ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ: РАСЧЕТ, ПРИМЕРЫ, УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Относительная плотность безразмерная зависимость между плотностью вещества и ссылками , которые, как правило , вода при температуре 4 ° C (39,2 ° F) для жидкостей и твердых веществ, в то время как для газов используются сухой воздух.

В некоторых текстах его также называют удельным весом (дословный перевод удельного веса на английском языке), но это одно и то же понятие. Обе плотности должны быть в одной системе единиц и измерены при одинаковых условиях давления и температуры.

Плавающие объекты имеют меньшую относительную плотность, чем вода. Источник: PIxabay.

Относительная плотность рассчитывается математически следующим образом:

Хотя плотность любого вещества зависит от условий давления и температуры, в которых оно измеряется, особенно когда речь идет о газах, относительная плотность является очень полезным понятием для быстрой характеристики различных материалов.

Это видно сразу, поскольку плотность воды составляет примерно 1 грамм на каждый кубический сантиметр: 1 г / куб.см или 1000 кг / м ³ , при атмосферном давлении и в хорошем диапазоне температур (от 0 до 15 º C). ,

По относительной плотности вещества сразу становится известно, насколько оно легкое или тяжелое по отношению к воде, универсальному веществу.

Кроме того, относительную плотность легко запомнить, поскольку она измеряется небольшими и простыми в обращении числами, как будет показано в следующем разделе, в котором указаны значения относительных плотностей для некоторых известных веществ.

Примеры

Относительная плотность воды, очевидно, равна 1, поскольку, как сказано в начале, это эталон для жидкостей и твердых тел. Такие жидкости, как кофе, молоко или безалкогольные напитки, имеют относительную плотность, очень близкую к плотности воды.

Что касается масел, не существует единого значения относительной плотности, применимого ко всем, поскольку оно зависит от их происхождения, состава и обработки. Большинство относительных плотностей масел находятся в диапазоне от 0,7 до 0,95.

Газы намного легче, поэтому во многих приложениях за основу берется плотность воздуха, т.е. относительная плотность показывает, насколько легким или тяжелым газ по сравнению с воздухом. По сравнению с водой, относительная плотность воздуха составляет 0,0013.

Давайте посмотрим на некоторые значения относительной плотности для известных веществ и материалов.

Относительная плотность некоторых известных веществ

- Человеческое тело: 1.07.

- Меркурий: 13,6.

- Глицерин: 1,26.

- Бензин: 0,68.

- Морская вода: 1025.

- Сталь: 7,8.

- Дерево: 0,5.

- Лед: 0,92.

Значение относительной плотности дает немедленную информацию о том, плавает ли вещество или материал в воде или, наоборот, тонет.

В связи с этим слой масла останется поверх слоя воды, поскольку почти все масла имеют более низкий удельный вес, чем эта жидкость. У деревянного куба в воде может быть часть, как у льда.

Разница с абсолютной плотностью

Абсолютная плотность - это отношение массы вещества к объему, которое оно занимает. Поскольку объем, в свою очередь, зависит от температуры (большинство веществ расширяется при нагревании) и давления, плотность, в свою очередь, зависит от этих двух величин. Математически мы имеем:

Где ρ - плотность, единицами измерения которой в Международной системе являются кг / м ³ , m - масса, а V - объем.

Из-за взаимосвязи объема с температурой и давлением значения плотности в таблицах обычно указываются при атмосферном давлении и в определенных диапазонах температур.

Таким образом, при нормальных условиях для газов: давление 1 атмосфера и температура 0 ° C, плотность воздуха установлена ​​на уровне 1 293 кг / м ³ .

Хотя его значение подвержено этим колебаниям, это очень подходящая величина для определения поведения веществ, особенно в средах, считающихся непрерывными.

Разница с относительной плотностью состоит в том, что абсолютная плотность действительно имеет размеры, и в этом случае ее значения зависят от выбранной системы единиц. Таким образом, плотность воды при температуре 4º C составляет:

ρ _воды = 1 г / см ³ = 1000 кг / м ³ = 1,94 снаряда / фут ³

Решенные упражнения

-Упражнение 1

Найдите объем, занимаемый 16 граммами масла с удельным весом 0,8.

Решение

Сначала мы находим абсолютную плотность _масла ρ нефти. Обозначая его относительную плотность как s _g, имеем:

ρ _нефти = 0,8 x Плотность воды

Для плотности воды будет использоваться значение, указанное в предыдущем разделе. Когда относительная плотность известна, абсолютная плотность немедленно восстанавливается путем умножения этого значения на плотность воды. Так:

Плотность материала = Относительная плотность x Плотность воды (при нормальных условиях).

Следовательно, для масла в этом примере:

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

Поскольку плотность является отношением массы m к объему V, она будет следующей:

-Упражнение 2.

Камень имеет удельный вес 2,32 и объем 1,42 х 10 ^-4 м ³ . Найдите вес камня в единицах Международной системы и технической системы.

Решение

Значение плотности воды будет использовано как 1000 кг / м ³ :

ρ _рок = 2,32 x 1000 кг / м ³ = 2,32 x 10 ³ кг / м ³

Масса камня m выражается в килограммах:

Вес в единицах технической системы составляет 0,33 Килограмм-сила. Если это предпочтительнее в международной системе, то единицей измерения является Ньютон, для которого масса умножается на значение g, ускорение свободного падения.

-Упражнение 3.

Пикнометр - это емкость, с помощью которой можно определить относительную плотность вещества при определенной температуре.

Пикнометр. Источник: Wikipedia.org.

Для определения плотности неизвестной жидкости в лаборатории использовалась следующая процедура:

- Пустой пикнометр был взвешен, и показание составило 26,038 г.

- Затем пикнометр был заполнен водой с температурой 20º C (плотность воды 0,99823 г / см3) и взвешен, получив значение 35,966 г.

- Наконец, пикнометр, заполненный неизвестной жидкостью, был взвешен, и полученное значение составило 37 791 г.

Его просят вывести выражение для расчета плотности жидкости и применить его к полученным данным.

Решение

Масса воды и жидкости определяется путем вычитания полного показания пикнометра из пустого пикнометра:

масса _H2O = 35,966 г - 26,038 г = 9,928 г; масса _{жидкости} = 37,791 г - 26,038 г = 11,753 г

Наконец, он подставляется в выведенное выражение:

_{жидкость} ρ = (11,753 г / 9,928 г). 0,99823 г / см = 1,182 г / см.

Ссылки

1. Британская энциклопедия. Удельный вес. Получено с: britannica.com.
2. Джанколи, Д. 2006. Физика: принципы с приложениями. 6- ^й .. Эд Прентис Холл.
3. Мотт, Р. 2006. Механика жидкости. Четвёртый. Издание. Pearson Education. 12-21.
4. Валера Негрете, Дж. 2005. Заметки по общей физике. НАУ. 44-45.
5. Уайт, Ф. 2004. Механика жидкости. 5-е издание. Мак Гроу Хилл. 17-18.