Átviteli egységek kilogramm / liter kg
Általános információk
A sűrűség olyan tulajdonság, amely meghatározza, hogy a tömeg tömeg mennyisége egységnyi térfogatban. Az SI rendszerben a sűrűséget kg / m³-ben méri, de más egységeket is használnak, például g / cm³, kg / l és mások. A mindennapi életben a leggyakrabban használt két egyenérték: g / cm³ és kg / ml.
Az anyag sűrűségét befolyásoló tényezők
Ugyanazon anyag sűrűsége függ a hőmérséklettől és a nyomástól. Általában minél nagyobb a nyomás, annál tömörebb a molekulák, ami növeli a sűrűséget. A legtöbb esetben a hőmérsékletemelkedés növeli a molekulák közötti távolságot és csökkenti a sűrűséget. Bizonyos esetekben ez a függőség a fordított. A jég sűrűsége például kisebb a víz sűrűségénél, annak ellenére, hogy a jég hidegebb, mint a víz. Ez a jég molekuláris szerkezetével magyarázható. Sok anyag, amikor folyadékról szilárd aggregátumra változik, megváltoztatja a molekulaszerkezetet úgy, hogy a molekulák közötti távolság csökken és a sűrűség növekedjen. A jég képződése során a molekulák egy kristályszerkezetben helyezkednek el, és a köztük lévő távolság növekszik. Ebben az esetben a molekulák közötti vonzás is megváltozik, a sűrűség csökken, és a térfogat nő. Télen nem szabad elfelejteni a jég ezen tulajdonságát - ha a víz a vízcsövekben lefagy, akkor megszakadhat.
Jég úszik a víz és a kevésbé sűrű izopropil alkohol határán, kék színű.
A víz sűrűsége
Ha a tárgy sűrűsége nagyobb, mint a víz sűrűsége, teljesen vízbe merül. A sűrűségű anyagok kisebbek a vízé, ellenkezőleg a felszínre úsznak. Jó példa erre a kisebb sűrűségű jég, mint a víz, amely a víz felszínén egy pohárban lebeg. Gyakran használjuk ezt az anyagot a mindennapi életben. Például hajótestek tervezésénél a víz sűrűségénél nagyobb sűrűségű anyagokat használnak. Mivel a víz sűrűségénél nagyobb sűrűségű anyagok fulladnak, levegő üregei mindig létrejönnek a hajótestben, mivel a levegő sűrűsége jóval kisebb, mint a víz sűrűsége. Másrészt néha szükséges, hogy a tárgy vízbe fújjon - e célból a vízzel nagyobb sűrűségű anyagokat választják ki. Például, ha egy halásznak megfelelő mélységbe merül a könnyű csali, a horgászok egy nagy sűrűségű anyagból - pl.
A folyadékok sűrűségére vonatkozó információkat italok készítésénél is használják. A többrétegű koktélok különböző sűrűségű folyadékokból készülnek. Általában az alacsonyabb sűrűségű folyadékokat finoman öntjük egy nagyobb sűrűségű folyadékra. Ön is használhatja üveg koktél stick vagy bár kanál, és lassan öntsük fel őket. Ha nem rohansz és csinálsz minden szépen, akkor gyönyörű, többrétegű italokat kapsz. Ez a módszer zselékkel vagy jellied ételekkel is használható, bár ha az idő megengedi, könnyebb lehűlni minden egyes réteget külön-külön, csak egy új réteget öntve, miután az alsó réteg megkeményedett.
A cseresznye paradicsom lebeg a határon a sós víz alatt, rózsaszínre festve, és a tetején kisebb sűrűségű friss vízzel. A paradicsom sűrűsége nagyobb, mint a tiszta víz sűrűsége, és kisebb, mint a só sűrűsége, így kiderült, hogy középen van.
A sós víz sűrűsége
A cseresznye paradicsom lebeg a határon a sós víz alatt, rózsaszínre festve, és a tetején kisebb sűrűségű friss vízzel. A paradicsom sűrűsége nagyobb, mint a tiszta víz sűrűsége, és kisebb, mint a só sűrűsége, így kiderült, hogy középen van.
A levegő sűrűsége
Csakúgy, mint a víz esetében, a levegő sűrűsége alatti sűrűségűek pozitív felhajtóerővel rendelkeznek, vagyis felszállnak. Az ilyen anyag jó példája a hélium. Sűrűsége 0,000178 g / cm3, a levegő sűrűsége pedig 0,001293 g / cm3. Láthatja, hogy a hélium miként veszi fel a levegőt, ha feltölt egy léggömböt.
