Sådan beregnes densitet ved vandfortrængning

Archimedes opstod metoden til at finde densitet ved hjælp af vandfortrængning. Én historie om hans opdagelse involverer kongens guldkrone, en muligvis larcenøs juveler og et badekar. Sandt eller ej, historien overlever i en eller anden version på grund af vigtigheden af Archimedes 'opdagelse snarere end om juveleren virkelig forsøgte at snyde kongen.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Beregning af densitet bruger formlen D \u003d m ÷ v, hvor D betyder densitet, m betyder masse og v betyder volumen. Find masse ved hjælp af en balanceskala, og brug vandfortrængning til at finde volumen af uregelmæssige genstande. Vandfortrængning fungerer, fordi mængden af vand, der forskydes af en genstand nedsænket i vand, er lig med objektets volumen. Hvis en genstand nedsænket i en gradueret cylinder hæver vandstanden fra 40 ml til 90 ml, er volumenændringen på 50 ml lig med volumen på objektet i kubikcentimeter.
Forståelse af densitet

Alt stof har masse og tager plads. Tæthed, en beregnet værdi, måler stofmængden i et rum. For at beregne tætheden af et materiale skal du finde objektets masse og volumen. Beregn objektets tæthed ved hjælp af formeltætheden er lig med masse divideret med volumen, D \u003d m ÷ v.
Finde masse

At finde masse kræver brug af en balance skala. De fleste masseskalaer afbalancerer det ukendte objekt mod en kendt masse. Eksempler inkluderer tredobbeltbalancer og ægte vægte, ligesom den klassiske skala, der ses i et assaykontor. Elektroniske skalaer kan også indstilles som masseskalaer. Badevægte måles bortset fra mangler den krævede nøjagtighed og måler vægt og ikke masse. Masse måler stofmængden i et objekt, mens vægten måler tyngdekraften på en objekts masse.
Finde volumen

Finde volumen af regelmæssige geometriske objekter bruger standardformler. Volumenet af en kasse er lig med længde gange bredde gange højde, f.eks. Ikke alle objekter passer dog til en formel. For disse uregelmæssigt formede genstande skal du bruge metoden til vandfortrængning til at finde objektets volumen.

Vandfortrængning bruger en bestemt egenskab af vand: 1 ml (forkortet ml) vand optager 1 kubikcentimeter (cm < sup> 3) plads eller volumen, når vandet er ved standardtemperatur (0 ° C) og tryk (1 atmosfære). Et objekt, der er helt nedsænket i vand, forskyder eller udligner et volumen vand svarende til objektets volumen. Så hvis en genstand fortrænger 62 ml vand, svarer objektets volumen til 62 cm ^3.

Metoder til anvendelse af vandfortrængning for at finde volumen kræver at dyppe objektet ned i en kendt vandmængde og måle ændringen i vandstand. Hvis objektet passer ind i en gradueret cylinder eller et målekop, kan du læse målingen direkte. Hvis vandstanden starter ved 40 ml og skifter til 90 ml efter neddykket genstand, svarer objektets volumen til den endelige vandmængde (90 ml) minus initial vandmængde (40 ml) eller 50 ml.

Hvis objektet ikke passer ind i en gradueret cylinder eller målekop, kan du måle mængden af forskudt vand på forskellige måder. En metode kræver, at en skål placeres i en bakke eller en større skål. Den inderste skål skal være stor nok til, at genstanden kan nedsænkes helt. Fyld den indre skål helt fuld af vand. Skub forsigtigt objektet ind i skålen uden at skabe bølger eller sprøjte, så det fordrevne vand spildes i den større skål eller bakke. Fjern den inderste skål meget omhyggeligt, så der ikke spildes ekstra vand. Mål derefter vandmængden i den større skål. Dette volumen svarer til objektets volumen.

En anden, måske mere praktisk metode, bruger også en skål. Skålen skal være stor nok til, at genstanden kan nedsænkes fuldstændigt uden at løbe over. Start med at fylde skålen med tilstrækkeligt vand til at dække genstanden helt. Før vandet tilføjes, skal du markere vandlinjen i skålen. Ligesom den graduerede cylinder markerer dette den indledende mængde vand. Tilføj derefter objektet, og vær sikker på, at objektet er helt dækket af vand. Marker denne vandledning på skålen. Fjern nu objektet forsigtigt fra vandet.

På dette tidspunkt skal ændringen i vandmængde bestemmes. En metode måler den mængde vand, der kræves for at hæve vandstanden fra den indledende volumenlinie til den endelige volumenlinie. Dette volumen er lig med objektets volumen. En anden metode måler den mængde vand, der bruges til at fylde skålen til den første linje, og måler derefter den mængde vand, der kræves for at fylde skålen til den anden linje. Brug af formelens endelige lydstyrke minus startvolumen (v _{f - v i) giver objektets volumen. Hvis det oprindelige volumen af vand er lig med 900 ml vand, og det endelige volumen af vand er 1.250 ml, er objektets volumen 1250 - 900 \u003d 350 ml, hvilket betyder, at objektets volumen er lig med 350 cm ^{3.
Finding af densitet -}}

Når du har målt massen og volumen på et objekt, kræver det at finde densiteten, at målingerne placeres i densitetsformlen D \u003d m ÷ v. Hvis den målte masse for eksempel er lig med 875 g og det målte volumen svarer til 350 cm ^{3, så bliver densitetsformlen D \u003d 875 ÷ 350 \u003d 2,50 gram pr. kubikcentimeter, normalt skrevet som 2,50 g /cm 3.}