¿Cómo es la densidad en la física? ¿Cómo se mide la densidad material? Densidad de varios materiales.

En muchos sectores industriales industriales, así como en la construcción y la agricultura, se utiliza el concepto de "densidad material". Este es un valor calculado que es la relación de la masa de la sustancia al volumen ocupado por ella. Conocer dicho parámetro, por ejemplo, en concreto, los constructores pueden calcular la cantidad requerida cuando se llena de diferentes estructuras de concreto reforzado: bloques de construcción, superposiciones, paredes monolíticas, columnas, sarcófagos protectores, piscinas, puertas de enlace y otros objetos.

Cómo definir la densidad

Es importante tener en cuenta que, determinando la densidad de los materiales de construcción, puede usar tablas de referencia especiales, donde estas cantidades se dan para varias sustancias. También desarrollaron métodos y algoritmos para calcular, lo que permite obtener dichos datos en la práctica, si no hay acceso a materiales de referencia.

La densidad está determinada por:

• cuerpos líquidos por el dispositivo con un sistema (por ejemplo, conocido por todo el proceso de medición de los parámetros del electrolito de la batería automotriz);
• sustancias sólidas y líquidas con la ayuda de la fórmula con la conocida masa y volumen de datos de referencia.

Todos los cálculos independientes, por supuesto, tendrán imprecisiones, ya que es difícil determinar de manera confiable el volumen si el cuerpo tiene una forma irregular.

Errores en mediciones de densidad.

• El error es sistemático. Parece constantemente o puede cambiar de acuerdo con cierta ley en el proceso de varias mediciones del mismo parámetro. Relacionado con el error de la escala de instrumentos, una baja sensibilidad del dispositivo o el grado de precisión de las fórmulas de cálculo. Por ejemplo, determinar el peso corporal con la ayuda de múltiples e ignorando el impacto de la fuerza de expulsión, los datos se obtienen en aproximaciones.
• Error aleatorio. Causado por las principales razones y tiene un efecto diferente en la precisión de los datos definidos. Cambios en la temperatura ambiente, la presión atmosférica, la vibración en interiores, la radiación invisible y las fluctuaciones del aire: todo esto se refleja en las mediciones. Es completamente imposible evitar tal influencia.

• Error en los valores de redondeo. Al recibir los datos intermedios en el cálculo de fórmulas, a menudo los números tienen una pluralidad de dígitos significativos después de la coma. La necesidad de limitar el número de estos signos e implica la apariencia de error. Es posible reducir parcialmente dicha incorrección, dejando en cálculos intermedios por varios órdenes de números más de lo que requiere el resultado final.
• Los errores de negligencia (fallos) surgen debido a la errónea de los cálculos, la incorrecta de la inclusión de los límites de medición o el dispositivo en su conjunto, las inseguras de los registros de control. Los datos obtenidos de esta manera pueden diferir bruscamente de los mismos cálculos. Por lo tanto, deben ser eliminados, y volver a trabajar.

Medición de densidad verdadera

Teniendo en cuenta la densidad del material de construcción, es necesario tener en cuenta su verdadero indicador. Es decir, cuando la estructura de la sustancia de la unidad de volumen no contiene conchas, vacío y inclusiones extrañas. En la práctica, no hay homogeneidad absoluta cuando, por ejemplo, el concreto se vierte en la forma. Para determinar la fuerza real, que depende directamente de la densidad del material, se realizan las siguientes operaciones:

• La estructura está moliendo al estado del polvo. En esta etapa, deshacerse de los poros.
• Se seca a temperaturas por encima de 100 grados, los residuos de humedad se eliminan de la muestra.
• Forme a temperatura ambiente y pasó a través del tamiz fino con un tamaño de celda de 0,20 x 0.20 mm, dando polvo de homogeneidad.
• La muestra resultante se pesa en pesos electrónicos de alta precisión. El volumen se calcula en el volumen del método de inmersión en la estructura de líquido y la medición del fluido desplazado (análisis picnométrico).

El cálculo es realizado por la fórmula:

donde m es la masa de la muestra en r;

V es la cantidad de volumen en cm 3.

A menudo, la medición de densidad en kg / m 3 a menudo es aplicable.

Densidad de material promedio

Para determinar cómo se comportan los materiales de construcción en condiciones de operación reales bajo la influencia de la humedad, las temperaturas positivas y negativas, las cargas mecánicas, debe usar la densidad promedio. Caracteriza la condición física de los materiales.

Si la densidad verdadera es un valor constante y depende solo de la composición química y la estructura de la red cristalina de la sustancia, entonces la densidad promedio está determinada por la porosidad de la estructura. Es la proporción de la masa del material en un estado homogéneo al volumen del espacio ocupado en condiciones naturales.

