Bir malzemenin yoğunluğu nasıl ölçülür? Çeşitli malzemelerin yoğunluğu. Bir maddenin yoğunluğu: formül, tanım ve sıcaklığa bağımlılık

Talimatlar

Yukarıdaki iki değeri bilerek yoğunluğu hesaplamak için formülü yazabilirsiniz. maddeler: yoğunluk = kütle / hacim, dolayısıyla istenen değer. Örnek. Hacmi 2 metreküp olan bir buz kütlesinin 1800 kg ağırlığında olduğu biliniyor. Buzun yoğunluğunu bulun. Çözüm: Yoğunluk 1800 kg/2 metreküptür, sonuç olarak 900 kg bölü kübik bulunur. Bazen yoğunluk birimlerini birbirine dönüştürmeniz gerekir. Kafanızın karışmaması için şunu unutmamalısınız: 1 g/cm3 küp, 1000 kg/m3 küp'e eşittir. Örnek: 5,6 g/cm3 küp, 5,6*1000 = 5600 kg/m3 küp'e eşittir.

Her sıvı gibi su da her zaman terazide tartılamaz. Ama öğren yığın Hem bazı endüstrilerde hem de tankların hesaplanmasından ne kadar yedek rezerve karar verilmesine kadar sıradan günlük durumlarda gerekli olabilir. su bir kanoya veya lastik bota binerek yanınızda götürebilirsiniz. Hesaplamak için yığın su veya belirli bir hacme konulan herhangi bir sıvı için öncelikle yoğunluğunu bilmeniz gerekir.

İhtiyacın olacak

• Ölçme aletleri
• Cetvel, şerit metre veya başka bir ölçüm cihazı
• Su dökmek için kullanılan kap

Talimatlar

Hesaplamanız gerekiyorsa yığın su küçük bir kapta bu, sıradan teraziler kullanılarak yapılabilir. Önce kabı birlikte tartın. Daha sonra suyu başka bir kaba dökün. Bundan sonra boş kabı tartın. Dolu bir kaptan çıkarma yığın boş. Bu gemide tutulacak su. Bu şekilde yapabilirsiniz yığın sadece sıvı değil, aynı zamanda başka bir kaba dökmek mümkünse toplu olarak da. Bu yönteme bazen ekipmanın bulunmadığı bazı mağazalarda da rastlanabilmektedir. Satıcı önce boş kavanozu veya şişeyi tartar, ardından ekşi kremayla doldurur, tekrar tartar, ekşi kremanın ağırlığını belirler ve ancak bundan sonra maliyetini hesaplar.

Belirlemek için yığın su Tartılamayan bir kapta iki parametreyi bilmeniz gerekir - su(veya başka bir sıvı) ve kabın hacmi. Yoğunluk su 1 g/ml'dir. Başka bir sıvının yoğunluğu, genellikle referans kitaplarında bulunan özel bir tabloda bulunabilir.

Suyu dökebileceğiniz bir ölçü kabı yoksa bulunduğu kabın hacmini hesaplayınız. Hacim her zaman taban alanı ve yüksekliğin çarpımına eşittir ve sabit şekilli kaplarda genellikle sorun olmaz. Hacim su kavanozun içindeki su dolu yüksekliğin yuvarlak tabanın alanına eşit olacaktır. Yoğunluğu çarparak mı? hacim başına su V, alacaksın yığın su m: m=?*V.

Konuyla ilgili video

lütfen aklınızda bulundurun

Su miktarını ve molar kütlesini bilerek kütleyi belirleyebilirsiniz. Suyun molar kütlesi 18'dir çünkü molar kütleleri 2 hidrojen atomu ve 1 oksijen atomundan oluşur. MH2O = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, burada m suyun kütlesidir, n miktardır, M molar kütledir.

Bütün maddelerin belirli bir yoğunluğu vardır. Kaplanan hacme ve verilen kütleye bağlı olarak yoğunluk hesaplanır. Deneysel verilere ve sayısal dönüşümlere dayanarak bulunur. Ayrıca yoğunluk birçok farklı faktöre bağlıdır ve bu nedenle sabit değeri değişir.

Talimatlar

Size ağzına kadar suyla dolu bir kap verildiğini hayal edin. Sorun, kütleyi veya hacmi bilmeden suyun yoğunluğunu bulmayı gerektirir. Yoğunluğun hesaplanabilmesi için her iki parametrenin de deneysel olarak bulunması gerekir. Kütleyi belirleyerek başlayın.
Kabı alın ve teraziye yerleştirin. Daha sonra suyu boşaltın ve kabı tekrar aynı teraziye yerleştirin. Ölçüm sonuçlarını karşılaştırın ve suyun kütlesini bulmak için bir formül elde edin:
mob.- mс.=mв., burada mafya. - kabın su ile kütlesi (toplam kütle), mс - kabın susuz kütlesi.
Bulmanız gereken ikinci şey sudur. Suyu bir ölçüm kabına dökün, ardından kaptaki suyun hacmini belirlemek için üzerindeki ölçeği kullanın. Ancak bundan sonra suyun yoğunluğunu bulmak için formülü kullanın:
ρ=m/V
Bu deney suyun yoğunluğunu yalnızca yaklaşık olarak belirleyebilir. Ancak bazı faktörlerin etkisi altında olabilir. Bu faktörlerden en önemlilerini öğrenin.

t=4 °C su sıcaklığında suyun yoğunluğu ρ=1000 kg/m^3 veya 1 g/cm^3'tür. Bu değiştiğinde yoğunluk da değişir. Ayrıca yoğunluğu etkileyen faktörler

Yoğunluk, kütle ve hacim içeren fizik problemlerinde kullanılan formüller.

