Sa është dendësia e lëngut? Përcaktimi i dendësisë së substancave

Si ndodh që trupat që zënë të njëjtin vëllim në hapësirë ​​mund të kenë masa të ndryshme? Gjithçka ka të bëjë me densitetin e tyre. Me këtë koncept njihemi tashmë në klasën e 7-të, në vitin e parë të mësimit të fizikës në shkollë. Është një koncept fizik bazë që mund të hapë MKT (teoria kinetike molekulare) për një person jo vetëm në një kurs fizikë, por edhe në kimi. Me ndihmën e tij, një person mund të karakterizojë çdo substancë, qoftë ujë, dru, plumb apo ajër.

Llojet e densitetit

Pra, kjo është një sasi skalare që është e barabartë me raportin e masës së substancës në studim me vëllimin e saj, domethënë mund të quhet edhe graviteti specifik. Shënohet me shkronjën greke "ρ" (lexohet si "rho"), për të mos u ngatërruar me "p" - kjo shkronjë zakonisht përdoret për të treguar presionin.

Si të gjeni densitetin në fizikë? Përdorni formulën e densitetit: ρ = m/V

Kjo vlerë mund të matet në g/l, g/m3 dhe në përgjithësi në çdo njësi që lidhet me masën dhe vëllimin. Cila është njësia e densitetit SI? ρ = [kg/m3]. Shndërrimi ndërmjet këtyre njësive kryhet nëpërmjet veprimeve elementare matematikore. Megjithatë aplikim më të madh ka saktësisht njësinë matëse SI.

Përveç formulës standarde, e përdorur vetëm për lëndët e ngurta, ekziston edhe një formulë për gazin në kushte normale (n.s.).

ρ (gaz) = M/Vm

M është masa molare e gazit [g/mol], Vm është vëllimi molar i gazit (në kushte normale kjo vlerë është 22,4 l/mol).

Për të përcaktuar më plotësisht këtë koncept, ia vlen të sqarohet saktësisht se çfarë sasie nënkuptohet.

• Dendësia e trupave homogjenë është pikërisht raporti i masës së një trupi me vëllimin e tij.
• Ekziston edhe koncepti i "dendësisë së substancës", domethënë dendësia e një trupi johomogjen homogjen ose të shpërndarë në mënyrë uniforme, i përbërë nga kjo substancë. Kjo vlerë është konstante. Ka tabela (të cilat ndoshta i keni përdorur në mësimet e fizikës) që përmbajnë vlera për substanca të ndryshme të ngurta, të lëngshme dhe të gazta. Pra, kjo shifër për ujin është 1000 kg/m3. Duke ditur këtë vlerë dhe, për shembull, vëllimin e banjës, mund të përcaktojmë masën e ujit që do të futet në të duke zëvendësuar vlerat e njohura në formën e mësipërme.
• Megjithatë, jo të gjitha substancat janë homogjene. Për njerëz të tillë, u krijua termi "dendësia mesatare e trupit". Për të nxjerrë këtë vlerë, është e nevojshme të zbulohet ρ i secilit përbërës të një substance të caktuar veçmas dhe të llogaritet vlera mesatare.

Trupat poroz dhe të grimcuar, ndër të tjera, kanë:

• Dendësia e vërtetë, e cila përcaktohet pa marrë parasysh zbrazëtitë në strukturë.
• Dendësia specifike (e dukshme), e cila mund të llogaritet duke pjesëtuar masën e një lënde me të gjithë vëllimin që ajo zë.

Këto dy sasi lidhen me njëra-tjetrën nga koeficienti i porozitetit - raporti i vëllimit të zbrazëtirave (poreve) me vëllimin e përgjithshëm të trupit në studim.

Dendësia e substancave mund të varet nga një sërë faktorësh, dhe disa prej tyre mund të rrisin njëkohësisht këtë vlerë për disa substanca dhe ta ulin atë për të tjerët. Për shembull, në temperatura të ulëta kjo vlerë zakonisht rritet, megjithatë, ka një numër substancash, dendësia e të cilave sillet në mënyrë anormale në një interval të caktuar temperaturash. Këto substanca përfshijnë gizën, ujin dhe bronzin (një aliazh bakri dhe kallaji).

