Obliczenie gęstości względnej, przykłady, ćwiczenia

Gęstość względna Jest to bezwymiarowa zależność między gęstością jednej substancji a drugą odniesieniem, która jest na ogół woda w temperaturze 4 ° C (39.2 ° F) dla cieczy i substancji stałych, podczas gdy w przypadku gazów stosuje się suche powietrze.

W niektórych tekstach nazywa się to również Środek ciężkości (dosłowne tłumaczenie Środek ciężkości w języku angielskim), ale jest to ta sama koncepcja. Obie gęstości muszą znajdować się w tym samym układzie jednostek i zostały zmierzone w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

Pływające obiekty mają gęstość względną mniej niż w przypadku wody. Źródło: Pixabay.

Gęstość względna jest matematycznie obliczana w następujący sposób:

Gęstość względna = gęstość wody/gęstości wody

Podczas gdy gęstość dowolnej substancji zależy od warunków ciśnienia i temperatury, w których jest ona mierzona, zwłaszcza jeśli chodzi o gaz, gęstość względna jest bardzo użyteczną koncepcją do szybkiej scharakteryzowania różnych materiałów.

Następnie jest to doceniane, ponieważ gęstość wody wynosi około 1 grama na centymetr sześcienny: 1 g /cm3 lub 1000 kg /m³, Przy ciśnieniu atmosferycznym i w dobrym zakresie temperatur (od 0 do 15 ° C).

Podając względną gęstość substancji, natychmiast wiadomo, jak lekka lub ciężka w odniesieniu do wody, uniwersalnej substancji.

Ponadto gęstość względna jest łatwą wartością do zapamiętania, ponieważ jest mierzona za pomocą liczb małych i łatwych w obsłudze, co będzie widać w poniższej sekcji, w której wspomniane są wartości względnej gęstości dla niektórych znanych substancji.

[TOC]

Przykłady

Względna gęstość wody wynosi oczywiście 1, ponieważ jak stwierdzono na początku, jest to wzór odniesienia dla cieczy i ciał stałych. Płyny takie jak kawa, mleko lub napoje bezalkoholowe mają względne gęstości bardzo blisko wody.

Jeśli chodzi o oleje, nie ma unikalnej wartości gęstości względnej mających zastosowanie do wszystkich, ponieważ zależy ona od jego pochodzenia, składu i przetwarzania. Większość względnych gęstości ropy naftowej znajduje się w zakresie 0.7 i 0.95.

Może ci służyć: Watt Law: co to jest, przykłady, aplikacje

Gazy są znacznie lżejsze, więc w wielu zastosowaniach odniesienie, które jest przyjmowane, to gęstość powietrza, dzięki czemu gęstość względna wskazuje, jak lekki lub ciężki gaz. W porównaniu z wodą, względna gęstość powietrza wynosi 0.0013.

Spójrzmy na niektóre względne wartości gęstości dla znanych substancji i materiałów.

Względna gęstość niektórych znanych substancji

- Ciało ludzkie: 1.07.

- Merkury: 13.6.

- Gliceryna: 1.26.

- Benzyna: 0.68.

- Woda morska: 1.025.

- Stal: 7.8.

- Drewno: 0.5.

- Lód: 0.92.

Wartość gęstości względnej natychmiast informuje, czy substancja lub materiał unosi się w wodzie, czy na przeciwnych zlewach.

W związku z tym warstwa oleju będzie na szczycie wody, ponieważ prawie wszystkie oleje mają gęstość względną mniej niż w tej cieczy. Drewniana kostka w wodzie może mieć z tego poza tym.

Różnica z bezwzględną gęstością

Absolutna gęstość jest ilorazem między masą substancji a objętością, którą zajmuje. Ponieważ objętość z kolei zależy od temperatury (gdy większość substancji jest rozszerzona), a ciśnienie, gęstość z kolei zależy od tych dwóch wielkości. Matematycznie masz:

Gdzie ρ jest gęstością, której jednostkami w systemie międzynarodowym są kg/m³, M jest ciasto i V To jest głośność.

Ze względu na związek z objętością z temperaturą i ciśnieniem, wartości gęstości bezwzględnej, które pojawiają się w tabelach, są zwykle określone w ciśnieniu atmosferycznym i w określonych zakresach temperatury.