Yoğunluk bir cismin kütlesinin hacmine oranına eşittir. Yoğunluk Yunanca harfle gösterilir ρ (ro).

SORUN ÇÖZME ÖRNEKLERİ

Görev No.1. 206 g süt 200 cm3 hacim kaplıyorsa sütün yoğunluğunu bulunuz?

Görev No.2. Kütlesi 5 kg olan bir tuğlanın hacmini belirleyin?

Görev No.3. Hacmi 120 cm3 olan çelik bir parçanın kütlesini belirleyin

Problem No. 4. İki dikdörtgen karonun boyutları aynıdır. Bir kiremit dökme demir, diğeri çelik ise hangisinin kütlesi daha büyüktür?

Çözüm:İtibaren madde yoğunluk tabloları (sayfanın sonuna bakınız) dökme demirin yoğunluğunu ( ρ2 = 7000 kg/m3) çeliğin yoğunluğundan daha az ( ρ1 = 7800 kg/m3). Sonuç olarak, bir birim dökme demir hacmi, bir birim çelik hacminden daha az kütle içerir, çünkü bir maddenin yoğunluğu ne kadar düşükse, gövdelerin hacimleri aynıysa kütlesi de o kadar düşük olur.

Problem No. 5. Hacmi 20 cm3 olan bir parçanın kütlesi 48 g ise, tebeşirin yoğunluğunu belirleyin. Bu yoğunluğu kg/m3 ve g/cm3 cinsinden ifade edin.

Cevap: Tebeşir yoğunluğu 2,4 g/cm3, veya 2400 kg/m3.

Görev No. 6. 5 m uzunluğunda ve 0,04 m 2 kesit alanına sahip meşe kirişin kütlesi nedir?

CEVAP: 160 kg.

ÇÖZÜM. Yoğunluk formülünden m = p V elde ederiz. Kirişin hacminin V = S olduğu dikkate alınırsa ben, şunu elde ederiz: m = pS ben.

Hesaplıyoruz: m = 800 kg/m3 0,04 m2 5 m = 160 kg.

Görev No.7. Kütlesi 21,6 g olan bir bloğun boyutları 4 x 2,5 x 0,8 cm'dir. Hangi maddeden yapıldığını belirleyin.

CEVAP: Çubuk alüminyumdan yapılmıştır.

Görev No. 8 (artan zorluk). Kenar uzunluğu a = 6 cm olan içi boş bir bakır küpün kütlesi m = 810 g'dır. Küpün duvarlarının kalınlığı nedir?

CEVAP: 5 mm.

ÇÖZÜM: Küpün hacmi V K = a 3 = 216 cm3. Duvar hacmi VC küpün kütlesi bilinerek hesaplanabilir mK ve bakır yoğunluğu R: VC = m K / r = 91 cm3. Bu nedenle boşluğun hacmi VP = V K - VC = 125 cm3. Çünkü 125cm3 = (5cm)3 boşluk kenar uzunluğuna sahip bir küptür b = 5 cm. Küpün duvarlarının kalınlığının eşit olduğu sonucu çıkar (a - b)/2 = (6 – 5)/2 = 0,5 cm.

Problem No. 9 (Olimpiyat seviyesi). Su dolu bir deney tüpünün kütlesi 50 g'dır. İçinde 12 g ağırlığında metal bulunan aynı deney tüpünün kütlesi 60,5 g'dır.

CEVAP: 8000 kg/m3

ÇÖZÜM: Eğer deney tüpündeki suyun bir kısmı dökülmemiş olsaydı, bu durumda deney tüpünün, suyun ve içindeki metal parçasının toplam kütlesi 50 g + 12 g = 62 g olurdu. Problemin koşullarına göre, içinde bir metal parçası bulunan bir deney tüpündeki suyun kütlesi 60,5 gramdır. Dolayısıyla metalin yer değiştirdiği suyun kütlesi 1,5 gramdır, yani 1/1'dir. Metal parçasının kütlesinin 8'i. Böylece metalin yoğunluğu suyun yoğunluğundan 8 kat daha fazladır.

Yoğunluk, kütle ve hacim ile ilgili problemler ve çözümleri. Madde yoğunluğu tablosu.

Sanayi ve tarımda kullanılan maddelerin yoğunluğunun bilinmesine ihtiyaç vardır, örneğin betonun kütlesi ve hacmi beton işçileri tarafından temeller, kolonlar, duvarlar, köprü destekleri, yamaçlar, barajlar dökülürken yoğunluğuna göre hesaplanır. vb. Bir maddenin yoğunluğu, vücut ağırlığının hacmine bölünmesini karakterize eden fiziksel bir miktardır.