Për shembull, ρ i ujit ka vlerën e tij më të lartë në një temperaturë prej 4 °C, dhe më pas në lidhje me këtë vlerë mund të ndryshojë si gjatë ngrohjes ashtu edhe ftohjes.

Vlen gjithashtu të thuhet se kur një substancë kalon nga një mjedis në tjetrin (ngurtë-lëng-gaz), pra kur ndryshon gjendja e grumbullimit, ρ ndryshon edhe vlerën e saj dhe e bën këtë në kërcime: rritet gjatë kalimit nga gaz në lëng dhe gjatë kristalizimit të lëngut . Megjithatë, ka edhe një sërë përjashtimesh këtu. Për shembull, bismut dhe silic kanë vlerë e vogël kur forcohet. Fakt interesant: Kur uji kristalizohet, pra kur shndërrohet në akull, edhe zvogëlon performancën e tij dhe për këtë arsye akulli nuk zhytet në ujë.

Si të llogarisim lehtësisht dendësinë e trupave të ndryshëm

Do të na duhen pajisjet e mëposhtme:

• Peshorja.
• Centimetri (matje), nëse trupi në studim është në gjendje të ngurtë grumbullimi.
• Balonë vëllimore, nëse substanca që testohet është e lëngshme.

Për të filluar, ne matim vëllimin e trupit në studim duke përdorur një centimetër ose balonë vëllimore. Në rastin e lëngut, thjesht shikojmë shkallën ekzistuese dhe shkruajmë rezultatin. Për tra druri formë kubike, në përputhje me rrethanat, do të jetë e barabartë me vlerën e anës së ngritur në fuqinë e tretë. Pasi të keni matur vëllimin, vendosni trupin në studim në peshore dhe shkruani vlerën e masës. E rëndësishme! Nëse jeni duke ekzaminuar një lëng, mos harroni të merrni parasysh masën e enës në të cilën derdhet substanca që ekzaminohet. Ne zëvendësojmë vlerat e marra eksperimentalisht në formulën e përshkruar më sipër dhe llogarisim treguesin e dëshiruar.

Duhet thënë se ky tregues për gazra të ndryshëm është shumë më i vështirë për t'u llogaritur pa instrumente speciale, prandaj, nëse keni nevojë për vlerat e tyre, është më mirë të përdorni vlera të gatshme nga tabela e densitetit të substancave.

Gjithashtu, instrumente speciale përdoren për të matur këtë vlerë:

• Piknometri tregon densitetin e vërtetë.
• Hidrometri është krijuar për të matur këtë tregues në lëngje.
• Stërvitja e Kaczynskit dhe ajo e Seidelman janë pajisje me të cilat ekzaminohen dherat.
• Një matës i densitetit të dridhjeve përdoret për të matur një sasi të caktuar të lëngjeve dhe gazeve të ndryshme nën presion.

Udhëzimet

Duke ditur dy vlerat e mësipërme, mund të shkruani formulën për llogaritjen e densitetit substancave: dendësia = masë / vëllim, pra vlera e dëshiruar. Shembull. Dihet se një tufë akulli me vëllim 2 metra kub peshon 1800 kg. Gjeni dendësinë e akullit. Zgjidhja: dendësia është 1800 kg/2 metra në kub, duke rezultuar në 900 kg pjesëtuar me kub. Ndonjëherë ju duhet të konvertoni njësitë e densitetit në njëra-tjetrën. Për të mos u ngatërruar, duhet të mbani mend: 1 g/cm3 kubik është i barabartë me 1000 kg/m3 kubik. Shembull: 5,6 g/cm3 në kubik është e barabartë me 5,6*1000 = 5600 kg/m3 në kub.

Uji, si çdo lëng, nuk mund të peshohet gjithmonë në peshore. Por zbulojeni masë mund të jetë e nevojshme si në disa industri ashtu edhe në situata të zakonshme të përditshme, nga llogaritja e rezervuarëve deri te vendosja e sasisë së rezervës ujë mund ta merrni me vete me kajak ose gomone. Për të llogaritur masë ujë ose ndonjë lëng i vendosur në një vëllim të caktuar, para së gjithash duhet të dini densitetin e tij.