La densidad promedio proporciona una introducción al ingeniero de resistencia mecánica, el grado de absorción de humedad, la relación conductividad térmica y otros factores importantes utilizados en la construcción de elementos.

El concepto de densidad a granel.

Ingrese para el análisis de materiales de construcción a granel (arena, grava, ceramzit, etc.). El indicador es importante para calcular el uso rentable de los que u otros componentes de la mezcla de construcción. Muestra la proporción de la masa de la sustancia al volumen que ocupa en el estado de la estructura suelta.

Por ejemplo, si se conoce el material de la forma granulada y la densidad media de los granos, es fácil determinar el parámetro de vacío. En la fabricación de concreto, es más conveniente usar el relleno (grava, piedra triturada, arena), que tiene una porosidad más pequeña de la materia seca, ya que el material de cemento base continuará en su relleno, lo que aumentará el costo.

Los indicadores de densidad de algunos materiales.

Si toma los datos calculados de algunas tablas, entonces en ellas:

• Los materiales, que contienen óxidos de calcio, silicio y aluminio, varían de 2400 a 3100 kg por m 3.
• Las razas de madera con la base de la celulosa - 1550 kg por m 3.
• Organicos (carbono, oxígeno, hidrógeno) - 800-1400 kg por m 3.
• Metales: acero - 7850, aluminio - 2700, plomo - 11300 kg por m 3.

Con las tecnologías modernas para edificios de edificios, el indicador de densidad material es importante en términos de la resistencia de las estructuras portadoras. Todas las funciones de aislamiento térmico y aislamiento de humedad realizan materiales de baja densidad con la estructura de poros cerrados.

Ponemos cilindros de hierro y aluminio del mismo volumen sobre los pesos de las escalas del mismo volumen. Pesos de equilibrio rotos. ¿Por qué?

La violación del equilibrio significa que las masas de cuerpos no son lo mismo. La masa del cilindro de hierro es mayor que la masa de aluminio. Pero los volúmenes de los cilindros son iguales. Por lo tanto, la unidad de volumen (1 cm 3 o 1 m 3) de hierro tiene una masa mayor que aluminio.

La masa de la sustancia contenida en una unidad de volumen se llama densidad de sustancia.

Para encontrar la densidad, necesitamos una masa de materia para dividir en su volumen. La densidad se indica por la letra griega. ρ (RO). Luego

densidad \u003d masa / volumen,

ρ = mETRO./V. .

La unidad de la medición de densidad en C es de 1 kg / m 3. La densidad de varias sustancias se define en la experiencia y se presentan en la tabla:

¿Cómo entender que la densidad de agua ρ \u003d 1000 kg / m 3? La respuesta a esta pregunta sigue de la fórmula. Masa de agua en volumen V. \u003d 1 m 3 igual mETRO. \u003d 1000 kg.

De la fórmula de densidad masa de sustancia.

mETRO. = ρ V..

De los dos cuerpos de igual volumen, el cuerpo tiene el cuerpo cuya densidad de la sustancia es mayor.

Comparando la densidad de hierro ρ f \u003d 7800 kg / m 3 y aluminio ρ al \u003d 2700 kg / m 3, entendemos por qué en el experimento la masa del cilindro de hierro resultó ser mayor que la masa del cilindro de aluminio de la mismo volumen

Si el volumen del cuerpo se mide en CM 3, es conveniente usar el valor de densidad ρ para determinar el peso corporal, expresado en G / CM 3.

Traducimos, por ejemplo, la densidad del agua de kg / m 3 a g / cm 3:

ρ B \u003d 1000 kg / m 3 \u003d 1000 \\ (\\ frac (1000 ~ g) (1000000 ~ cm ^ (3)) \\) \u003d 1 g / cm 3.

Por lo tanto, el valor numérico de la densidad de cualquier sustancia, expresado en G / CM 3, es 1000 veces menor que su valor numérico expresado en kg / m 3.

La fórmula de densidad de la sustancia ρ \u003d mETRO./V. Se utiliza para cuerpos homogéneos, es decir, para organismos que consisten en una sola sustancia. Estos son cuerpos que no tienen cavidades aéreas o impurezas que no contienen otras sustancias. Según la densidad medida, se juzga la pureza de la sustancia. No se ha agregado, por ejemplo, en el lingote de oro es un metal barato.

Como regla general, la sustancia en el estado sólido tiene una densidad mayor que en líquido. Una excepción a esta regla es el hielo y el agua que consiste en moléculas H2O. Densidad de hielo ρ \u003d 900 kg 3, densidad de agua ρ \u003d 1000 kg 3. La densidad de hielo es menor que la densidad del agua, lo que indica un embalaje menos denso de moléculas (es decir, distancias largas entre ellos) en el estado sólido de la sustancia (hielo) que en líquido (agua). En el futuro, se reunirá con otros anomalías muy interesantes (anomalías) en las propiedades del agua.