Cismin boşluklar veya diğer maddelerin karışımları olmaksızın sürekli olduğu varsayılmaktadır. Çeşitli maddeler için bu değer referans tablolarına yansıtılmıştır. Ancak bu tür tabloların nasıl doldurulduğunu, bilinmeyen maddelerin yoğunluğunun nasıl belirlendiğini bilmek ilginç. Maddelerin yoğunluğunu belirlemenin en basit yolları:

Hidrometre kullanan sıvılar için;

Sıvılar ve katılar için hacim ve kütleyi ölçerek ve formülü kullanarak hesaplayarak.

Bazen cisimlerin şeklinin düzensiz olması veya boyutlarının büyük olması nedeniyle hacimlerini bir cetvel veya kap kullanarak belirlemek zor, hatta imkansızdır. O zaman şu soru ortaya çıkıyor: Hacim ölçümlerine başvurmadan yoğunlukları nasıl belirlenebilir veya bir maddenin kütlesini belirlemek mümkün değil mi?

İşin amacı: Çeşitli maddelerin yoğunluğunu belirlemek için deneysel problemlerin çözülmesi.

Amaçlar: 1) Literatürde açıklanan bir maddenin yoğunluğunu belirlemek için çeşitli yöntemleri incelemek

2) Literatürde önerilen yöntemleri kullanarak bazı maddelerin yoğunluğunu ölçün ve her yöntemin hata sınırlarını değerlendirin.

3) Belirlenen yöntemlere göre bilinmeyen maddenin yoğunluğunu belirleyin.

4) Tuz, şeker ve tuz çözeltilerinin yoğunluğunu tablolar halinde sunun

Değişen konsantrasyonlarda 4 bakır sülfat.

Malzemeler ve araştırma yöntemleri: Araştırma ortak maddelerle gerçekleştirildi: %10 tuz çözeltisi, %10 bakır sülfat çözeltisi, su, alüminyum, çelik vb. Ölçümler için 4. doğruluk sınıfına ait aletler kullanıldı: ağırlıklı teraziler, hidrometre , bir sıvı basınç göstergesinden ve ayrıca bir dizi kalorimetrik gövdeden iletişim kuran kaplar. Deneyler oda sıcaklığında (20-250C), bir okul binasında, fizik sınıfında gerçekleştirildi.

5 11. 3. Sıvı yoğunluğunun belirlenmesi a) Havada ve bilinmeyen bir sıvıda bir cismin tartılması yöntemi

Amaç: Sıvının yoğunluğunu (bakır sülfat çözeltisi) belirlemek. Suyun yoğunluğu ρ0 1000 kg/m'dir.

Araçlar: Dinamometre, iplik, su dolu kap, bilinmeyen sıvı içeren kap, bir dizi kalorimetrik gövdeden gövde.

İlerleme: Bir dinamometre kullanarak vücudun havadaki (P1), sudaki (P2) ve bilinmeyen bir sıvıdaki (P3) ağırlığını belirleriz.

FA=ρgV - kuvvet

Arşimet Sudaki bir cisme etki eden Arşimet kuvveti eşittir

FA=P1-P2 ve bilinmeyen bir sıvıda:

Arşimet kanununa göre yazıyoruz

P1-P2=ρ0Vg, (1)

Denklem (1) ve (2) sistemini çözerek bilinmeyen sıvının yoğunluğunu buluruz:

ρ=(P1-P3)/Vg, V=(P1-P2)/ρ0g, ρ=(P1-P3/P1-P2)ρ0.

ρ= (1H-0,6H/1H-0,7H)1000 kg/m3 = 400H kg/m3/0,3H=1333.(3) kg/m3 b) Su yoğunluğu ile karşılaştırma yöntemi

Ekipman: Cam tüplerden (terazili), kauçuk tüpten, beherden, pipetten, şişelerden (veya cam kavanozlardan) yapılmış kapların çeşitli sıvılarla iletişiminin sağlanması.

İşin ilerleyişi: 1. Bağlantılı kapların bir ucuna lastik bant koyun.

6 tüp (sonuncuyu sıkıştırdıktan sonra, havanın iletişim kuran damarlara içinden girmemesi için).

2. Bir pipet kullanarak test sıvısı iletişim halindeki kaplara (belirli bir seviyeye kadar) dökülür.

3. Beher içerisine (belirli bir seviyeye kadar) damıtılmış su dökün.

4. Kauçuk tüpün serbest ucu (tabana kadar) bir behere daldırılır (Şek. 1). Bu durumda bağlantılı damarların dirseklerindeki sıvı seviyesi değişecektir (dirseklerdeki seviye farkı h1 olsun)

5. Test edilen sıvı iletişim kabından boşaltılır ve yerine bir önceki seviyeye kadar damıtılmış su dökülür.

6. Beherden su döktükten sonra test sıvısını önceki seviyeye kadar içine dökün.

7. Kauçuk tüpün serbest ucunu tekrar behere daldırın ve seviyeler arasındaki farkı tekrar bulun.

Sıvı seviyesinin yüksekliği yoğunluğuyla ters orantılı olduğundan şunu yazabiliriz: h1/h2 = ρx/ρв veya ρВ=h2ρВ/h1; burada ρВ ve ρX sırasıyla damıtılmış suyun ve incelenen sıvının yoğunluklarıdır. .

h1= 3,5 cm h2= 5 cm

ρX= 5 cm / 3,5 cm 1000 kg/m3 = 1428 kg/m3

Böylece sıvının yoğunluğunu bilerek ne tür bir sıvı üzerinde çalıştığımızı öğrenebiliriz. Bu durumda bakır sülfattır.