Do t'ju duhet

• Enë matëse
• Vizitor, matës shirit ose ndonjë pajisje tjetër matës
• Enë për derdhjen e ujit

Udhëzimet

Nëse keni nevojë për të llogaritur masë ujë në një enë të vogël, kjo mund të bëhet duke përdorur peshore të zakonshme. Së pari peshoni enën së bashku me. Më pas derdhni ujin në një enë tjetër. Pas kësaj, peshoni enën e zbrazët. Zbrit nga një enë plot masë bosh. Kjo do të përmbahet në anije ujë. Në këtë mënyrë mundeni masë jo vetëm të lëngshme, por edhe me shumicë, nëse është e mundur t'i derdhni në një enë tjetër. Kjo metodë ndonjëherë mund të vërehet ende në disa dyqane ku nuk ka pajisje. Shitësi fillimisht peshon kavanozin ose shishen bosh, pastaj e mbush me salcë kosi, e peshon përsëri, përcakton peshën e salcës së thartë dhe vetëm pas kësaj llogarit koston e saj.

Për të përcaktuar masë ujë në një anije që nuk mund të peshohet, duhet të dini dy parametra - ujë(ose ndonjë lëng tjetër) dhe vëllimin e enës. Dendësia ujëështë 1 g/ml. Dendësia e një lëngu tjetër mund të gjendet në një tabelë të veçantë, e cila zakonisht gjendet në librat e referencës.

Nese jo vegla matëse, në të cilën mund të derdhni ujë, llogaritni vëllimin e enës në të cilën ndodhet. Vëllimi është gjithmonë i barabartë me produktin e sipërfaqes së bazës dhe lartësisë, dhe me enë me formë konstante zakonisht nuk ka probleme. Vëllimi ujë në kavanoz do të jetë e barabartë me sipërfaqen e bazës së rrumbullakët nga lartësia e mbushur me ujë. Duke shumëzuar dendësinë? për vëllim ujë V, ju do të merrni masë ujë m: m=?*V.

Video mbi temën

shënim

Ju mund ta përcaktoni masën duke ditur sasinë e ujit dhe masën molare të tij. Masa molare e ujit është 18 sepse përbëhet nga masa molare e 2 atomeve të hidrogjenit dhe 1 atomit të oksigjenit. MH2O = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, ku m është masa e ujit, n është sasia, M është masa molare.

Të gjitha substancat kanë një densitet të caktuar. Në varësi të vëllimit të zënë dhe masës së dhënë, llogaritet dendësia. Gjendet në bazë të të dhënave eksperimentale dhe transformimeve numerike. Për më tepër, dendësia varet nga shumë faktorë të ndryshëm, për shkak të të cilëve ndryshon vlera e tij konstante.

Udhëzimet

Imagjinoni që ju jepet një enë e mbushur deri në buzë me ujë. Problemi kërkon gjetjen e densitetit të ujit pa e ditur as masën, as vëllimin. Për të llogaritur densitetin, të dy parametrat duhet të gjenden në mënyrë eksperimentale. Filloni duke përcaktuar masën.
Merrni enën dhe vendoseni në peshore. Më pas derdhni ujin prej tij dhe më pas vendoseni enën përsëri në të njëjtën shkallë. Krahasoni rezultatet e matjes dhe merrni një formulë për gjetjen e masës së ujit:
mob.- mс.=mв., ku mob. - masa e enës me ujë (masa totale), mс - masa e enës pa ujë.
Gjëja e dytë që duhet të gjeni është uji. Hidheni ujin në një enë matëse, më pas përdorni peshoren në të për të përcaktuar vëllimin e ujit që përmban ena. Vetëm pas kësaj, përdorni formulën për të gjetur densitetin e ujit:
ρ=m/V
Ky eksperiment mund të përcaktojë vetëm përafërsisht densitetin e ujit. Megjithatë, nën ndikimin e disa faktorëve mund. Njihuni me më të rëndësishmit nga këta faktorë.

Në temperaturën e ujit t=4 °C uji ka dendësi ρ=1000 kg/m^3 ose 1 g/cm^3. Ndërsa ndryshon, ndryshon edhe dendësia. Përveç kësaj, faktorët që ndikojnë në densitet

Le të vendosim cilindra prej hekuri dhe alumini me të njëjtin vëllim në peshore. Është prishur ekuilibri i peshores. Pse?

