Innehåll
Ett objekts massatäthet, enklare kallas densitet, är dess massa dividerad med dess volym. Densitet representeras vanligtvis av den grekiska bokstaven rho (ρ) och beräknas med bulkdensitetsformeln: ρ = m / V. Här m är massan hos ett objekt och V är dess volym.
I det metriska systemet har tätheten enheter på kg per kubikmeter (kg / m3) eller gram per kubikcentimeter (g / cm)3). I det engelska systemet skulle motsvarigheten vara pund per kubikfot (lb / ft3).
Vad är massa?
Massa är mängden materia i ett objekt, en konstant egenskap som motsvarar motståndet hos objektet mot acceleration. En stenblock har samma massa oavsett om den är på marken, i rymden eller på Jupiter. Vikt används utbytbart med massa på vanligt språk, men i själva verket är de mycket olika.
Vikt är kraften på en massa under påverkan av tyngdkraften och varierar därför med det lokala gravitationsfältet. Så stenblocken har en viss vikt som sitter på jordytan, ingen vikt flyter i rymden och oerhört högre vikt i Jupiters höga tyngdkraft.
Vad är volym?
Volym är mängden utrymme ett objekt upptar, vilket beror på arrangemanget av material. Ett fast block av en plast som heter polystyren kan ha en volym på 50 kubikcentimeter. Om du fyller samma block av polystyren med luftbubblor, expanderar det och du gör Styrofoam, som skulle ha samma massa men en mycket större volym, kanske så mycket som 500 kubikcentimeter.
Nu när du känner till massdensitetsformeln och vilken massa och volym är, har du allt du behöver för att beräkna plastdensiteten.
Beräkna experimentellt
1. Skaffa en bit av plasten. Om kompositionen är enhetlig har en liten bit samma densitet som en stor bit och du kan använda ett mindre prov för enklare mätning. Ett större prov möjliggör emellertid en mer exakt mätning av både massa och volym.
2. Väg provet med balans eller skala. Registrera massan i gram. Om skalan mäter kilo multiplicerar du resultatet med 453,6 g / lb för att konvertera kilo till gram.
3. Mät provets volym. Fyll en stor graderad cylinder med vatten till 500 ml-nivån och dopp provet.
Många plaster är mindre täta än vatten och flyter. Placera i detta fall en tung vikt som en metallmutter i cylinderns botten och tillsätt sedan vatten till 500 ml-nivån. Ta bort vikten och knyt den till plastprovet med en kort trådlängd.
Släpp dem i vattnet så att provet är helt nedsänkt. Volymen av vikten inkluderades när cylindern kalibrerades med vatten på 500 ml-nivån, så vikten påverkar inte mätningen.
Skillnaden mellan de nya och ursprungliga vattennivåerna är objektets volym. Kom ihåg att en milliliter (ml) är lika med en kubikcentimeter (cm)3).
4. Beräkna densitet med bulkdensitetsformeln. För att beräkna provets densitet, dela den uppmätta massan med den uppmätta volymen: ρ = m / V.
Exempel: Beräkna densiteten för LDPE
Om du vill mäta densiteten för LDPE (lågdensitetspolyeten), en vanlig plast som används i hushållsföremål, följ de beskrivna stegen:
Steg 1: Skaffa en bit av plasten. Klipp ut ett prov från ett objekt gjord med LDPE.
Steg 2: Väg provet med balans eller skala. Konvertera kilo till gram vid behov. Om provet väger 0,15 Ib är massan i gram 0,15 kg × 453,6 g / Ib = 68,04 g.
Steg 3: Mät provets volym. Om vattennivån stiger till 574,1 ml när plasten nedsänks i den graderade cylindern är provets volym 574,1 ml - 500 ml = 74,1 ml, eller 74,1 cm3.
Steg 4: Beräkna densitet med bulkdensitetsformeln. Densiteten = massa / volym = 68,04 g / 74,1 cm3 = 0,92 g / cm3.