7 2. Bir katının yoğunluğunun belirlenmesi a) Bir numunenin hava ve suda tartılması yöntemi

Ekipman: Ağırlıklı teraziler, 0,5 litrelik cam, iplikler ve tel parçaları, test numuneleri (alüminyum parçaları, kalay, granit, ahşap, pleksiglas plaka, mantar).

İşin gerçekleştirilme yöntemi: Önerilen yöntem, bir numuneyi hava ve su içinde tartarak herhangi bir maddenin yoğunluğunu (suyun yoğunluğundan daha fazla veya daha az olan) belirlemenize olanak tanır.

İncelenen cismin kütlesi m1 olsun. Daha sonra havadaki ağırlığı şu şekilde bulunabilir:

Р =m1g, (1) burada g serbest düşüşün ivmesidir. Suya batmış bu bedenin ağırlığı var

Burada FA Arşimet kuvvetidir:

(V, vücut tarafından yer değiştiren suyun hacmidir, ρВ yoğunluğudur).

Teraziyi dengeleyerek şunu elde ederiz:

P2=m2g, (4) burada ta teraziyi dengelemek için sol kefeye yerleştirilmesi gereken ağırlıkların kütlesidir. (1) - (4)'ten şunu elde ederiz: m2=m1-ρвV (5)

V hacmi suya batırılmış bir cismin hacmine eşit olduğundan şunu yazabiliriz:

V=m1/ρx (6) burada ρx, incelenen cismi oluşturan maddenin yoğunluğudur. (5) ve (6)'dan şunu buluyoruz:

ρx=m1/(m1-m2)ρв (7)

İş emri:

/. İncelenen cisimlerin yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha fazladır.

1. İncelenen cismin m1 kütlesini belirleyin.

2. İncelenen cesedi terazinin sol kefesine bir iplikle bağlayın ve onu bir bardak suya indirin (tamamen suya batırılıncaya kadar).

3. Teraziyi dengelemek için gerekli m2 kütleli ağırlıklar aynı kabın üzerine konulur.

4. Formül (7) kullanılarak, incelenen cismin yoğunluğu ρx belirlenir. Ölçüm sonuçları Tablo 1'e kaydedilmiştir.

Tablo 1

Madde m1, 10-3 m2, 10-3 ρx, 103 ρy, 103 ε, %

kg kg kg m-3 kg m-3

Alüminyum 21,85 13,65 2,664 2,698 1,2

Kalay 62,4 53,85 7,2982 7,298 0,003

Granit 17,35 10,75 2,628 2,5-3 5

Pleksiglas 3,75 0,75 1,23 1,18 4,2

Ben. İncelenen cisimlerin yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha azdır.

1. İncelenen cismin m1 kütlesini ölçün.

2. Gövde, üç parça bakır tel (0,5 - 0,7 mm çapında; iki parça 10 - 15 cm uzunluğunda, bir - 30 - 35 cm) kullanılarak terazinin sol kefesine sağlam bir şekilde tutturulmuştur. Bunu yapmak için, uçları, içine çelik bir iğnenin (veya bir parça sert, sivri uçlu telin) sabitlendiği bir demet halinde bükülür ve kısa tellerin üst uçları, ölçek kabının çıkıntılarına tutturulur (Şek. 1). 2).

Teraziyi dengeleyin. Daha sonra incelenen vücut bir iğneye tutturulur.

3. Vücut tamamen suya daldırılır ve terazinin sol kefesine m2 kütleli ağırlıklar eklenir ve denge sağlanır. Formüle göre

ρx=m1/(m1+m2)ρx incelenen cismin yoğunluğunu bulun. Ölçüm sonuçları Tablo 2'ye kaydedilmiştir.

Tablo 2

madde m3.10-3 m2.10-3 kg pх, 103 kgm-3 ρy, tablo. ε,%

Mantar Tahtası 3,7 22,5 0,14 0,2 30

20 25 0,44 0,45 2,2 b) Kütlelerin yüzme durumlarını esas alan yöntem.

Ekipman: bir parça hamuru, su dolu silindirik bir kap

(ρ = 1 g/cm3), cetvel.

İşin ilerleyişi: 1. Bir parça hamuru su dolu bir kaba batırıyoruz ve kaptaki sıvının h1 seviyesindeki değişiklikleri bir cetvelle ölçüyoruz.

2. Hamuru bir "tekne" yapıyoruz ve suyla dolu bir kapta yüzmesine izin veriyoruz. Sıvının h2 seviyesindeki değişimi tekrar ölçüyoruz.

