Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Sådan beregnes tæthed, volumen og masse

Tæthed (D) er en mængde defineret som masse (m) pr. Volumenmængde (v): D = m ÷ v. Da disse tre mængder er relaterede, kan du finde en af dem hvis du kender de to andre. Dette er mere nyttigt end det lyder, fordi tæthed ofte er en kendt mængde, som du kan kigge op, forudsat at du kender materialets sammensætning. Beregninger er ligetil for faste objekter, men tingene bliver mere komplicerede for væsker, hvis tæthed ændrer sig med temperatur og for gasser, for hvilke tæthed er afhængig af temperatur og tryk.

Brug konsistente enheder

Ligningen vedrørende massefylde og volumen er ligetil og giver dig mulighed for at beregne materialets massefylde, hvis du måler dens masse og volumen. Den eneste advarsel er, at du skal foretage målingerne i samme system. Hvis du for eksempel måler masse i kilo, skal du måle volumen i kubikmeter, og hvis du måler volumen i kvart, skal du måle masse i pund. De tre systemer, du sandsynligvis vil bruge, er CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilogram, sekunder) og British Imperial. De mest anvendte enheder til tætheder i disse tre systemer er:

  • CGS - gram /kubikcentimeter eller gram /milliliter

  • MKS - kilogram /kubikmeter

  • Britiske pund /kubikmeter


    Tæthedsberegninger

    Eksempel: Antag at du har et bæger fyldt med en mystisk vandig opløsning. Beregning af dens densitet og sammenligning med det med rent vand kan hjælpe med at bestemme dets sammensætning.

    Du beregner opløsningens volumen ved at måle begerets dimensioner og væskeniveauet og finde 355 ml . Da en milliliter er en kubikcentimeter, skal du finde massen i gram. Du finder, at det er 372 gm. Tætheden er så 372 g /355 ml = 1,05 g /ml. Det er bare lidt tættere end rent vand (1 g /ml), så uanset hvad der er opløst i vandet, er lavkoncentrationen.

    Eksempel: Du finder en stor sten med en groft sfærisk form og vil vide dens sammensætning. Find dens densitet kan hjælpe dig med at bestemme det.

    Beregn volumenet af klippen ved at måle diameteren og dividere med 2 for at finde sin radius (r). En sfære er 4 /3πr 3, så hvis klippen har en radius på 10 inches, er dens rumfang 418,67 kubik inches. Konverter til cubic feet ved at multiplicere med 0.00057. Resultatet er 0.239 kubikmeter. Hvis stenen vejer 40 pund, er dens densitet 40 pund /0,239 ft 3 = 167. 36 pund /ft 3. Dette er meget tæt på tætheden af ​​granit, så der er en god chance for, at klippen er solid granit.

    Brug af tæthedstabeller

    Hvis du har et objekt lavet af et kendt materiale, kan du se op dens tæthed i et bord. Disse oplysninger giver dig mulighed for at beregne dets volumen ved at veje det. Hvis du allerede kender dens lydstyrke, kan du beregne dens masse. Alt du skal gøre er at omarrangere densitetsligningen for at udtrykke det ønskede parameter i forhold til de to andre.

    Eksempel: Antag at du har en guld statue, og du vil finde sit volumen.

    D = m ÷ v, så v = m ÷ D

    Du finder statuen vejer 2 kg. I et bord finder du densiteten af ​​guld til omkring 19.300 kg /m 3. Plugging i tal finder du volumenet er 2 kg ÷ 19.300 kg /m 3 = 0,0001 m 3 eller ca. en tiendedel liter.

    Eksempel: Hvor meget koster en milliliter kviksølvvejning

    D = m ÷ v, så m = D ÷ v

    Tyktholdigheden er 13,6 g /ml, så et volumen på 1 ml har en masse på 13,6 gram.