La densidad media de la tierra es de aproximadamente 5,5 g / cm 3. Este y otros hechos de ciencia conocidos permitieron hacer algunas conclusiones sobre la estructura de la Tierra. El grosor promedio de la corteza terrestre es de unos 33 km. La corteza terrestre se prepara principalmente del suelo y la roca. La densidad media de la corteza de la Tierra es de 2,7 g / cm 3, y la densidad de las rocas que ocurre directamente debajo de la corteza de la Tierra es de 3.3 g / cm 3. Pero ambos valores son menos de 5,5 g / cm 3, es decir, menos que la densidad promedio de la Tierra. De ello se deduce que la densidad de la sustancia ubicada en las profundidades del globo, la mayor densidad de la tierra. Los científicos sugieren que en el centro de la tierra, la densidad de la sustancia alcanza el valor de 11.5 g / cm 3, es decir, se está acercando a la densidad del plomo.

La densidad media de los tejidos del cuerpo humano es de 1036 kg / m 3, densidad de la sangre (cuando t. \u003d 20 ° C) - 1050 kg / m 3.

Baja densidad de madera (2 veces menos que atascos de tráfico) balazaje. De eso hace balsas, cinturones de rescate. Un árbol crece en Cuba eshinomen kolyuchevolamayaCuya madera tiene una densidad de 25 veces menos que la densidad de agua, es decir, ρ ≈ 0.04 g / cm 3. Densidad de madera muy grande Árbol de serpientes. Los fregaderos de los árboles en agua como la piedra.

Finalmente, la leyenda de Archimedee.

Ya en la vida del famoso científico griego de Arquímedes, había leyendas al respecto, la razón por la cual se servían sus invenciones, llamativos contemporáneos. Una de las leyendas afirma que la siracusa de Geron II le pidió al pensador determinar si su corona o un joyero hacían una cantidad significativa de plata de oro puro. Por supuesto, la corona al mismo tiempo debería haber permanecido en su totalidad. Determinar la masa del arco de la corona no constituyó. Era mucho más difícil medir con precisión el volumen de la corona para calcular la densidad de metal de la que se elige y determina si está limpia. ¡La dificultad era que ella tenía una forma incorrecta!

De alguna manera, Arquímedes, absorbidas por pensamientos sobre la corona, se bañó, donde se vino a la mente una idea brillante. El volumen de la corona se puede determinar midiendo la cantidad de agua desplazada (está familiarizado con este método para medir el volumen del cuerpo de la forma incorrecta). Habiendo determinado el volumen de la corona y su masa, los arquímedes calcularon la densidad de la sustancia de la cual el joyero hizo una corona.

Como dice la leyenda, la densidad de la sustancia de la corona fue menor que la densidad del oro puro, y la sucia en su mano, el joyero fue acelerado en el engaño.

Definición

Peso - Este es un valor físico escalar que caracteriza las propiedades inertes y gravitacionales de TEL.

Cualquier cuerpo "resiste" intento cambiarlo. Esta propiedad de cuerpos se llama inercia. Entonces, por ejemplo, el conductor no puede detener instantáneamente el auto, habiendo visto un peatón repentinamente saltado delante de él. Por la misma razón, es difícil mover un armario o sofá. Con el mismo impacto en la parte de los cuerpos circundantes, un cuerpo puede cambiar rápidamente su velocidad, y la otra en las mismas condiciones es mucho más lenta. Se dice que el segundo cuerpo es más inerte o tiene una masa mayor.

Así, la medida de la inerte es su masa inerte. Si dos cuerpos interactúan entre sí, la velocidad de ambos cuerpos cambia como resultado, es decir, En el proceso de interacción, ambos organismos adquieren.

La proporción de los módulos de aceleración de los cuerpos interactivos es igual a la relación inversa de sus masas:

La medida de la interacción gravitacional es la masa gravitacional.

Se establece experimentalmente que las masas inertes y gravitacionales son proporcionales entre sí. Elegir un coeficiente de proporcionalidad igual a uno, indique la igualdad de masas inertes y gravitacionales.

En el sistema S. unidad de medición de la masa es kg..

La misa tiene las siguientes propiedades:

1. la masa siempre es positiva;
2. la masa de los cuerpos es siempre igual a la suma de las masas de cada uno de los cuerpos que están en el sistema (la propiedad de la aditividad);
3. como parte, la misa no depende de la naturaleza y la velocidad del movimiento del cuerpo (propiedad de la invariancia);
4. la masa del sistema cerrado se conserva con cualquier interacción de los cuerpos del sistema entre sí (la ley de preservar la masa).