3. Aşağıdaki formülü kullanarak hamuru yoğunluğunu bulun:

ρkatman = katman/Vkatman = ρSh2 / Sh1 = ρВh2/h1

ρkatman = ρВh2/h1 h1 = 2mm h2 = 4mm

ρplast =1000 kg/m3 4mm / 2mm = 2000 kg/m3

Bilinmeyen bir maddenin yoğunluğunun belirlenmesi

Amaç: Bilinmeyen X maddesinin katı haldeki yoğunluğunu belirlemek. X maddesi suda çözünmez ve onunla kimyasal reaksiyonlara girmez.

Ekipman: İçinde su bulunan cam kap, test tüpü, ölçüm cetveli, küçük parçalar halinde bilinmeyen X maddesi.

İşin ilerleyişi: Öncelikle test tüpüne yalnızca bilinmeyen X maddesini yerleştiriyoruz ve test tüpünün daldırma derinliğini H not ediyoruz. Daha sonra X maddesini test tüpünden çıkarıyoruz ve ikinci deneydeki H'nin dalma derinliğinin birinci deneydekiyle tamamen aynı olması için yeterli miktarda su döküyoruz. Bu durumda ikinci deneyde deney tüpündeki suyun mв kütlesi, birinci deneyde bilinmeyen maddenin mх kütlesine eşittir: mв = mX

Bir X maddesinin yoğunluğu ρX, ρX = mX/VX = mB/VX eşitliği kullanılarak hesaplanabilir. Bir test tüpünün H derinliğini belirlerken olası ölçüm hatalarını azaltmak için aşağıdaki tekniği kullanacağız.

Bardağa, seviyesi kenardan yaklaşık 1 cm aşağıda olacak şekilde yeterli miktarda su dökün. Test tüpünü bilinmeyen bir X maddesiyle küçük porsiyonlar halinde yükleyerek, test tüpünün üst kenarı kabın üst kenarı seviyesinde olacak şekilde bir daldırma derinliği elde edeceğiz. Test tüpünün bu konumu, camın üstüne yerleştirilen bir cetvel kullanılarak büyük bir doğrulukla belirlenebilir.

Daha sonra bilinmeyen maddeyi suyla değiştirdikten sonra, yavaş yavaş su ekleyerek test tüpünün tam olarak aynı daldırma derinliğine ulaşacağız.

Test tüpündeki su seviyesinin h1 yüksekliğini ölçelim. Deney tüpündeki suyun hacmi

VВ= Sh1, burada S, test tüpünün iç kesit alanıdır. Deneyde daha önce kullanılan bilinmeyen maddeyi suyla dolu bir test tüpünün içine indirelim ve içindeki h2 su seviyesinin yüksekliğini ölçelim. Vx maddesinin hacmi, test tüpünün iç kesit alanı S ve madde suya indirildiğinde test tüpündeki su seviyesinin yüksekliğindeki h2 - h1 değişimi ile ifade edilebilir:

Maddenin yoğunluğu ρX eşittir

ρX = mX/VX = mВ/VX = ρВВВ/VX=ρВSh1/(S(h2-h1)),

ρX = ρВh1/(h2-h1).

h1 =3. 3 cm y2= 3,8 cm

ρX = 1000kg/m3

ρX =1000kg/m3 3,3 cm/(3,8 cm-3,3 cm) = 3,3 cm

1000 kg/m3 / 0,5 cm = 6,6 cm 1000 kg/m3 = 6600 kg/m3

Sonucumuzu tablo verileriyle karşılaştırdığımızda bilinmeyen maddenin çinko olduğunu varsayabiliriz.

Farklı konsantrasyonlardaki sıvıların yoğunluğunun belirlenmesi

Amaç: Farklı konsantrasyonlardaki tuz, şeker ve bakır sülfat çözeltilerinin yoğunluklarını belirlemek. Elde edilen verilere göre tablolar oluşturun. Ekipman: Ağırlıklı terazi, test tüpü (250 ml), alüminyum kap.

Maddeler: Şeker, tuz, bakır sülfat. İşin ilerleyişi: a) Tuzlu su çözeltisi

Farklı konsantrasyonlarda bir çözelti elde etmek için suya bir çay kaşığı (5,6 g) tuz eklemeniz gerekir. Her kaşıktan sonra, m cam = 44,75 g olduğunu dikkate alarak elde edilen çözeltinin ağırlığını ve hacmini ölçmeniz gerekir.

Kimya laboratuvarlarında yoğunluğun belirlenmesi sıklıkla gereklidir. Önceki yılların literatüründe ve eski yayınların referans kitaplarında çözeltilerin ve katıların özgül ağırlıklarına ilişkin tablolar verilmiştir. Maddenin özelliklerini karakterize eden en önemli fiziksel niceliklerden biri olan yoğunluk yerine bu nicelik kullanıldı.