Mosekuilibri do të thotë që masat e trupave nuk janë të njëjta. Masa e cilindrit të hekurit është më e madhe se masa e cilindrit të aluminit. Por vëllimet e cilindrave janë të barabartë. Kjo do të thotë se një njësi vëllimi (1 cm3 ose 1 m3) hekuri ka një masë më të madhe se alumini.

Masa e një lënde që përmbahet në një njësi vëllimi quhet dendësia e lëndës.

Për të gjetur dendësinë, duhet të ndani masën e një lënde me vëllimin e saj. Dendësia tregohet me shkronjën greke ρ (ro). Pastaj

dendësia = masë/vëllim,

ρ = m/V .

Njësia SI e densitetit është 1 kg/m3. Dendësitë substanca të ndryshme të përcaktuara eksperimentalisht dhe të paraqitura në tabelë:

Si e kuptojmë se dendësia e ujit është ρ = 1000 kg/m3? Përgjigja për këtë pyetje vjen nga formula. Masa e ujit në vëllim V= 1 m 3 është e barabartë me m= 1000 kg.

Nga formula e dendësisë, masa e një lënde

m = ρ V.

Nga dy trupa me vëllim të barabartë, trupi me densitet më të madh të materies ka masën më të madhe.

Duke krahasuar dendësinë e hekurit ρ f = 7800 kg/m 3 dhe aluminit ρ al = 2700 kg/m 3, kuptojmë pse në eksperiment masa e një cilindri hekuri doli të ishte më e madhe se masa e një cilindri alumini të të njëjtin vëllim.

Nëse vëllimi i një trupi matet në cm 3, atëherë për të përcaktuar masën e trupit është e përshtatshme të përdoret vlera e densitetit ρ, e shprehur në g/cm 3.

Le të konvertojmë, për shembull, densitetin e ujit nga kg/m3 në g/cm3:

ρ in = 1000 kg/m 3 = 1000 \(\frac(1000~g)(1000000~cm^(3))\) = 1 g/cm3.

Pra, vlera numerike e densitetit të çdo substance, e shprehur në g/cm 3, është 1000 herë më e vogël se vlera e saj numerike e shprehur në kg/m 3.

Formula e dendësisë së substancës ρ = m/V përdoret për trupat homogjenë, pra për trupat që përbëhen nga një substancë. Këto janë trupa që nuk kanë zgavra ajri ose nuk përmbajnë papastërti të substancave të tjera. Pastërtia e substancës gjykohet nga dendësia e matur. A ka, për shembull, ndonjë metal të lirë të shtuar brenda një shufre ari?

Si rregull, një substancë në gjendje të ngurtë ka një densitet më të madh se në gjendjen e lëngshme. Përjashtim nga ky rregull bëjnë akulli dhe uji, i përbërë nga molekula H 2 O. Dendësia e akullit është ρ = 900 kg 3, dendësia e ujit është ρ = 1000 kg 3. Dendësia e akullit është më e vogël se dendësia e ujit, gjë që tregon një paketim më pak të dendur të molekulave (d.m.th., distanca më të mëdha ndërmjet tyre) në gjendjen e ngurtë të substancës (akulli) sesa në gjendjen e lëngshme (uji). Në të ardhmen do të hasni në anomali (anomali) të tjera shumë interesante në vetitë e ujit.

Dendësia mesatare Toka është afërsisht 5,5 g/cm 3 . Ky dhe fakte të tjera të njohura për shkencën na lejuan të nxjerrim disa përfundime rreth strukturës së Tokës. Trashësia mesatare e kores së tokës është rreth 33 km. Korja e tokës është e përbërë kryesisht nga dheu dhe shkëmbinj. Dendësia mesatare e kores së tokës është 2.7 g/cm 3, dhe dendësia e shkëmbinjve që shtrihen direkt nën kores së tokës, - 3,3 g/cm 3 . Por të dyja këto vlera janë më pak se 5.5 g/cm 3, pra më pak se dendësia mesatare e Tokës. Nga kjo rrjedh se dendësia e materies që ndodhet në thellësi të globit është më e madhe se dendësia mesatare e Tokës. Shkencëtarët sugjerojnë se në qendër të Tokës dendësia e substancës arrin 11.5 g/cm 3, domethënë i afrohet densitetit të plumbit.

