Isaalang-alang natin sa artikulo kung paano hanapin ang density, at kung ano ito. Sa disenyo ng maraming mga istraktura at sasakyan, ang isang bilang ng mga pisikal na katangian ay isinasaalang-alang na dapat magkaroon ng isang partikular na materyal. Ang isa sa mga ito ay density.
Misa at volume
Decipher ang kahulugan ng dalawang pisikal na dami na direktang nauugnay dito - ito ay masa at volume. Bago natin sagutin ang tanong kung paano hanapin ang density.
Ang Mas ay isang katangian na naglalarawan sa mga inertial na katangian ng mga katawan at ang kanilang kakayahang magpakita ng grabidad na pagkahumaling sa isa't isa. Ang masa ay sinusukat sa kilo sa SI system.
Ang mga konsepto ng inertial at gravitational mass ay unang ipinakilala sa physics ni Isaac Newton nang bumalangkas ng mga batas ng mechanics at universal gravitation.
Ang Volume ay isang eksklusibong geometric na katangian ng katawan, na kung saan ay sumasalamin sa dami ng bahagi ng espasyong nasasakupan nito. Ang volume ay sinusukat sa cubic units ng haba, halimbawa, sa SI ito ay metro cubed.
Para sa mga katawan ng kilalang hugis(parallelepiped, ball, pyramid) ang halagang ito ay maaaring matukoy ng mga espesyal na formula, para sa mga bagay na may hindi regular na geometric na hugis, ang volume ay tinutukoy sa pamamagitan ng paglubog sa kanila sa isang likido.
Pisikal na dami ng density
Ngayon ay maaari kang direktang pumunta sa sagot sa tanong kung paano hanapin ang density. Ang katangiang ito ay natutukoy sa pamamagitan ng ratio ng body mass sa volume na sinasakop nito, na nakasulat sa matematika tulad ng sumusunod:
ρ=m/V.
Ang pagkakapantay-pantay na ito ay nagpapakita ng mga unit ng ρ (kg/m3). Kaya, ang density, masa at volume ay nauugnay sa pamamagitan ng isang solong pagkakapantay-pantay, at ang halaga ng ρ para sa anumang materyal ay nagpapakita ng dami ng konsentrasyon ng masa nito.
Magbigay tayo ng isang simpleng halimbawa: kung kukuha ka ng mga bolang plastik at bakal na magkapareho ang laki sa iyong kamay, kung gayon ang pangalawa ay magkakaroon ng higit na timbang kaysa sa una. Ang katotohanang ito ay dahil sa mataas na density ng bakal kumpara sa plastic.
Ang isa sa mga pangunahing pagpapakita ng ratio ng mga density sa kalikasan ay ang buoyancy ng mga katawan. Kung ang katawan ay may mas mababang density kaysa sa likido, hindi ito kailanman lulubog dito.
Density of materials
Kapag pinag-uusapan ang density ng ilang mga materyales, ang ibig nilang sabihin ay mga solido. Ang mga gas at likido ay mayroon ding isang tiyak na density, ngunit hindi natin pag-uusapan ang mga ito dito.
Maaaring maging kristal o amorphous ang mga solidong materyales. Ang halaga ng ρ ay nakasalalay sa istraktura, interatomic na distansya, at atomic at molekular na masa ng mga materyales. Halimbawa, ang lahat ng mga metal ay mga kristal, at ang salamin o kahoy ay mayroonamorphous na istraktura. Nasa ibaba ang isang talahanayan ng density ng iba't ibang uri ng kahoy.
Pakitandaan na sa kasong ito ang average na density ay ibinibigay. Sa totoong buhay, ang bawat puno ay may natatanging katangian, kabilang ang mga void, pores, at pagkakaroon ng isang partikular na porsyento ng moisture sa kahoy.
Sa ibaba ay isa pang talahanayan. Sa loob nito, sa g/cm3densidad ng lahat ng purong kemikal na elemento na nasa temperatura ng kuwarto ay ibinibigay.
Makikita sa talahanayan na ang lahat ng elemento ay may densidad na mas malaki kaysa sa tubig. Ang exception ay tatlong metal lamang - lithium, potassium at sodium, na hindi lumulubog, ngunit lumulutang sa ibabaw ng tubig.
Paano sinusukat ang density sa eksperimentong paraan?
Sa katunayan, mayroong dalawang pamamaraan para sa pagtukoy ng katangiang pinag-aaralan. Ang una ay direktang timbangin ang katawan at sukatin ang mga linear na sukat nito.
Kung kumplikado ang geometric na hugis ng katawan, ginagamit ang tinatawag na hydrostatic method.
Ang kakanyahan nito ay ang mga sumusunod: timbangin muna ang katawan sa hangin. Ipagpalagay natin na ang naging timbang ay P1. Pagkatapos nito, ang katawan ay tinimbang sa isang likido na may kilalang density ρl. Hayaang ang bigat ng katawan sa likido ay P2. Kung gayon ang halaga ng density ρ ng materyal na pinag-aaralan ay magiging:
ρ=ρlP1/(P1-P 2).
Ang formula na ito ay maaaring makuha ng bawat mag-aaral sa kanyang sarili kung isasaalang-alang niya ang batas ni Archimedespara sa inilarawang kaso.
Sa kasaysayan, pinaniniwalaan na sa unang pagkakataon ang hydrostatic weighing ay ginamit ng Greek philosopher na si Archimedes upang matukoy ang pekeng gintong korona. Ang unang hydrostatic balances ay naimbento ni Galileo Galilei sa pagtatapos ng ika-16 na siglo. Sa kasalukuyan, ang mga electronic pycnometer at density meter ay malawakang ginagamit upang pang-eksperimentong matukoy ang halaga ng ρ sa mga likido, solid at gas.
Teoretikal na kahulugan ng density
Ang tanong kung paano hanapin ang density sa eksperimentong paraan ay tinalakay sa itaas. Gayunpaman, ang ρ na ito ng isang hindi kilalang materyal ay matatagpuan sa teorya. Upang gawin ito, kinakailangang malaman ang uri ng kristal na sala-sala, ang mga parameter ng sala-sala na ito, pati na rin ang masa ng mga atom na bumubuo nito. Dahil ang anumang elementarya na kristal na sala-sala ay may partikular na geometric na hugis, madaling makahanap ng formula para sa pagtukoy ng volume nito.
Kung ang isang mala-kristal na materyal ay binubuo ng ilang kemikal na elemento, tulad ng mga metal na haluang metal, ang average na density nito ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng sumusunod na simpleng formula:
ρ=∑mi/∑(mi/ρi).
Kung saan ang mi, ρi ay ang mass at density ng i-th component, ayon sa pagkakabanggit.
Kung ang materyal ay may amorphous na istraktura, sa teoryang ito ay hindi posible na tumpak na matukoy ang density nito, at dapat gumamit ng mga eksperimentong diskarte.