Może ci służyć: optyka fizyczna: historia, częste warunki, prawa, aplikacje

Zatem w normalnych warunkach dla gazów: 1 atmosfera ciśnienia i temperatury 0º C, gęstość powietrza jest ustalana w 1.293 kg/m³.

Chociaż jego wartość doświadcza tych wariantów, jest to bardzo odpowiednia kwota do określenia zachowania substancji, szczególnie w środkach uważanych za ciągłe.

Różnica w stosunku do gęstości względnej polega na tym, że absolut ma wymiary, w którym to przypadku jego wartości zależą od systemu wybranych jednostek. W ten sposób gęstość wody w 4. C temperatury wynosi:

ρ_woda = 1 g /cm³ = 1000 kg/m³ = 1.94 ślimak/stopa³

Rozwiązane ćwiczenia

-Ćwiczenie 1

Znajdź objętość zajmowaną przez 16 gramów oleju, którego gęstość względna wynosi 0.8.

Rozwiązanie

Najpierw znajdujemy bezwzględną gęstość ρ_olej z oleju. Oznaczając sposób, w jaki s_G Jego względna gęstość wynosi:

ρ_olej = 0.8 x gęstość wody

W przypadku gęstości wody zostanie zastosowana wartość podana w poprzedniej sekcji. Gdy znana jest gęstość względna, bezwzględny jest natychmiast odzyskiwany przez pomnożenie tej wartości przez gęstość wody. Więc:

Gęstość materiału = gęstość względna x gęstość wody (w normalnych warunkach).

Dlatego dla oleju tego przykładu:

ρ_olej = 0.8 x 1 g/cm³= 0.8 g/cm³

Ponieważ gęstość jest ilorazem między masą M i tom V pozostanie w następujący sposób:

V = m/ρ = 16 g / 0.8 g/cm³= 20 cm³

-Ćwiczenie 2

Skała ma ciężar właściwy 2.32 i objętość 1.42 x 10 ^-4 M³. Znajdź wagę skały w jednostkach systemu międzynarodowego i w systemie technicznym.

Rozwiązanie

Wartość gęstości wody zostanie wykorzystana jako 1000 kg/m³:

Może ci służyć: ruch tłumaczenia Ziemi

ρ_głaz = 2.32 x 1000 kg/m³= 2.32 x 10³ Kg/m³

Masa M skały jest w kilogramach:

m = R_głaz . V = 2.32 x 10³ Kg/m³. 1.42 x 10 ^-4 M³ = 0.33 kg.

Waga w jednostkach systemu technicznego wynosi 0.33 siły kilograma. Jeśli jest preferowany w systemie międzynarodowym, wówczas jednostką jest Newton, dla którego masa jest mnożona przez wartość g, przyspieszenie grawitacji.

P = m. G = 0.33 kg. 9.8 m/s² = 3.23 n.

-Ćwiczenie 3

Piknometr to pojemnik, z którym można określić gęstość względnej substancji w określonej temperaturze.

Pycnometr. Źródło: Wikipedia.org.

Aby określić gęstość nieznanego płynu w laboratorium, zastosowano tę procedurę:

- Pusty piknometr został zważony, a odczyt wynosił 26.038 g

- Następnie piknometr z wodą w 20º C (gęstość wody 0.99823 g/cc) i zważone, uzyskując wartość 35.966 g.

- W końcu zważono piknometr pełen nieznanej cieczy, a uzyskany odczyt wynosił 37.791 g.

Poproszono o wywnioskowanie wyrażenia w celu obliczenia gęstości cieczy i zastosowania go z uzyskanymi danymi.

Rozwiązanie

Masa zarówno wody, jak i płynu jest określana przez odjęcie odczytu piknometru pełnego pustego piknometru:

masa _H2O = 35.966 g - 26.038 g = 9.928 g; masa _biegły  = 37.791 g - 26.038 g = 11.753 g

Wreszcie zostaje zastąpiony w wyrażeniu, które zostało wydedukowane:

ρ_biegły = (11.753 g / 9.928 g) . 0.99823 g/cc = 1.182 g/cc.

Bibliografia

1. Brytyjska encyklopedia. Środek ciężkości. Odzyskane z: Britannica.com.
2. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6^th… Ed Prentice Hall.
3. Mott, r.  2006. Mechanika płynów. 4. Wydanie. Edukacja Pearsona. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Ogólne uwagi fizyki. Unam. 44-45.
5. White, f. 2004. Mechanika płynów. 5. edycja. MC Graw Hill. 17-18.