную (кажущуюся) плотность, которую можно рассчитать путём деления массы вещества на весь занимаемый им объём.

Эти две величины связаны между собой коэффициентом пористости — отношения объёма пустот (пор) к общему объёму исследуемого тела.

Плотность веществ может зависеть от ряда факторов, причём некоторые из них одновременно могут повышать эту величину для одних веществ и понижать — для других.

Например, при низкой температуре обычно происходит увеличение данной величины, однако, существует ряд веществ, чья плотность в определённом температурном диапазоне ведёт себя аномально.

К этим веществам относят чугун, воду и бронзу (сплав меди с оловом).

Например, ρ воды имеет самый большой показатель при температуре 4 °C, а затем относительно этого значения может изменяться как при нагреве, так и при охлаждении.

Также стоит сказать о том, что при переходе вещества из одной среды в другую (твёрдое-жидкое-газообразное), то есть при смене агрегатного состояния ρ тоже меняет своё значение и делает это скачками: нарастает при переходе из газа в жидкость и при кристаллизации жидкости. Однако и здесь существует ряд исключений. К примеру, висмут и кремний имеют маленькое значение при затвердевании. Интересный факт: вода при кристаллизации, то есть при превращении в лёд, также уменьшает свои показатели, и именно поэтому лёд не тонет в воде.

Как легко посчитать плотность различных тел

Нам понадобится следующее оборудование:

  • Весы.
  • Сантиметр (мерка), если исследуемое тело находится в твёрдом агрегатном состоянии.
  • Мерная колба, если исследуемое вещество — жидкость.

Для начала мы измеряем объём исследуемого тела с помощью сантиметра или мерной колбы. В случае с жидкостью мы просто смотрим на имеющуюся шкалу и записываем результат. Для деревянного бруса кубической формы она, соответственно, будет равняться значению стороны, возведённому в третью степень.

Измерив объём, ставим исследуемое тело на весы и записываем значение массы. Важно! Если вы исследуете жидкость, не забудьте учесть массу сосуда, в который налито исследуемое тело. Подставляем экспериментально полученные значения в формулу, описанную выше, и рассчитываем нужный показатель.

Нужно сказать, что данный показатель для различных газов без специальных приборов вычислить гораздо труднее, поэтому, если вам понадобятся их значения, лучше воспользуйтесь готовыми значениями из таблицы плотности веществ.

Также для измерения данной величины используются специальные приборы:

  • Пикнометр показывает истинную плотность.
  • Ареометр предназначен для измерения данного показателя у жидкостей.
  • Бурик Качинского и бур Зайдельмана — устройства, с помощью которых исследуют почвы.
  • Вибрационный плотномер применяют для измерения данной величины жидкости и различных газов, находящихся под давлением.

Источник: https://1001student.ru/himiya/plotnost-veshhestva-formula-opredelenie-i-zavisimost-ot-temperatury.html

Масса. Плотность вещества – FIZI4KA

Плотность вещества и формула плотности вещества

ОГЭ 2018 по физике ›

1. На любое тело действуют другие тела. Важно, что действие тел друг на друга носит взаимный характер.

Например, лежащая на столе книга взаимодействует с Землёй и со столом: книга действует на стол, стол действует на книгу; Земля действует на книгу, книга действует на Землю.

Таким образом, имеет место взаимное действие, или взаимодействие тел. При взаимодействии тел изменяется их скорость, т.е. тела приобретают ускорение.

Для изменения скорости на некоторую величину телу требуется определённое время. Свойство тела, состоящее в том, что для изменения скорости ему требуется определённое время, называют инертностью.

Понятие «инертность» следует отличать от понятия «инерция». Инертность — это свойство тела; а инерция — явление сохранения телом своей скорости в отсутствие действия на него других тел.

2. Если покоящиеся пустую и нагруженную тележки связать нитью, а затем нить пережечь, то тележки, взаимодействуя друг с другом, разъедутся. Их скорость изменится от нуля до некоторого значения, т.е. тележки приобретут ускорения.

При этом ускорение нагруженной тележки будет меньше, чем ненагруженной. Соответственно, ненагруженной тележке для изменения скорости на такую же величину, что и нагруженной, требуется меньшее время, т.е.