Dendësia mesatare e indeve të trupit të njeriut është 1036 kg/m3, dendësia e gjakut (në t= 20 °C) - 1050 kg/m3.

Druri ka një densitet të ulët (2 herë më pak se tapa) balsa. Prej tij bëhen gomone dhe rripa shpëtimi. Një pemë rritet në Kubë Eshinomena me flokë gjemba, druri i të cilit ka një dendësi 25 herë më të vogël se dendësia e ujit, pra ρ ≈ 0,04 g/cm 3 . Dendësi shumë e lartë e drurit pemë gjarpri. Një pemë fundoset në ujë si një gur.

Më në fund, legjenda e Arkimedit.

Tashmë gjatë jetës së shkencëtarit të famshëm të lashtë grek Arkimedit, u krijuan legjenda për të, arsyeja për të cilat ishin shpikjet e tij që mahnitën bashkëkohësit e tij. Një nga legjendat thotë se mbreti i Sirakuzës Heron II i kërkoi mendimtarit të përcaktonte nëse kurora e tij ishte prej ari të pastër ose nëse argjendari kishte përzier një sasi të konsiderueshme argjendi në të. Sigurisht, kurora duhej të mbetej e paprekur. Nuk ishte e vështirë për Arkimedin të përcaktonte masën e kurorës. Shumë më e vështirë ishte matja e saktë e vëllimit të kurorës për të llogaritur densitetin e metalit nga i cili ishte derdhur dhe për të përcaktuar nëse ishte ari i pastër. Vështirësia ishte se ishte forma e gabuar!

Një ditë, Arkimedi, i zhytur në mendimet për kurorën, po bënte një banjë, ku i lindi një ide e shkëlqyer. Vëllimi i kurorës mund të përcaktohet duke matur vëllimin e ujit të zhvendosur prej tij (ju jeni njohur me këtë metodë të matjes së vëllimit të një trupi me formë të parregullt). Pasi përcaktoi vëllimin e kurorës dhe masën e saj, Arkimedi llogariti densitetin e substancës nga e cila argjendari bëri kurorën.

Siç thotë legjenda, dendësia e substancës së kurorës doli të ishte më e vogël se dendësia e arit të pastër dhe argjendari i pandershëm u kap në mashtrim.

Lexo më shumë

PËRKUFIZIM

Dendësiaështë sasia e substancës për njësi vëllimi të një trupi mesatarisht.

Kjo shumë mund të përcaktohet në mënyra të ndryshme. Nëse po flasim për numrin e grimcave, atëherë flasim për densitetin e grimcave. Kjo vlerë tregohet me shkronjë n. Në SI matet me m -3. Nëse nënkuptojmë masën e një lënde, atëherë shkruani dendësinë e masës. Ajo shënohet me. Në Si matet në kg/m3. Midis dhe n ka një lidhje. Pra, nëse një trup përbëhet nga grimca të të njëjtit lloj, atëherë

= m× n,

Ku m- masa e një grimce.

Dendësia e masës mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Kjo shprehje mund të transformohet në mënyrë që të merret formula për masën për sa i përket vëllimit dhe densitetit:

Tabela 1. Dendësia e disa substancave.

Pavarësisht nga shkalla e ngjeshjes, dendësia e trupave të lëngshëm dhe të ngurtë shtrihet në një gamë shumë të ngushtë vlerash (Tabela 1). Dendësia e gazrave ndryshon brenda kufijve shumë të gjerë. Arsyeja është se si në të ngurta, dhe në lëngje grimcat janë afër njëra-tjetrës. Në këto mjedise, distanca midis grimcave fqinje është e rendit 1 A dhe është e krahasueshme me madhësitë e atomeve dhe molekulave. Për këtë arsye, trupat e ngurtë dhe të lëngët kanë kompresueshmëri shumë të ulët, gjë që përbën diferencën e vogël në densitetin e tyre. Në gazra situata është e ndryshme. Distanca mesatare midis grimcave tejkalon ndjeshëm madhësitë e tyre. Për shembull, për ajrin pranë sipërfaqes së Tokës është 10 2 A. Si rezultat, gazrat kanë kompresueshmëri të lartë dhe dendësia e tyre mund të ndryshojë në një gamë shumë të gjerë.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2