Bir maddenin yoğunluğu, bir cismin kütlesinin hacmine oranıdır:

Bu nedenle bir maddenin yoğunluğu g/cm3 cinsinden * ile ifade edilir. Özgül ağırlık y, bir maddenin ağırlığının (yerçekiminin) hacmine oranıdır:

Bir maddenin yoğunluğu ve özgül ağırlığı, kütle ve ağırlıkla aynı ilişki içindedir;

burada g, serbest düşüş sırasında yer çekimine bağlı ivmenin yerel değeridir. Dolayısıyla özgül ağırlık "(g/cm2 sn2) ve yoğunluğun (g/cm3) boyutları ve bunların aynı birim sisteminde ifade edilen sayısal değerleri birbirinden farklıdır*.

Bir cismin yoğunluğu Dünya üzerindeki konumuna bağlı değildir; özgül ağırlığı ise Dünya üzerinde ölçüldüğü yere göre değişir.

Bazı durumlarda, belirli bir maddenin yoğunluğunun belirli koşullar altında başka bir maddenin yoğunluğuna oranı olan bağıl yoğunluk denilen yöntemi kullanmayı tercih ederler. Göreceli yoğunluk soyut bir sayı olarak ifade edilir.

Sıvı ve katı maddelerin bağıl yoğunluğu d genellikle damıtılmış suyun yoğunluğuna göre belirlenir:

P ve pb'nin aynı birimlerle ifade edilmesi gerektiğini söylemeye gerek yok.

Bağıl yoğunluk d, belirli sabit koşullar altında, alınan bir maddenin kütlesinin, maddeyle aynı hacimde alınan damıtılmış suyun kütlesine oranı olarak da ifade edilebilir.

Belirtilen sabit koşullar altında hem bağıl yoğunluk hem de bağıl özgül ağırlığın sayısal değerleri aynı olduğundan, referans kitaplarındaki bağıl özgül ağırlık tablolarını yoğunluk tabloları gibi kullanabilirsiniz.

Bağıl yoğunluk, kimyasal olarak homojen olan her madde ve belirli bir sıcaklıktaki çözeltiler için sabit bir değerdir. Bu nedenle, göre

* Bazı durumlarda yoğunluk g/ml cinsinden ifade edilir. g/cm3 ile g/ml cinsinden ifade edilen sayısal yoğunluk değerleri arasındaki fark çok küçüktür. Yalnızca aşırı hassasiyetle çalışırken dikkate alınmalıdır.

Bu nedenle çoğu durumda bağıl yoğunluk, bir maddenin bir çözeltideki konsantrasyonunu değerlendirmek için kullanılabilir.

* Birimlerin teknik sisteminde (MKXCC). temel birimin kütle birimi değil, kuvvet birimi - kilogram-kuvvet (kg veya kgf) olduğu, özgül ağırlık kg / m3 veya G / cm3 olarak ifade edilir. G/cm3 cinsinden ölçülen özgül ağırlık ile g/cm3 cinsinden ölçülen yoğunluğun sayısal değerlerinin aynı olduğunu ve bu durumun sıklıkla “yoğunluk” ve “özgül ağırlık” kavramlarının karıştırılmasına neden olduğunu belirtmek gerekir.

Tipik olarak, bir çözeltinin yoğunluğu, çözünen maddenin konsantrasyonu arttıkça artar (eğer çözünen maddenin kendisi çözücüden daha büyük bir yoğunluğa sahipse). Ancak artan konsantrasyonla yoğunluk artışının yalnızca belirli bir sınıra kadar çıktığı, ardından artan konsantrasyonla yoğunluğun azaldığı maddeler vardır.

Örneğin sülfürik asit %97,35 konsantrasyonda 1,8415 ile en yüksek yoğunluğa sahiptir. Konsantrasyondaki daha fazla artışa yoğunluğun %99,31'e karşılık gelen 1,8315'e azalması eşlik eder.

Asetik asit, %77-79 konsantrasyonunda maksimum yoğunluğa sahiptir ve %100 asetik asit, %41 ile aynı yoğunluğa sahiptir.

Bağıl yoğunluk belirlendiği sıcaklığa bağlıdır. Bu nedenle her zaman tespitin yapıldığı sıcaklığı ve suyun sıcaklığını (birim olarak alınan hacim) gösterirler. Referans kitaplarında bu, eft gibi uygun indeksler kullanılarak gösterilir; verilen tanımlama, bağıl yoğunluğun 20°C sıcaklıkta belirlendiğini ve suyun yoğunluğunun 4°C sıcaklıkta karşılaştırma için bir birim olarak alındığını gösterir. Ayrıca bağıl yoğunluğun belirlendiği koşulları gösteren başka indeksler de vardır. örneğin R4 Ul, vb.

%90 sülfürik asitin bağıl yoğunluğunun ortam sıcaklığına bağlı olarak değişimi aşağıda verilmiştir:

Bağıl yoğunluk artan sıcaklıkla azalır ve azalan sıcaklıkla artar.

Bağıl yoğunluğu belirlerken, gerçekleştirildiği sıcaklığı not etmek ve elde edilen değerleri aynı sıcaklıkta belirlenen tablo verileriyle karşılaştırmak gerekir.

