ВІДНОСНА ЩІЛЬНІСТЬ: РОЗРАХУНОК, ПРИКЛАДИ, ВПРАВИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Відносна щільність безрозмірна залежність між щільністю речовини і посиланнями , які, як правило , вода при температурі 4 ° C (39,2 ° F) для рідин і твердих речовин, в той час як для газів використовуються сухе повітря.

У деяких текстах її також називають специфічною гравітацією (дослівний переклад питомої ваги англійською мовою), але це те саме поняття. Обидві густини повинні бути в одній системі одиниць і вимірюватися при однакових умовах тиску та температури.

Плаваючі предмети мають меншу відносну щільність, ніж вода. Джерело: PIxabay.

Відносна щільність обчислюється математично так:

Хоча щільність будь-якої речовини залежить від тиску та температурних умов, в яких вона вимірюється, особливо якщо мова йде про гази, відносна щільність є дуже корисною концепцією для швидкої характеристики різноманітних матеріалів.

Це можна побачити одразу, оскільки щільність води становить приблизно 1 грам на кожен кубічний сантиметр: 1 г / куб. См або 1000 кг / м ³ , при атмосферному тиску та в хорошому діапазоні температур (від 0 до 15 ° С) .

Надаючи відносну щільність речовини, одразу відомо, наскільки вона легка або важка щодо води, універсальної речовини.

Крім того, відносна щільність - це легке значення для запам'ятовування, оскільки воно вимірюється невеликими та зручними в обробці числами, як це буде видно в наступному розділі, де вказані значення відносної густини для деяких відомих речовин.

Приклади

Відносна щільність води очевидно 1, оскільки, як було сказано на початку, вона є еталонним стандартом для рідин і твердих тіл. Такі рідини, як кава, молоко або безалкогольні напої, мають відносну густину, дуже близьку до води.

Що стосується масел, то не існує єдиного значення відносної густини, яке стосується всіх, оскільки це залежить від їх походження, складу та переробки. Більшість відносних густин для олії знаходяться в межах від 0,7 до 0,95.

Гази набагато легші, тому в багатьох сферах застосування посиланням є щільність повітря таким чином, що відносна щільність вказує на те, наскільки легкий або важкий газ порівнюється з повітрям. Порівняно з водою відносна густина повітря становить 0,0013.

Давайте розглянемо деякі відносні значення щільності для відомих речовин і матеріалів.

Відносна щільність деяких відомих речовин

- Тіло людини: 1,07.

- Ртуть: 13.6.

- Гліцерин: 1,26.

- Бензин: 0,68.

- Морська вода: 1,025.

- Сталь: 7.8.

- Деревина: 0,5.

- Лід: 0,92.

Значення відносної щільності надає негайну інформацію про те, чи речовина чи матеріал плаває у воді чи навпаки тоне.

З огляду на це шар нафти залишатиметься поверх шару води, оскільки майже всі масла мають меншу питому вагу, ніж ця рідина. Кубик деревини у воді може мати частину з нього, як і лід.

Різниця з абсолютною щільністю

Абсолютна щільність - це коефіцієнт між масою речовини та об'ємом, який вона займає. Оскільки об'єм в свою чергу залежить від температури (більшість речовин розширюється при нагріванні) і тиску, то щільність у свою чергу залежить від цих двох величин. Математично ми маємо:

Де ρ - щільність, одиниці якої в Міжнародній системі становлять Кг / м ³ , m - маса, а V - об'єм.

У зв'язку з залежністю об'єму з температурою і тиском значення щільності, які відображаються в таблицях, зазвичай визначаються при атмосферному тиску та в певних діапазонах температур.

Так, за нормальних умов для газів: 1 атмосфера тиску та 0ºС температури, щільність повітря встановлюється на рівні 1,293 кг / м ³ .

Хоча його цінність зазнає цих варіацій, для визначення поведінки речовин, особливо в середовищах, що вважаються безперервними, дуже влучною є кількість.

Відмінність відносної щільності полягає в тому, що абсолютна щільність має розміри, і в цьому випадку її значення залежать від обраної одиничної системи. Таким чином, густина води при температурі 4ºС дорівнює:

ρ _вода = 1 г / см ³ = 1000 кг / м ³ = 1,94 слизька / фут ³

Розв’язані вправи

-Вправа 1

Знайдіть об’єм, що займає 16 грам олії, питома вага якої становить 0,8.

Рішення

Спочатку знаходимо абсолютну густину ρ _олії нафти. Позначивши його відносну щільність як s _g, маємо:

ρ _олія = 0,8 x Щільність води

Для густини води буде використано значення, наведене в попередньому розділі. Коли відома відносна густина, абсолютну щільність негайно відновлюють шляхом множення цього значення на густину води. Так:

Щільність матеріалу = Відносна щільність x Щільність води (за нормальних умов).

Тому для олії в цьому прикладі:

ρ _олія = 0,8 х 1 г / см ³ = 0,8 г / см ³

Оскільки щільність є коефіцієнтом між масою m і об'ємом V, вона буде такою:

-Вправа 2

Порода має питому вагу 2,32 і об’єм 1,42 х 10 ^-4 м ³ . Знайдіть вагу породи в одиницях Міжнародної системи та в технічній системі.

Рішення

Значення густини води використовуватиметься як 1000 кг / м ³ :

ρ _скеля = 2,32 х 1000 кг / м ³ = 2,32 х 10 ³ кг / м ³

Маса м породи в кілограмах:

Вага в одиницях технічної системи становить 0,33 кілограм-сили. Якщо він віддається перевазі в міжнародній системі, то одиницею є Ньютон, для якого маса множиться на величину g, прискорення сили тяжіння.

-Вправа 3

Пікнометр - це ємність, за допомогою якої можна визначити відносну щільність речовини при певній температурі.

Пікнометр. Джерело: Wikipedia.org.

Для визначення щільності невідомої рідини в лабораторії виконували цю процедуру:

- Порожній пікнометр зважили і показник становив 26,038 р

- Потім пікнометр наповнювали водою при 20 ° С (щільність води 0,99823 г / куб. См) і зважували, отримуючи значення 35,966 г.

- Нарешті, пікнометр, наповнений невідомою рідиною, зважували і отримане показання становило 37 791 р.

Просять вивести вираз для обчислення щільності рідини і застосувати його до отриманих даних.

Рішення

Масу як води, так і рідини визначають шляхом віднімання повного зчитування пікнометра від порожнього пікнометра:

маса _Н2О = 35,966 г - 26,038 г = 9,928 г; маса _рідини = 37,791 г - 26,038 г = 11,753 г

Нарешті він заміщений у виведеному виразі:

_рідина ρ = (11,753 г / 9,928 г). 0,99823 г / куб.см = 1,182 г / куб.

Список літератури

1. Енциклопедія Британіка. Питома вага. Відновлено: britannica.com.
2. Джанколі, Д. 2006. Фізика: принципи застосування. 6- ^ий .. Ед Прентіс Холл.
3. Мотт, Р. 2006. Механіка рідин. 4-й. Видання. Пірсон освіта. 12-21.
4. Валера Негрете, Дж. 2005. Записки з загальної фізики. УНАМ. 44-45.
5. Уайт, Ф. 2004. Механіка рідин. 5-е видання. Mc Graw Hill. 17-18.