La oss vurdere i artikkelen hvordan vi finner tettheten, og hva den er. I utformingen av mange konstruksjoner og kjøretøy tas det hensyn til en rekke fysiske egenskaper som et bestemt materiale må ha. En av dem er tetthet.
Masse og volum
Dechiffrer betydningen av to fysiske størrelser som er direkte relatert til det - dette er masse og volum. Før vi svarer på spørsmålet hvordan finne tetthet.
Masse er en egenskap som beskriver treghetsegenskapene til legemer og deres evne til å vise gravitasjonstiltrekning til hverandre. Massen måles i kilogram i SI-systemet.
Begrepene treghets- og gravitasjonsmasser ble først introdusert i fysikk av Isaac Newton da han formulerte mekanikkens lover og universell gravitasjon.
Volum er en eksklusivt geometrisk egenskap ved kroppen, som kvantitativt gjenspeiler den delen av plassen den opptar. Volum måles i kubiske lengdeenheter, for eksempel i SI er det meter i terninger.
For kropper med kjent form(parallellepipedum, ball, pyramide) denne verdien kan bestemmes av spesielle formler, for gjenstander med uregelmessig geometrisk form bestemmes volumet ved å senke dem i en væske.
Fysisk mengdetetthet
Nå kan du gå direkte til svaret på spørsmålet om hvordan du finner tettheten. Denne egenskapen bestemmes av forholdet mellom kroppsmasse og volumet den opptar, som er matematisk skrevet som følger:
ρ=m/V.
Denne likheten viser enhetene til ρ (kg/m3). Således er tetthet, masse og volum knyttet sammen med en enkelt likhet, og verdien av ρ for ethvert materiale viser volumkonsentrasjonen til massen.
La oss gi et enkelt eksempel: Hvis du tar plast- og jernkuler av samme størrelse i hånden, vil den andre ha mye mer vekt enn den første. Dette skyldes den høye tettheten til jern sammenlignet med plast.
En av de viktigste manifestasjonene av forholdet mellom tettheter i naturen vil være kroppens oppdrift. Hvis kroppen har lavere tetthet enn væsken, vil den aldri synke ned i den.
materi altetthet
Når vi snakker om tettheten til visse materialer, mener de faste stoffer. Gasser og væsker har også en viss tetthet, men vi skal ikke snakke om dem her.
Fastmaterialer kan enten være krystallinske eller amorfe. Verdien av ρ avhenger av strukturen, interatomiske avstander og atom- og molekylmasser til materialer. For eksempel er alle metaller krystaller, og glass eller tre haramorf struktur. Nedenfor er en tabell over tettheten til forskjellige tresorter.
Vær oppmerksom på at i dette tilfellet er gjennomsnittlig tetthet oppgitt. I det virkelige liv har hvert tre unike egenskaper, inkludert hulrom, porer og tilstedeværelsen av en viss prosentandel fuktighet i treet.
Nedenfor er en annen tabell. I den er det gitt i g/cm3tettheter av alle rene kjemiske elementer som har romtemperatur.
Det kan ses av tabellen at alle grunnstoffer har en tetthet som er større enn vann. Unntaket er bare tre metaller - litium, kalium og natrium, som ikke synker, men flyter på overflaten av vannet.
Hvordan måles tetthet eksperimentelt?
Faktisk er det to teknikker for å bestemme karakteristikken som studeres. Den første er å veie kroppen direkte og måle dens lineære dimensjoner.
Hvis den geometriske formen på kroppen er kompleks, brukes den såk alte hydrostatiske metoden.
essensen er som følger: vei først kroppen i luften. La oss anta at den resulterende vekten var P1. Etter det veies kroppen i en væske med kjent tetthet ρl. La vekten av kroppen i væsken være P2. Da vil verdien av tettheten ρ til materialet som studeres være:
ρ=ρlP1/(P1-P 2).
Denne formelen kan fås av hver student på egen hånd hvis han vurderer Arkimedes lovfor det beskrevne tilfellet.
Historisk sett antas det at hydrostatisk veiing for første gang ble brukt av den greske filosofen Archimedes for å bestemme den falske gullkronen. De første hydrostatiske balansene ble oppfunnet av Galileo Galilei på slutten av 1500-tallet. For tiden er elektroniske pyknometre og tetthetsmålere mye brukt for å eksperimentelt bestemme verdien av ρ i væsker, faste stoffer og gasser.
Teoretisk definisjon av tetthet
Spørsmålet om hvordan man kan finne tettheten eksperimentelt ble diskutert ovenfor. Imidlertid kan denne ρ av et ukjent materiale finnes teoretisk. For å gjøre dette er det nødvendig å kjenne typen krystallgitter, parametrene til dette gitteret, samt massen til atomene som danner det. Siden ethvert elementært krystallgitter har en viss geometrisk form, er det lett å finne en formel for å bestemme volumet.
Hvis et krystallinsk materiale består av flere kjemiske elementer, for eksempel metalllegeringer, kan dets gjennomsnittlige tetthet bestemmes av følgende enkle formel:
ρ=∑mi/∑(mi/ρi).
Hvor mi, ρi er massen og tettheten til den i-te komponenten, henholdsvis.
Hvis materialet har en amorf struktur, vil det teoretisk sett ikke være mulig å nøyaktig bestemme tettheten, og eksperimentelle teknikker må brukes.