Ölçüm referans kitabında belirtilen sıcaklıkta yapılmadıysa, o zaman. derece başına bağıl yoğunluktaki ortalama değişiklik olarak hesaplanan bir düzeltme uygulanır. Örneğin, 15 ila 20 0C arasındaki aralıkta %90 sülfürik asidin bağıl yoğunluğu 1,8198-1,8144 = 0,0054 azalırsa, o zaman ortalama olarak 1 0C'lik bir sıcaklık değişimiyle (15 0C'nin üzerinde) bağıl yoğunluğun azaldığını varsayabiliriz. 0,0054'e göre: 5 = 0,0011.

Dolayısıyla, eğer tespit 18 0C'de yapılıyorsa, belirtilen çözeltinin bağıl yoğunluğu şuna eşit olmalıdır:

Bununla birlikte, bağıl yoğunluğa bir sıcaklık düzeltmesi eklemek için aşağıdaki nomogramın kullanılması daha uygundur (Şekil 488). Bu nomogram ayrıca, 20 °C standart sıcaklıkta hesaplanan bilinen bağıl yoğunluğun, bazen gerekli olabilecek diğer sıcaklıklardaki bağıl yoğunluğu yaklaşık olarak belirlemesini mümkün kılar. Sıvıların bağıl yoğunluğu kullanılarak belirlenebilir. hidrometreler, piknometreler, özel teraziler vb.

Hidrometreler kullanılarak bağıl yoğunluğun belirlenmesi.

Bir sıvının bağıl yoğunluğunu hızlı bir şekilde belirlemek için hidrometre adı verilen cihazlar kullanılır (Şekil 489). Bu, altta genişleyen ve sonunda atış veya özel bir kütle (daha az sıklıkla - cıva) ile doldurulmuş bir cam rezervuara sahip olan bir cam tüptür (Şekil 489, a). Hidrometrenin üst dar kısmında bölmeli bir ölçek bulunmaktadır. Sıvının bağıl yoğunluğu ne kadar düşük olursa, hidrometre o kadar derine batar. Dolayısıyla ölçeğinde bu hidrometrenin tespit edebileceği en küçük bağıl yoğunluk değeri üstte, en büyüğü ise altta gösterilir. Örneğin, bağıl yoğunluğu birden az olan sıvılara yönelik hidrometreler için aşağıdaki değer 1,000'dir, 0,990'ın üzerinde, hatta 0,980'in üzerindedir, vb.

Sayılar arasındaki boşluklar daha küçük bölmelere bölünerek göreceli yoğunluğun üçüncü ondalık basamak doğruluğuyla belirlenmesine olanak tanır. En doğru hidrometreler için ölçek, 0,2-0,4 birim aralığındaki bağıl yoğunluk değerlerini kapsar (örneğin, yoğunluğu 1.000 ila 1.200, 1.200 ila 1.400 vb. belirlemek için). Bu tür hidrometreler genellikle geniş bir aralıkta bağıl yoğunluğun belirlenmesini mümkün kılan kitler halinde satılmaktadır.

Sıcaklık düzeltmesine yönelik nomogram

Bazen hidrometreler, belirlemenin yapıldığı sıcaklığın aynı anda ölçülmesini mümkün kılan termometrelerle (Şekil 489.6) donatılır. Bir hidrometre kullanarak bağıl yoğunluğu belirlemek için sıvı, şekli ölçüm silindirine benzer, ancak bir ağız veya bölme olmadan en az 0,5 litre kapasiteli bir cam silindire (Şek. 490) dökülür. Silindirin boyutu hidrometrenin boyutuna uygun olmalıdır. Hidrometre daldırıldığında sıvı taşabileceğinden silindirin içine sıvıyı ağzına kadar dökmemelisiniz. Bu, konsantre asitlerin veya konsantre alkalilerin vb. yoğunluğunu ölçerken bile tehlikeli olabilir. Bu nedenle silindirdeki sıvı seviyesi, silindirin kenarının birkaç santimetre altında olmalıdır.

Bazen yoğunluğu belirlemek için kullanılan silindirin üst kısmında eşmerkezli olarak yerleştirilmiş bir oluk bulunur, böylece hidrometre daldırıldığında sıvı taşarsa masanın üzerine dökülmez.

Bağıl yoğunluğu belirlemek için silindirdeki sıvı seviyesini sabit tutan özel aletler vardır. Bu cihazlardan birinin şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 491. Bu, sıvıya daldırıldığında hidrometrenin yerini değiştiren sıvıyı boşaltmak için belirli bir yükseklikte bir çıkış borusuna (3) sahip olan bir silindirdir (2). Yer değiştiren sıvı, içinden sıvının boşaltılabileceği bir musluğa (5) sahip olan tüpe (4) girer. Silindir, üst kısmında silindirik bir uzantıya sahip olan bir dengeleme tüpü / aracılığıyla test sıvısıyla doldurulabilir.

§ 9. Maddenin yoğunluğu nedir?

Kurşun kadar ağır mı yoksa tüy kadar hafif mi derken neyi kastediyorlar? Bir kurşun tanesinin hafif olacağı ve aynı zamanda bir tüy dağının da oldukça büyük bir kütleye sahip olacağı açıktır. Bu tür karşılaştırmaları yapanlar, cisimlerin kütlesini değil, başka bir özelliğini kastediyorlar.

