Как найти плотность словами

Была ли эта статья полезной?

Плотность материала определяется как его масса на единицу объема. Другими словами, плотность – это соотношение между массой и объемом или массой на единицу объема. Это мера того, сколько «материала» имеет объект в единице объема (кубический метр или кубический сантиметр). Плотность – это, по сути, мера того, насколько плотно скомпонована материя. Принцип плотности был открыт греческим ученым Архимедом, и его легко вычислить, если вы знаете формулу и понимаете связанные с ней единицы.

Формула плотности

Чтобы вычислить плотность (обычно обозначается греческой буквой « ρ ») объекта, возьмите массу ( м ) и разделите на объем ( v ):

ρ = м / v

Единица плотности в системе СИ – килограмм на кубический метр (кг/ м ³ ). Он также часто выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см ³ ).

Как сделать Найти плотность

При изучении плотности может быть полезно решить примерную задачу, используя формулу для плотности, как упоминалось в предыдущем разделе. Напомним, что хотя плотность действительно представляет собой массу, разделенную на объем, она часто измеряется в граммах на кубический сантиметр, потому что граммы представляют собой стандартный вес, а кубические сантиметры представляют собой объем объекта.

Для решения этой задачи возьмите соляной кирпич размером 10,0 см x 10,0 см x 2,0 см, который весит 433 грамма. Чтобы найти плотность, используйте формулу, которая поможет вам определить количество массы на единицу объема, или:

ρ = m/ v

В этом примере у вас есть размеры объекта, поэтому вам нужно вычислить объем. Формула объема зависит от формы объекта, но это простой расчет для коробки:

v = длина x ширина x толщина
v = 10,0 см x 10,0 см x 2,0 см
v = 200,0 см ³

Теперь, когда у вас есть масса и объем, рассчитайте плотность следующим образом:

ρ = m/ v
ρ = 433 г/200,0 см ³
ρ = 2,165 г/см ³

Таким образом, плотность соляного кирпича составляет 2,165 г/см ³ .

Использование плотности

Одно из наиболее распространенных применений плотности – это то, как различные материалы взаимодействуют при смешивании друг с другом. Дерево плавает в воде, потому что имеет более низкую плотность, а якорь тонет, потому что у металла более высокая плотность. Воздушные шары с гелием плавают, потому что плотность гелия ниже плотности воздуха.

Когда ваша автомобильная сервисная станция проверяет различные жидкости, например трансмиссионную жидкость, она будет налейте немного жидкости в ареометр. В ареометре есть несколько калиброванных объектов, некоторые из которых плавают в жидкости.. Наблюдая, какой из объектов плавает, сотрудники СТО могут определить плотность жидкости. В случае трансмиссионной жидкости этот тест показывает, нужно ли сотрудникам сервисной станции немедленно заменить ее, или же в жидкости еще есть срок службы.

Плотность позволяет найти массу и объем, если задано другое количество. Поскольку плотность обычных веществ известна, этот расчет довольно прост, по форме. (Обратите внимание, что символ звездочки – * – используется, чтобы избежать путаницы с переменными для объема и плотности, ρ и v , соответственно.)

v * ρ = m или
m / ρ = v

Изменение плотности также может быть полезно при анализе некоторых ситуаций, например, когда происходит химическое преобразование и выделяется энергия. Например, заряд аккумуляторной батареи представляет собой кислотный раствор. Когда батарея разряжает электричество, кислота соединяется со свинцом в батарее с образованием нового химического вещества, что приводит к снижению плотности раствора. Эту плотность можно измерить, чтобы определить уровень оставшегося заряда батареи.

Плотность – ключевая концепция при анализе взаимодействия материалов в механике жидкости, погоде, геологии и др. Материаловедение, инженерия и другие области физики.

Удельный вес

Понятие, связанное с плотностью, – это удельный вес ( или, что еще более уместно, относительная плотность) материала, которая представляет собой отношение плотности материала к плотности воды. Объект с удельным весом меньше единицы будет плавать в воде, в то время как удельный вес больше единицы означает, что он утонет. Именно этот принцип позволяет, например, воздушному шару, наполненному горячим воздухом, плавать по отношению к остальному воздуху.

Плотность
Размерность	L−3M
Единицы измерения
СИ	кг/м³
СГС	г/см³
Примечания
скалярная величина

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

• Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
• Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.
• Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю^[1], или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Виды плотности и единицы измерения

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

• истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
• удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Формула нахождения плотности

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

• При вычисления плотности газов эта формула может быть записана и в виде:

где М — молярная масса газа,  — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).

Плотность тела в точке записывается как тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого числа.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.