нагруженная тележка более инертна, чем ненагруженная (рис. 29).

Можно сказать и так: более инертно то тело, которое при взаимодействии приобретает меньшее ускорение.

Величина, характеризующая инертность тела и являющаяся мерой инертности, называется массой. Более инертное тело имеет большую массу, менее инертное тело имеет меньшую массу.

3. Массу обозначают буквой ​\( m \)​, единица массы в СИ ​\( [\,m\,] \)​ = 1 кг. Эта единица является основной в Международной системе единиц (СИ).

За единицу массы в СИ принят 1 килограмм (1 кг) — это масса эталона, специально изготовленного из сплава платины и иридия цилиндра. Массу 1 кг имеет 1 л чистой
воды при 15 °С.

4. Опыты показывают, что ускорения взаимодействующих тел обратно пропорциональны их массам: ​\( \frac{a_1}{a_2}=\frac{m_2}{m_1} \)​. Если массы взаимодействующих тел ​\( m_1 \)​ и ​\( m_2 \)​, то ​\( \frac{m_1}{m_2}=\frac{a_2}{a_1} \)​.

Чтобы измерить массу ​\( m \)​ некоторого тела нужно привести его во взаимодействие с телом известной массы (с эталоном массы) ​\( m_{эт} \)​ и измерить ускорения, которые приобретут данное тело и эталон.

Тогда ​\( \frac{m_{эт}}{m}=\frac{a}{a_{эт}} \)​ или ​\( m=m_{эт}\frac{a_{эт}}{a} \)​. Используя взаимодействие тел, можно измерить массу очень больших и очень маленьких объектов (планет, элементарных частиц и пр.

).

5. Масса — величина инвариантная, т.е. её значение не зависит от выбора системы отсчёта.

Масса — аддитивна, т.е. масса тела равна сумме масс составляющих его частей: ​\( m=m_1+m_2+…+m_n \)​.

6. Масса характеризует не только инертное свойство материи, но и другие свойства, например, гравитационное. Мерой этого свойства тела масса выступает при взаимодействии тела с Землёй. Именно это позволяет измерять массу, взвешивая тела на рычажных весах.

7.Плотность вещества ​\( \rho \)​ — величина, равная отношению массы тела к его объёму: ​\( \rho=\frac{m}{V} \)​. Единица плотности — ​\( [\,\rho\,] \)​ = 1кг/м3.

Значения плотности веществ указаны в таблицах, в них часто приводят значения плотности вещества в г/см3. 1 г/см3 = 1000 кг/м3.

  • Примеры заданий
  • Ответы

Часть 1

1. Плотность железа 7,8 г/см3. Чему равна плотность железа в кг/м3?

1) 0,078 кг/м3
2) 7,8 кг/м3
3) 7800 кг/м3
4) 7 800 000 кг/м3

2. Две тележки массами 200 г и 400 г соединены сжатой пружиной и скреплены нитью. После того, как нить пережгли, пружина распрямилась, и тележки разъехались. Первая тележка приобрела скорость, равную 0,5 м/с. Какую скорость приобрела вторая тележка?

1) 0,25 м/с 2) 0,5 м/с 3) 1 м/с

4) 2 м/с

3. При взаимодействии двух тел каждое из них приобретает ускорение. Ускорение одного тела массой 200 г равно 1 м/с2. Ускорение другого тела массой 500 г равно

1) 2,5 м/с2
2) 1 м/с2
3) 0,5 м/с2
4) 0,4 м/с2

4. Массу тела измеряют,

А. взвешивая его на рычажных весах
Б. приведя во взаимодействие с телом известной массы

Правильный ответ

1) только А 2) только Б 3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

5. Три тела имеют одинаковый объём. Плотности веществ, из которых изготовлены эти тела, соотносятся как ​\( \rho_1m_3 \)
3) ​\( m_1\rho_3 \)​. Как соотносятся массы этих тел?

1) ​\( m_1m_3 \)
4) \( m_1>m_2

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/massa-plotnost-veshhestva.html

Booksm
Добавить комментарий