A sűrűség kiszámítása
Az anyagok sűrűségét gyakran szokásos körülmények között jelzik, azaz 0 ° C hőmérsékleten és 100 kPa nyomáson. A képzési és referencia kézikönyvekben általában olyan sűrűséget talál, amely gyakran megtalálható a természetben. Néhány példa az alábbi táblázatban látható. Bizonyos esetekben a táblázat nem elegendő, és a sűrűséget manuálisan kell kiszámítani. Ebben az esetben a tömeget a test térfogata osztja el. A tömegeket mérlegek segítségével könnyű megtalálni. A szabványos geometriai test mennyiségének megállapításához használhat képleteket a kötet kiszámításához. A folyadékok és szemcsés anyagok mennyisége a mérőedény anyaggal történő kitöltésével érhető el. A bonyolultabb számításoknál a folyadékeltávolítási módszert alkalmazzák.
A folyadékeltávolítás módszere
A térfogat ilyen módon történő kiszámításához először öntsön egy bizonyos mennyiségű vizet egy mérőedénybe, és helyezze a testet, amelynek térfogatát ki kell számítani, amíg teljesen el nem merül. A test térfogata megegyezik a test nélküli test térfogatának különbségével és ezzel együtt. Úgy vélik, hogy ezt a szabályt Archimedes származtatta. A hangerő mérése így csak akkor lehetséges, ha a test nem veszi fel a vizet és nem veszi el a vizet. Például nem mérjük a fényképezőgép vagy a szövetek térfogatát a folyadék eltolásának módszerével.
Nem ismeretes, hogy ez a legenda valóságos eseményeket tükröz, de úgy vélik, hogy II. Hiero király utasította Archimédert, hogy állapítsa meg, hogy korona tiszta aranyból készült-e. A király azt gyanította, hogy ékszerész ellopott néhány aranyat a korona számára, és inkább egy olcsóbb ötvözetből készült koronát. Archimédész könnyen meghatározta ezt a kötetet a korona megolvasztásával, de a király elrendelte, hogy találjon módot erre a korona károsítása nélkül. Úgy gondolják, hogy Archimedes megoldást talál erre a problémára fürdéskor. A vízbe merült, észrevette, hogy a teste elmozdult egy bizonyos mennyiségű vizet, és rájött, hogy a víz eltolódott vízmennyiségének megegyezik a test térfogatával a vízben.
Üreges testek
Néhány természetes és mesterséges anyag üreges belső részecskékből vagy olyan apró részecskékből áll, amelyekben ezek az anyagok folyadékként viselkednek. A második esetben üres hely van a részecskék között, levegővel, folyadékkal vagy egyéb anyaggal töltve. Néha ezt a helyet üresen hagyják, vagyis vákuumban töltötték. Ilyen anyagok például a homok, a só, a szemek, a hó és a kavics. Az ilyen anyagok térfogatát a teljes térfogat mérésével határozhatjuk meg, és kivonhatjuk a geometriai számítások által meghatározott üregek térfogatát. Ez a módszer kényelmes, ha a részecskék alakja többé-kevésbé homogén.
Néhány anyag esetében az üres tér mennyisége attól függ, hogy a részecskék szorosan vannak-e csomagolva. Ez bonyolítja a számításokat, mivel nem mindig könnyű meghatározni, hogy mennyi üres hely marad a részecskék között.
A természetben előforduló anyagok sűrűségeinek táblázata
A repülőgépekben gyakran alkalmaznak összetett anyagokat a tiszta fémek helyett, mivel a fémekkel ellentétben az ilyen anyagok nagy rugalmassággal rendelkeznek kis tömeg mellett. A Bombardier Q400 repülőgép légcsavarjai teljes egészében kompozit anyagból készültek.
Sűrűség és tömeg
Néhány iparágban, például a légi közlekedésben, a lehető legkönnyebb anyagokat kell használni. Mivel az alacsony sűrűségű anyagok is kis tömegűek, ilyen helyzetekben a legalacsonyabb sűrűségű anyagokat használják. Például az alumínium sűrűsége csak 2,7 g / cm3, míg az acél sűrűsége 7,75-8,05 g / cm3. Ennek oka az, hogy az alumíniumot és annak ötvözeteit a légijármű fedélzetének 80% -ában alacsony sűrűség jellemzi. Természetesen ugyanakkor ne feledkezzünk meg az erõsségrõl - ma már kevesen emberek fából, bõrbõl és egyéb könnyû anyagokból készülnek.
A repülőgépekben gyakran alkalmaznak összetett anyagokat a tiszta fémek helyett, mivel a fémekkel ellentétben az ilyen anyagok nagy rugalmassággal rendelkeznek kis tömeg mellett. A Bombardier Q400 repülőgép légcsavarjai teljes egészében kompozit anyagból készültek.
A fekete lyuk művészi képe, amelyet a NASA amerikai irodája készített.
Fekete lyukak
Másrészről minél magasabb az anyag adott mennyisége, annál nagyobb a sűrűség. A fekete lyukak a fizikai testek egy példája, nagyon kis térfogattal és hatalmas tömeggel, és ennek megfelelően - hatalmas sűrűséggel. Egy ilyen csillagászati test elnyeli a könnyű és más testeket, amelyek elég közel vannak ehhez. A legnagyobb fekete lyukakat szupermasszívnak nevezik.