Matapos na makilala ng mga mag-aaral ang konsepto ng masa at dami ng mga sangkap sa pisika, pinag-aaralan nila ang isang mahalagang katangian ng anumang katawan, na tinatawag na density. Ang artikulo sa ibaba ay nakatuon sa halagang ito. Ang mga tanong ng pisikal na kahulugan ng density ay inihayag sa ibaba. Ang density formula ay ibinigay din. Inilarawan ang mga paraan para sa pang-eksperimentong pagsukat nito.
Ang konsepto ng density
Simulan natin ang artikulo sa isang direktang pagtatala ng formula para sa density ng bagay. Mukhang ganito:
ρ=m / V.
Narito ang m ang masa ng itinuturing na katawan. Ito ay ipinahayag sa SI system sa kilo. Sa mga gawain at sa pagsasanay, mahahanap mo rin ang iba pang mga yunit ng pagsukat nito, halimbawa, gramo o tonelada.
Ang simbolo na V sa formula ay tumutukoy sa volume na nagpapakilala sa mga geometric na parameter ng katawan. Sinusukat ito sa SI sa cubic meters, gayunpaman, ginagamit din ang cubic kilometers, liters, milliliters, atbp.
Ang density formula ay nagpapakita kung anong masa ng isang substance ang nilalaman ng isang unitdami. Gamit ang halaga ng ρ, maaaring tantyahin ng isa kung alin sa dalawang katawan ang magkakaroon ng mas malaking timbang na may pantay na volume, o kung alin sa dalawang katawan ang magkakaroon ng mas malaking volume na may pantay na masa. Halimbawa, ang kahoy ay hindi gaanong siksik kaysa sa bakal. Samakatuwid, sa pantay na dami ng mga sangkap na ito, ang masa ng bakal ay higit na lalampas sa parehong halaga para sa isang puno.
Ang konsepto ng relative density
Ang mismong pangalan ng dami na ito ay nagpapahiwatig na ang halaga na pinag-aaralan para sa isang katawan ay ituturing na may kaugnayan sa isang katulad na katangian para sa isa pa. Ang formula para sa relative density ρr ay ganito ang hitsura:
ρr=ρs / ρ0.
Kung saan ang ρs ay ang density ng sinusukat na materyal, ang ρ0 ay ang density kung saan ang value na ρ r ay sinusukat . Malinaw, ang ρr ay walang sukat. Ipinapakita nito kung gaano karaming beses ang sinusukat na substance ay mas siksik kaysa sa napiling pamantayan.
Para sa mga likido at solid, bilang karaniwang ρ0 piliin ang value na ito para sa distilled water sa temperatura na 4 oC. Sa temperaturang ito na ang tubig ay may pinakamataas na density, na isang maginhawang halaga para sa mga kalkulasyon - 1000 kg/m3 o 1 kg/l.
Para sa mga gas system, kaugalian na gumamit ng air density sa atmospheric pressure at temperatura 0 bilang karaniwang oC.
Pag-asa ng density sa presyon at temperatura
Ang pinag-aralan na halaga ay hindi pare-pareho para sa isang partikular na katawan,kung babaguhin mo ang temperatura o panlabas na presyon nito. Gayunpaman, ang mga likido at solid ay hindi mapipigil sa maraming sitwasyon, ibig sabihin, ang kanilang density ay nananatiling pare-pareho habang nagbabago ang presyon at pati na rin ang mga pagbabago sa temperatura.
Ang impluwensya ng presyon ay ipinapakita tulad ng sumusunod: kapag tumaas ito, bumababa ang average na interatomic at intermolecular na mga distansya, na nagpapataas ng bilang ng mga moles ng isang substance sa bawat unit volume. Kaya ang density ay tumataas. Ang isang malinaw na impluwensya ng presyon sa katangiang pinag-aaralan ay sinusunod sa kaso ng mga gas.
Ang temperatura ay may kabaligtaran na epekto ng presyon. Sa pagtaas ng temperatura, ang kinetic energy ng mga particle ng bagay ay tumataas, nagsisimula silang kumilos nang mas aktibo, na humahantong sa pagtaas ng average na distansya sa pagitan nila. Ang huling katotohanan ay humahantong sa pagbaba ng density.
Muli, ang epektong ito ay mas malinaw para sa mga gas kaysa sa mga likido at solid. Mayroong isang pagbubukod sa panuntunang ito - ito ay tubig. Eksperimento na itinatag na sa hanay ng temperatura na 0-4 oС tumataas ang density nito sa pag-init.
Mga magkakatulad at hindi magkakatulad na katawan
Ang density formula na nakasulat sa itaas ay tumutugma sa tinatawag na average ρ para sa kinokonsiderang katawan. Kung maglalaan tayo ng maliit na volume dito, maaaring mag-iba nang malaki ang kinakalkulang halaga na ρi mula sa dating halaga. Ang katotohanang ito ay konektado sa pagkakaroon ng hindi pare-parehong pamamahagi ng masa sa dami. Sa kasong ito, ang densityρi ay tinatawag na lokal.
Kung isasaalang-alang ang isyu ng hindi pare-parehong pamamahagi ng bagay, tila kawili-wiling linawin ang isang punto. Kapag sinimulan nating isaalang-alang ang isang elementarya na dami na malapit sa mga atomic na kaliskis, ang konsepto ng medium na pagpapatuloy ay nilabag, na nangangahulugang walang saysay na gamitin ang katangian ng lokal na density. Alam na halos ang buong masa ng isang atom ay puro sa nucleus nito, na ang radius ay humigit-kumulang 10-13 metro. Ang density ng core ay tinatantya ng isang malaking figure. Ito ay 2, 31017 kg/m3.
Pagsukat ng density
Ipinakita sa itaas na alinsunod sa formula, ang density ay katumbas ng ratio ng masa sa volume. Ang katotohanang ito ay nagpapahintulot sa amin na matukoy ang tinukoy na katangian sa pamamagitan lamang ng pagtimbang sa katawan at pagsukat ng mga geometric na parameter nito.
Kung ang hugis ng katawan ay napakakumplikado, ang unibersal na paraan para sa pagtukoy ng density ay hydrostatic weighing. Ito ay batay sa paggamit ng puwersang Archimedean. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay simple. Ang katawan ay unang tinitimbang sa hangin at pagkatapos ay sa tubig. Ang pagkakaiba sa timbang ay ginagamit upang kalkulahin ang hindi kilalang density. Upang gawin ito, gamitin ang sumusunod na formula:
ρ=ρl P0 / (P0 - P l),
where P0, Pl - bigat ng katawan sa hangin at likido. Alinsunod dito, ang ρl ay ang density ng likido.
Ang paraan ng hydrostatic weighing upang matukoy ang density, ayon sa alamat, ay unang ginamit ng isang pilosopo mula sa SyracuseArchimedes. Nagawa niyang, nang hindi nilalabag ang pisikal na integridad ng korona, upang matukoy na hindi lamang ginto, kundi pati na rin ang iba pang hindi gaanong siksik na mga metal ang ginamit sa paggawa nito.
