Innehåll
Densitet (D) är en kvantitet definierad som massa (m) per volym (v): D = m ÷ v. Eftersom dessa tre kvantiteter är relaterade kan du hitta en av dem om du känner till de andra två. Detta är mer användbart än det låter eftersom täthet ofta är en känd mängd som du kan slå upp, förutsatt att du vet materialets sammansättning. Beräkningar är enkla för fasta föremål, men saker blir mer komplicerade för vätskor, vars densitet ändras med temperaturen, och för gaser, för vilka densiteten är beroende av temperatur och tryck.
Använd konsekventa enheter
Ekvationen som rör densitet, massa och volym är enkel och gör att du kan beräkna materialets densitet om du mäter dess massa och volym. Den enda varning är att du måste göra mätningarna i samma system. Om du till exempel mäter massa i kilogram, bör du mäta volymen i kubikmeter, och om du mäter volymen i liter bör du mäta massan i kilo. De tre system som du sannolikt kommer att använda är CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilogram, sekunder) och British Imperial. De mest använda enheterna för densitet i dessa tre system är:
Densitetsberäkningar
Exempel: Anta att du har en bägare full av en mystisk vattenlösning. Att beräkna dess densitet och jämföra det med rent vatten kan hjälpa till att bestämma dess sammansättning.
Du beräknar lösningens volym genom att mäta bägarens dimensioner och vätskenivån och finner att den är 355 ml. Eftersom en milliliter är en kubikcentimeter, bör du hitta massan i gram. Du upptäcker att det är 372 g. Densiteten är då 372 g ÷ 355 ml = 1,05 g / ml. Det är bara lite tätare än rent vatten (1 g / ml), så vad som är löst i vattnet är i en låg koncentration.
Exempel: Du hittar en stor sten med en grov sfärisk form och vill veta dess sammansättning. Att hitta densiteten kan hjälpa dig att fastställa det.
Beräkna bergets volym genom att mäta dess diameter och dela med 2 för att hitta dess radie (r). Volymen för en sfär är 4 / 3πr3, så om berget har en radie på 10 tum, är dess volym 418,67 kubik tum. Konvertera till kubikfot genom att multiplicera med 0.00057. Resultatet är 0,239 kubikfot. Om berget väger 40 kilo är densiteten 40 £ / 0,239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Detta är mycket nära granitens täthet, så det är en god chans att berget är fast granit.
Använda täthetstabeller
Om du har ett föremål gjorda av ett känt material kan du slå upp densiteten i en tabell. Denna information låter dig beräkna volymen genom att väga den. Om du redan vet dess volym kan du beräkna dess massa. Allt du behöver göra är att ordna om densitetsekvationen för att uttrycka den parameter du vill ha i termer av de andra två.
Exempel: Anta att du har en guldstaty och att du vill hitta dess volym.
D = m ÷ v, så v = m ÷ D
Du tycker att statyn väger 2 kg. I en tabell ser du att guldens densitet är cirka 19 300 kg / m3. Om du ansluter i siffror hittar du volymen till 2 kg ÷ 19 300 kg / m3 = 0,0001 m3 eller ungefär en tiondel av en liter.
Exempel: Hur mycket väger en milliliter kvicksilver?
D = m ÷ v, så m = Dv
Kvicksilverens densitet är 13,6 g / ml, så en volym på 1 ml har en massa av 13,6 gram.