Das Dichte Die Masse eines Stoffes ist der Quotient zwischen der Masse der Probe und dem Volumen, das sie einnimmt, wobei ihre Maßeinheit kg / m beträgt3 im internationalen Einheitensystem. Der griechische Buchstabe ρ (rho) wird oft verwendet, um es zu bezeichnen.
Die Dichte des Wassers, das die universelle Flüssigkeit ist, beträgt 1000 kg / m3 oder 1 g / cm3 bei 25 ºC, da sich die Dichte mit Temperatur und Druck ändert.
Oft werden Objekte mit den gleichen Abmessungen gefunden, und dennoch sind einige leichter und andere schwerer. Dies ist auf Unterschiede in der Dichte zurückzuführen. Das leichteste Objekt hat eine geringere Dichte als das schwerste.
Die Dichte ist eine intensive Eigenschaft der Materie, die nicht von der Masse der zu untersuchenden Probe abhängt, da das Verhältnis von Masse zu Volumen für dieselbe Substanz konstant bleibt. Dies ermöglicht es, einen Stoff von einem anderen zu unterscheiden.
Materialien haben einen weiten Bereich von Dichten, die niedrigsten sind die von Gasen, also die Einheit kg / m3 es ist sehr groß und Gramm / Liter oder g / l werden bevorzugt. Andere häufig verwendete Einheiten sind Gramm / Milliliter oder Gramm / Kubikzentimeter.
Das Konzept der Dichte ist besonders nützlich, wenn mit kontinuierlichen Medien wie Flüssigkeiten gearbeitet wird, unabhängig davon, ob es sich um Gase oder Flüssigkeiten handelt..
Gemäß der gegebenen Definition hat die Dichte eine mathematische Formel, die gegeben ist durch:
Wenn die Dichte ρ ist, ist m die Masse und V das Volumen.
Die Dichte eines Objekts kann berechnet werden, wenn seine Masse und sein Volumen zuvor gemessen wurden. Letzteres ist nicht immer einfach, da die Probe unregelmäßig sein kann, es gibt jedoch mehrere Methoden.
Wenn die Probe eine regelmäßige geometrische Form hat, gibt es Formeln, mit denen das Volumen anhand seiner Abmessungen berechnet werden kann. Die Masse kann mit Hilfe einer Waage ermittelt werden.
Wenn das Objekt nicht regelmäßig ist, kann sein Volumen durch Messen des verdrängten Volumens bestimmt werden, indem es vollständig in eine Flüssigkeit wie Wasser getaucht wird..
Hierzu wird ein Messbehälter verwendet, der mit einem exakten Wasservolumen V gefüllt ist1, dann ist das Objekt vollständig eingetaucht und das neue Volumen V wird gemessenzwei. Das Volumen des Objekts entspricht der Differenz V.zwei - V.1.
Um diese Methode anwenden zu können, darf sich die Probensubstanz nicht im Wasser lösen und es muss ein Messbehälter der entsprechenden Größe vorhanden sein..
Das Archimedes-Prinzip kann verwendet werden, um die Dichte einer festen Probe zu bestimmen. Das Prinzip besagt, dass ein Körper, der teilweise oder vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, eine Aufwärtskraft erfährt, die als Schub bezeichnet wird und deren Größe dem Gewicht der Flüssigkeit entspricht, die beim Platzieren des Körpers verdrängt wird.
Um die Dichte eines Objekts nach dem Archimedes-Prinzip zu bestimmen, werden die folgenden Schritte ausgeführt:
Bestimmen Sie die Masse mc des Objekts mit einer Skala.
Füllen Sie einen Behälter mit einer Flüssigkeit, deren Dichte bekannt ist, bei der es sich normalerweise um destilliertes Wasser handelt. Dieser Wert heißt m1.
Tauchen Sie den festen Gegenstand vollständig in den Behälter mit Wasser und achten Sie darauf, dass er die Wände nicht berührt. Es wird beobachtet, dass die Flüssigkeit einen Schub ausübt UND auf dem Festkörper nach oben, und dies wiederum übt nach Newtons drittem Gesetz eine gleich große Reaktion auf das Wasser aus, jedoch in die entgegengesetzte Richtung.
Durch Wiegen des Satzes wird der erhaltene Wert mit der Bezeichnung m erhaltenzwei, wird das des mit Wasser gefüllten Behälters plus dieser Reaktion sein.
Aus der Dichtegleichung können wir das Volumen V des Körpers ausdrücken, das gleich dem Volumen der verdrängten Flüssigkeit ist:
Die Masse der abgelösten Flüssigkeit mF. Es ist einfach:
mF. = mzwei −m1
Deshalb:
Es ist die Dichte wie oben definiert: das Verhältnis der Masse zum Volumen der Probe.
Rufen Sie auch an spezifisches Gewicht, Als Referenz wird die Dichte eines Stoffes gegenüber einem anderen herangezogen. Für Feststoffe und Flüssigkeiten ist diese Referenzsubstanz Wasser mit 4 ° C und 1 atm Druck und für Gase trockene Luft. Es wird berechnet durch:
Relative Dichte = Dichte des Materials / Dichte des Wassers
Sowohl die Dichte des Materials als auch die des Wassers müssen unter den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen gemessen und in den gleichen Einheiten ausgedrückt werden..
Das folgende Bild zeigt die relativen Dichten von Stahl und Holz.
Da die Dichte von Stahl 7800 kg / m beträgt3 und die von Wasser beträgt 1000 kg / m3, Die relative Dichte von Stahl, bezeichnet als sg, ist:
sg = 7800/1000 = 7,8
Die relative Dichte von Holz beträgt seinerseits:
sg = 500/1000 = 0,5
Objekte mit einer relativen Dichte von weniger als 1 schwimmen im Wasser, während Objekte mit einer relativen Dichte von mehr als 1 sinken.
Sie wird anhand des Quotienten zwischen der Masse der Probe und ihrem Volumen einschließlich Poren und Räumen mit Luft berechnet:
Scheinbare Dichte = Masse / Volumen = (Masse Partikel + Masse Luft ) / (Lautstärke Partikel+ Volumen Luft)
Berechnen Sie die Dichte des Korkens, wobei Sie wissen, dass ein Würfel aus diesem Material, der an einer Seite 1,5 cm misst, eine Masse von 1 g hat.
Das Volumen eines Würfels beträgt:
V = ℓ3 = (1,5 cm)3 = 3,375 cm3
Die Aussage gibt an, dass die Masse m des Würfels m = 1 g ist, weshalb Werte in der Dichtegleichung eingesetzt werden:
ρ = m / V = 1 g / 3,375 cm3 = 0,296 g / cm3
Was ist die Masse einer Kugel aus Osmium mit einem Radius von 15 cm?
Ausgehend von der Dichtegleichung:
Die Masse wird gelöscht als:
m = ρ ∙ V.
Es ist notwendig, das Volumen der Kugel zu berechnen, das durch die Formel gegeben ist:
Wobei r der Radius der Kugel ist. Da die Dichte von Osmium 22570 kg / m beträgt3, Es ist bequem, die 15 cm in Metern auszudrücken:
r = 15 cm = 15 × 10−2 m
V = (4/3) π × (15 × 10−2 m)3 = 0,01414 m3
Dieser Wert wird im Abstand für die Masse ersetzt:
m = ρ ∙ V = 22570 kg / m3 × 0,01414 m3 = 319,1 kg
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