Hayatta sıklıkla aynı hacme sahip fakat farklı kütlelere sahip cisimler bulabilirsiniz. Örneğin bir domates ve küçük bir top. Mağazada eşit kütlelere sahip ancak hacimleri farklı olan geniş bir ürün yelpazesi var; örneğin bir paket tereyağı ve bir paket mısır çubuğu. Bundan, eşit kütleli cisimlerin farklı hacimlere sahip olabileceği ve aynı hacimdeki cisimlerin kütle bakımından farklı olabileceği sonucu çıkar. Bu, bu özelliklerin her ikisini de birbirine bağlayan belirli bir fiziksel miktarın olduğu anlamına gelir. Bu miktara çağrıldı yoğunluk (Yunan alfabesinin harfi ρ - rho ile gösterilir).

Yoğunluk, bir maddenin 1 cm3 kütlesine sayısal olarak eşit olan fiziksel bir niceliktir. Yoğunluk birimi kg/m3 veya g/cm3. Dolayısıyla bir maddenin yoğunluğu sabit koşullar altında değişmez ve cismin hacmine bağlı değildir.

Bir maddenin yoğunluğunu belirlemenin birkaç yolu vardır. Bu yöntemlerden biri, bir maddenin kütlesinin, kapladığı hacmi tartıp ölçerek belirlenmesidir. Elde edilen değerleri kullanarak cismin kütlesini hacmine bölerek yoğunluğu hesaplayabilirsiniz.

Vücut ağırlığı T

Yoğunluk = ----- veya ρ = --

Vücut hacmi V

Bir maddenin yoğunluğunun her zaman hesaplanmasına gerek yoktur. Yani bir sıvının yoğunluğunu ölçmek için bir cihaz var - hidrometre. Hidrometre, sıvının yoğunluğuna bağlı olarak farklı derinliklere daldırılır.

Maddenin yoğunluğunu ve vücudun hacmini bilerek, vücudun kütlesini hesaplayabilir ve terazi olmadan yapabilirsiniz, t = V* ρ

Bir maddenin yoğunluğunu ve bir cismin kütlesini bilerek hacmini hesaplamak kolaydır.

v=M/ρ

İncelenen vücudun şekli karmaşık olduğunda, örneğin bir salyangoz kabuğu veya bir mineral parçası olduğunda bu çok kullanışlıdır.

Biraz tarih.Ünlü Arşimet, MÖ 250 yılında Kral Heron'a saf altından olmayan bir taç yaptıran Siraküzalı kuyumcuyu işte bu şekilde yalan söylerken yakaladı. Korona malzemesinin yoğunluğunun altının yoğunluğundan daha az olduğu ortaya çıktı. Kuyumcunun vahiy hakkında hiçbir fikri yoktu çünkü tacın şekli inanılmaz derecede karmaşıktı.

Farklı maddelerin yoğunlukları belirlenerek özel tablolara girilir. Atölye defterinizin 22. sayfasında böyle bir tablo var.

Atölye defterinde verilen tablodan, gaz halindeki maddelerin en düşük yoğunluğa sahip olduğu açıktır; en büyüğü katı haldeki maddelerdir. Bu, gazlardaki moleküllerin birbirinden uzakta, katılardaki moleküllerin ise yakın olmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle bir maddenin yoğunluğu moleküllerin ne kadar yakın veya uzak olduğuyla ilgilidir. Ve farklı maddelerin molekülleri hem kütle hem de boyut bakımından farklılık gösterir.

Farklı maddelerin, moleküllerin kütlesine ve boyutuna ve ayrıca göreceli konumlarına bağlı olarak farklı yoğunlukları vardır. Bir maddenin yoğunluğu, kütlesi ve vücut hacmi bilinerek hesaplanabilir. Sıvıların yoğunluğunu ölçmek için bir hidrometre vardır ve çeşitli maddelerin yoğunluğunu belirlemek için özel tablolar derlenmiştir.

Hidrometre * Maddelerin yoğunluğu

Bilginizi test edin

1. Maddenin yoğunluğu hangi fiziksel niceliğe denir?

2. Bir maddenin yoğunluğunu hesaplamak için hangi miktarları bilmeniz gerekir?

3. Bir sıvının yoğunluğunu hangi cihaz belirleyebilir? Nasıl inşa edildi?

4. Maddelerin yoğunluk tablosunu kullanarak aşağıdakilerin yoğunluğunu belirleyin: alüminyum, damıtılmış su, bal.

5. Madde yoğunluğu tablosunu kullanarak aşağıdakileri adlandırın:

a) en yüksek yoğunluğa sahip madde;

b) en düşük yoğunluğa sahip;

c) damıtılmış suyunkinden daha büyük bir yoğunluğa sahip.

B. Doğada farklı yoğunluktaki maddeler sıklıkla etkileşime girer. Madde yoğunlukları tablosunu kullanarak nedenini açıklayın:

a) buz her zaman suyun yüzeyinde bulunur;

b) bir su birikintisinin yüzeyinde bir benzin filmi yüzer;

c) Bir kişinin deniz suyunda yüzmesi tatlı suya göre daha mı kolaydır?