Диапазон плотностей в природе

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.

• Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10⁻³¹÷5·10⁻³¹ кг/м³)^[2].
• Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10⁻²³÷10⁻²¹ кг/м³.
• Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды.
• Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше, чем у Солнца, из-за того, что их радиус в сотни раз больше.
• Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
• Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
• Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
• Плотность пресной воды составляет 1000 кг/м³.
• Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
• Плотность железа равна 7874 кг/м³.
• Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 587 кг/м³).
• Плотность атомных ядер приблизительно равна 2·10¹⁷ кг/м³.
• Плотность белых карликов составляет 10⁸÷10¹² кг/м³.
• Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10¹⁷÷10¹⁸ кг/м³.
• Теоретически верхнюю границу представляет планковская плотность (современная физика оценивает её в 5,1·10⁹⁶ кг/м³, хотя не исключено, что она очень сильно завышена).

Плотности астрономических объектов

Средние плотности планет Солнечной системы и Солнца:

• Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли ~10⁻²¹÷10⁻²⁰ кг/м³.
• Плотность межзвёздной среды ~10⁻²³÷10⁻²¹ кг/м³.
• Плотность межгалактической среды от 2×10⁻³⁴ до 5×10⁻³⁴ кг/м³.
• Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
• Плотность белых карликов 10⁸÷10¹² кг/м³
• Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10¹⁷÷10¹⁸ кг/м³.
• Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры
  • у чёрной дыры с массой порядка солнечной превышает ядерную плотность,
  • у сверхмассивной чёрной дыры с массой в 10⁹ солнечных масс (существование таких чёрных дыр подозревается в квазарах) оставляет около 20 кг/м³,
  • у сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики может быть 0,2 кг/м³.

Плотности некоторых газов

Плотности некоторых жидкостей

Плотность некоторых пород древесины

Измерение плотности

Для измерения плотности используются:

• Пикнометр — прибор для измерения истинной плотности
• Ареометр (денсиметр, плотномер) — измеритель плотности жидкостей.
• Бурик Качинского и бур Зайдельмана — приборы для измерения плотности почвы.
• Вибрационный плотномер — прибор для измерения плотности жидкости и газа под давлением.

См. также

• Удельный вес
• Удельная плотность
• Относительная плотность
• Объемная плотность
• Концентрация частиц
• Концентрация растворов
• Плотность заряда

Примечания

Ссылки

• Видео: Эксперимент с маслом и алкоголем
• Видео: Эксперимент с виски и водой
• Плотность элементов (англ.)
• Плотность древесины (рус.)
• Онлайн интерактивная таблица плотности веществ (рус.)

Источники

• Большая советская энциклопедия
• Физическая энциклопедия под. ред. А. М. Прохорова. Москва. Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1992 г. Т.3, стр.637.

Density is defined as the measurement of the weight of the object when a fixed volume of it is taken. It can be calculated by dividing the mass of an object by its mass. It is the true measure of the heaviness of the material. This can be understood with the help of the following example,

“Which weighs heavier 1 kg of cotton or 1 kg of iron?” the obvious answer to this is iron is heavier than cotton so 1 kg of iron must be heavier than 1 kg of cotton but here, both of them weigh exactly the same (1 kg) but iron feels heavier because of the density. As the density of Iron is heavier.

Now let’s learn about density, its formula, and other in detail in this article.

What Is Density?

The mass of a substance per unit of volume is called the density of the material. Density is explained as the tightness of the material i.e. how closely the particles are packed in the material. The tighter the material is packed the more its density. Density is represented by the Greek letter, ρ.

The concept of density was first explained by the famous Greek mathematician Archimedes.

Density of Water

Density is the property of the material and it can vary according to various materials. The density of water is 997 kg/m³.

Densities of Some Common Metals

The density of some common metals is discussed below in the table.

Density Formula

The formula to calculate the density of the material is,

Density = Mass/Volume

ρ = m/V

where,
ρ is the Density of the material,
m is the mass of the material,
V is the volume of the object

Density of Various States of Matter

The density of the material is the amount of substance that is packed inside the volume of the substance. The density of the material is generally lowest in its gaseous state, greater in the liquid state, and greatest in the solid state.

The density of various states of matter is discussed in the image below,

Except for the water as the density of the water is highest in the liquid state than in the solid state (ice).

Unit of Density

As density is defined as the ratio of mass and volume of any substance, mass is measured in kg and volume is measured in litre. So the density is measured in kg/m³.

Density is the property of the material and different materials have different properties, so the same volume of different materials weighs differently.

SI Unit of Density

The SI unit for measuring the density is kilogram per meter cube or kg/m³. 

