Uvod v gostoto: definicija in izračun

Gradivo gostota je določena kot njegova masa na enoto prostornine. Povedano drugače, gostota je razmerje med maso in volumnom ali maso na enoto prostornine. To je merilo, koliko "stvari" ima predmet v enoti prostornine (kubični meter ali kubični centimeter). Gostota je v bistvu merilo, kako tesno je zadeva utesnjena skupaj. Načelo gostote je odkril grški znanstvenik Arhimed, in enostavno je izračunati, če poznate formulo in razumete njene povezane enote.

Za izračun gostote (ponavadi predstavljena s Grška črka "ρ") predmeta, vzemite maso (m) in razdelimo po prostornini (v):

ρ = m / v

The SI enota gostota je kilogram na kubični meter (kg / m)³). Pogosto je zastopan tudi v cgs enoto gramov na kubični centimeter (g / cm)³).

Pri preučevanju gostote nam lahko pomaga delo a vzorec problem z uporabo formule za gostoto, kot je omenjena v prejšnjem razdelku. Spomnimo se, da je gostota v resnici masa, deljena s prostornino, vendar se pogosto meri v enotah gramov na kubik centimeter, ker grami predstavljajo običajno težo, kubični centimetri pa predstavljajo prostornino objekt.

Za to težavo vzemite opeko soli dimenzije 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, ki tehta 433 gramov. Če želite najti gostoto, uporabite formulo, ki vam pomaga določiti količino mase na enoto prostornine ali:

ρ = m / v

V tem primeru imate dimenzije predmeta, zato morate izračunajte glasnost. The formula za prostornino je odvisno od oblike predmeta, vendar je preprost izračun za polje:

v = dolžina x širina x debelina
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm³

Zdaj, ko imate maso in prostornino, izračunajte gostoto, kot sledi:

ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm³
ρ = 2.165 g / cm³

Tako je gostota solne opeke 2,165 g / cm³.

Ena najpogostejših uporab gostote je v tem, kako se med seboj mešajo različni materiali. Les plava v vodi, ker ima nižjo gostoto, sidro pa se potopi, ker ima kovina večjo gostoto. Baloni s helijem plavajo, ker je gostota helija nižja od gostote zraka.

Ko vaš avtomobilski servis preizkusi različne tekočine, kot je prenosna tekočina, bo del tekočine prelil v hidrometer. Hidrometer ima več kalibriranih predmetov, od katerih nekateri plavajo v tekočini. Z opazovanjem, kateri od predmetov plava, lahko uslužbenci bencinske postaje določijo gostoto tekočine. V primeru prenosne tekočine ta test razkrije, ali ga morajo uslužbenci bencinskega servisa takoj zamenjati ali ali ima tekočina še nekaj življenjske dobe.

Gostota vam omogoča, da se določite za maso in prostornino, če je podana druga količina. Od takrat gostota navadnih snovi je znano, ta izračun je po obliki precej preprost. (Upoštevajte, da se simbol zvezdice - * - uporablja za preprečevanje zamenjave s spremenljivkami glede na prostornino in gostoto, ρ in vv nadaljevanju.)

v * ρ = mali
m / ρ = v

Sprememba gostote je lahko koristna tudi pri analizi nekaterih situacij, na primer kadar pride do kemične pretvorbe in sproščanja energije. Na primer polnjenje akumulatorja je akumulator kisla raztopina. Ko baterija odvaja električno energijo, se kislina združuje s svincem v akumulatorju in tvori novo kemikalijo, kar povzroči zmanjšanje gostote raztopine. To gostoto lahko merimo tako, da določimo raven preostale napolnjenosti baterije.

Gostota je ključni koncept za analizo, kako materiali vplivajo na mehaniko tekočin, vreme, geologijo, materialne vede, inženirstvo in druga področja fizike.

Koncept, povezan z gostoto, je specifična težnost (ali še bolj primerno, relativna gostota) materiala, ki je razmerje med gostoto materiala in gostota vode. Predmet z specifično težo, manjšo od enega, bo lebdel v vodi, medtem ko specifična teža večja od ene pomeni, da bo potonila. Prav to načelo omogoča, da na primer balon, napolnjen z vročim zrakom, plava v razmerju s preostalim zrakom.