Betydningen af ​​Density

Tæthed er et grundlæggende koncept inden for fysik og teknik. Ikke kun er det tæt knyttet til massen af ​​en genstand, men densitet er også centralt for at bestemme, om noget vil flyde, når det placeres på overfladen af ​​en væske. Selv om tætheden måske ikke er vigtig på samme måde som de grundlæggende kræfter, er det stadig en af ​​de vigtigste ting, du kan vide om et stof.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Tæthed defineres som ρ = m ÷ V, hvor ρ er tæthed, m er masse og V er volumen. Tætheden er vigtig, når du arbejder ud, hvis noget flyder i vand, og det kan også være nyttigt til at beregne massen af ​​et bestemt volumen af ​​et stof.

Hvad er tæthed?

Tæthed er masse af et stof pr. enhedsvolumen. I form af en ligning betyder dette:

ρ = m ÷ V

Det græske bogstav rho, ρ, er traditionelt brugt til at repræsentere tæthed; m er massen; og V er volumenet. Densitetenheder er kg pr. Kubikmeter, eller noget der svarer til dette i andre enheder som pund pr. Kubikmeter.

Vand er et godt eksempel på tæthed, fordi den ved daglig temperatur er tæt på 1.000 kg /kubikmeter eller 1 g /kubikcentimeter. Rustfrit stål har på den anden side en tæthed på 8.000 kg /kubikmeter. Dette passer til hverdagens oplevelse, fordi en blok af rustfrit stål er tungere end en lige stor blok vand.

Du kan ændre tætheden af ​​noget ved at komprimere det i volumen (dvs. reducere lydstyrken) eller stigende mængden af ​​masse inden for samme volumen.

Tæthed i almindelig

Selv om tæthed normalt refererer til masse pr. enhed volumen, kan termen i nogle situationer anvendes forskelligt. For eksempel er "antal tæthed" af objekter antallet af, hvad det er, du tæller inden for en volumenenhed. Ladningstætheden er mængden af ​​elektrisk ladning pr. Volumenmængde. Befolkningstæthed anvendes også som et mål for antallet af personer pr. Arealareal eller -volumen. Generelt betyder tæthed mængden af ​​noget inden for en vis mængde plads.

Tæthedenes betydning: Opdrift

Tæthed har åbenbar betydning, når det kommer til opdrift af objekter. I det store og hele, hvis noget er tættere end vand (med en tæthed over 1000 kg /kubikmeter) vil det synke, men hvis noget har en lavere densitet end vand, vil det flyde.

Mere teknisk vil noget begynde at flyde, når vægten af ​​vandet fortrænger (på grund af overfladeområdet, der kommer i kontakt med vandet og hvor langt det skubber vandet ned), svarer det til objektets vægt, men hvis det aldrig sker, vil det synke. Hvis objektet er tættere end vand (for eksempel en blok af stål), vægten af ​​vandet det fortrænger, kan aldrig matche objektets vægt, så det vil fortsætte med at synke.

Aluminium er en god eksempel. Det er tættere end vand, men et stykke aluminiumsfolie strækkes ud på vandet på grund af det store overfladeareal, der kommer i kontakt med vandet. Men hvis du ruller den samme mængde folie op i en bold, bliver overfladen i kontakt med vandet meget mindre, og massen er koncentreret over den, så den større tæthed af aluminium vinder ud og folien synker. Derfor bliver både af tættere materialer end vand flydende, selv om en enkelt blok af materialet vil synke: Hele strukturen har en lavere densitet end blokken, fordi den også indeholder meget luft eller mindre tæt materiale.

Forskellen i massefylde er også hvorfor olie flyder på overflade af vand. Tætheden af ​​olier spænder fra omkring 0,91 til 0,93 g pr. Kubikcentimeter, lige under densiteten af ​​vand. Du kan udføre mange eksperimenter på dette enkle grundlag, hvilket viser, at mere tætte væsker synker til bunden af ​​en beholder vand, mens mindre tætte væsker vil flyde.

Betydningen af ​​massefylde: Beregning af masse

Da massefylde og masse er så nært beslægtede, kan du nemt beregne massen af ​​en bestemt mængde af et stof, forudsat at du kender dens densitet og indholdets volumen. Dette kan være nyttigt i teknik og andre applikationer. Brug den simple formel:

m = ρ × V

For at udarbejde stoffets masse. For eksempel, ved at bruge tætheden af ​​stål citeret tidligere, har 0,5 kubikmeter stål en masse på:

m = ρ × V = 8.000 kg /kubikmeter × 0,5 kubikmeter = 4.000 kg

Dette er nyttigt i mange forskellige situationer. Hvis du for eksempel ved, hvor meget plads der er i en varevogn, og hvad den maksimale sikre belastning, som vanen kan bære, kan du finde ud af om det er sikkert at fylde det med et bestemt materiale. Du kunne også bruge ρ = m ÷ V-versionen af ​​ligningen til at finde ud af, hvad det tætteste materiale du sikkert kunne transportere er.