Other Units of Density

Other units of density which are widely used include,

• gram per centimetre cube (g/cc)
• gram per millilitre (g/mL)
• kilogram per litre (kg/L)
• kilogram per cubic decimetre (kg/dm³)

1 g/cc = 1 g/ml

Density Examples

The metals which have higher mass than other metals if the volume is kept constant are called the dense material. Platinum, Gold, etc are examples of dense metals, whereas sodium, and potassium are less dense metals.

Dense materials are materials that cannot be easily compressed whereas less dense materials such as cotton, and styrofoam are the materials that can be easily compressed.

Gaseous is one of the least dense materials as their particle are far away from each other and they can be highly compressed.

Applications of Density in Real Life

Various applications of densities are,

Separation of Substances: Various substances can be separated using density techniques. For example, oil can be separated from the water because it has a lower density than water and it floats on the surface of the water and can thus easily be removed.

Working of Submarines: Submarines go inside the water and come out of it by changing their density with respect to the water if the density of the submarine is less than the water it floats and comes out of the water. If the density of the submarine is greater than the water it goes inside the water.

Floating of Ships: The ships made of steel and other heavier metal flow despite they are much denser than water because they are shaped in such a way that their structure is always less than the water.

How Is Density Calculated?

Mathematically, the density of an object is calculated by using the formula

D = M/V

where,
D is the density of the object
M is the mass of the object
V is the volume of the object

We use the following steps to calculate the density of the given object,

Step 1: Measure and mark the mass and volume of the object given.

Step 2: Use the Density formula mass divide by the volume to calculate the density.

Step 3: Simplify the value in step 2 and unit³ to the answer obtained.

Density of the object is calculated.

Solved Examples on Density Formula

Example 1: Find the density of seawater if 1120 kg of water occupies 1m³.

Solution:

Given,

Mass of water = 1120 Kg

Volume occupied by the water = 1 m³

The density formula is,

Density = Mass/Volume

ρ = 1120/1 
   = 1120 kg/m³

Example 2: If a rock sample has a high carbon content and a volume of 0.055 cm³ and a mass of 0.25 g. Check whether it is Graphite or Diamond if the density of graphite is 2.266 g/cm³ and the density of diamond is 3.51g/cm³.

Solution:

Given,

Volume of rock = 0.055 cm³

Mass of the rock = 0.124 g

Density of Graphite = 2.266 g/cm³

Density of Diamond = 3.51 g/cm³

Density of Rock (ρ) = m/V
                               = 0.124/0.055

Density of Rock (ρ) = 2.25 g/cm³

The density is similar to graphite (2.266 g/cm³) thus the rock is Graphite.

Example 3: You’re preparing to travel to Mars. You’ve been given a 1.34-meter-long cubical box to pack. Your box’s final density must be no more than 5 kg/m³ due to fuel and space constraints. What is the maximum weight you can carry?

Solution:

Given,

A cubical box of 1.34 m in length

Volume of cubical box = 1.34 m × 1.34 m × 1.34 m 
                                     = 2.4061 m³,

Density (ρ) = 5 kg/m³

Density(ρ) = mass(m)/volume(V)

m = ρ × V

m = 5 × 2.4061

mass of the cubical box = 12.0305 kg 
                                       ≅ 12 kg

Example 4: What is the density of a sugar cube that weighs 30 grams and has a side length of 8 cm?

Solution:

Given,

Mass of sugar cube = 30 g, 

Volume of sugar cube = 8 cm × 8 cm × 8 cm 
                                    = 512 cm³

ρ = m/V

ρ = 30/512

ρ = 0.0585 g/cm³

FAQs on Density

Question 1: What is Density?

Answer:

Density of the material is defined as the ratio of the mass of the object with respect to its volume, i.e. the density is mass per unit volume.

Question 2: Who discovered the principle of Density?

Answer:

The principle of density was discovered by the Greek scientist Archimedes.

Question 3: What is the formula for the density of the material?

Answer:

The formula used to calculate the density of the material is,

Density = Mass/Volume

Question 4: What is the density of water?

Answer:

The density of water is 997 kg/m³, or the density of water is approximately 1 gm/cc. 

Question 5: What is bulk density formula?

Bulk density is used to calculate the density of the loose soil it is used to check if the soil is fit for agricultural purposes. The bulk density formula is,

Bulk Density = Dry Soil Weight / Volume of the Soil

Question 6: How to find density from relative density?

Answer:

The relative density is the density of the material with respect to the reference material (in general the reference material is water)

Relative Density = Density of the Material / Density of Water

So to find the density of the material we multiply the relative density by the density of the water.