Densidad de sustancias

La densidad corporal se llama la masa del volumen:

unidad de medida densidad en el sistema CG / M .

Diferentes sustancias tienen diferentes densidad. La densidad de la sustancia depende de la masa de átomos, de los cuales consiste y de la densidad del embalaje de átomos y moléculas en la sustancia. Cuanto mayor sea la masa de átomos, mayor será la densidad de la sustancia. En varios estados agregados, la densidad del embalaje de átomos de sustancias es diferente. En sólidos, los átomos están muy bien empaquetados, por lo tanto, las sustancias sólidas tienen la mayor densidad. En un estado líquido, la densidad de la sustancia es insignificantemente diferente de su densidad en el estado sólido, ya que la densidad del embalaje de los átomos sigue siendo grande. En los gases, la molécula se conecta débilmente entre sí y se retira unos de otros sobre largas distancias, la densidad del embalaje de átomos en el estado gaseoso es muy bajo, por lo que en este estado la sustancia tiene la densidad más pequeña.

Sobre la base de los datos de las observaciones astronómicas, se determinó la densidad promedio de la sustancia en el universo, los resultados de los cálculos sugieren que el espacio exterior está extremadamente resuelto. Si "frotas" la sustancia en todo el volumen de nuestra galaxia, entonces la densidad promedio de la materia en él será igual a aproximadamente 0,000,000,000,000,000,000,000,000 5 g / cm 3. La densidad promedio de la materia en el universo es de aproximadamente seis átomos en un medidor cúbico.

Ejemplos de resolución de problemas.

Ejemplo 1.

Ejemplo 2.

Ejemplo 3.

Todo lo que nos rodea consiste en diferentes sustancias. Los barcos y los baños se acumulan de madera, los planchas y las cáscaras de almejas están hechas de hierro, neumáticos sobre ruedas y estratos en lápices, desde la goma. Y diferentes artículos tienen un peso diferente, cualquiera de nosotros sin problemas traerá un jugoso melón maduro del mercado, y sobre los Giri del mismo tamaño tendrá que sudar.

Todos recuerdan la famosa broma: "¿Qué es más pesado? ¿Kilogramo de uñas o kilogramo de pelusa? ". Ya no obtendremos en el truco de este niño, sabemos que el peso y el otro será el mismo, pero el volumen diferirá significativamente. Entonces, ¿por qué pasa ésto? ¿Por qué diferentes cuerpos y sustancias tienen un peso diferente con el mismo tamaño? ¿O viceversa, el mismo peso con un tamaño diferente? Obviamente, hay algunas características, como resultado de qué sustancias son tan diferentes entre sí. En física, esta característica se llama la densidad de la sustancia y se lleva a cabo en el séptimo grado.

Densidad de sustancia: definición y fórmula.

Determinación de la densidad de la sustancia a continuación: la densidad muestra lo que es igual a la masa de la sustancia en una unidad de volumen, por ejemplo, en un medidor cúbico. Por lo tanto, la densidad de agua es de 1000 kg / m3, y el hielo es de 900 kg / m3, por lo que el hielo es más fácil y se encuentra en la parte superior en invierno en los reservorios. Es decir, ¿qué muestra la densidad de la sustancia en este caso? La densidad de hielo igual a 900 kg / m3, significa que el cubo de hielo con lados de 1 metro pesa 900 kg. Una fórmula para determinar la densidad de la sustancia es la siguiente: densidad \u003d masa / volumen. Los valores incluidos en esta expresión se refieren: MASS - M, el volumen del cuerpo es, y la densidad se denota por la letra ρ (Greek Buck "RO"). Y la fórmula se puede escribir de la siguiente manera:

Cómo encontrar una densidad de sustancia.

¿Cómo encontrar o calcular la densidad de cualquier sustancia? Para hacer esto, necesita conocer el volumen del cuerpo y el peso corporal. Es decir, medimos la sustancia que pesamos, y luego los datos obtenidos simplemente sustituyen en la fórmula y encuentran el valor que necesita. Y lo que se mide por la densidad de la sustancia está claro de la fórmula. Se mide en kilogramos por metro cúbico. A veces usas otro valor como gramos por centímetro cúbico. Recalcula un valor a otro muy simple. 1 g \u003d 0,001 kg, y 1 cm3 \u003d 0.000001 m3. En consecuencia, 1 g / (cm) ^ 3 \u003d 1000kg / m ^ 3. También debe recordarse que la densidad de la sustancia es diferente en diferentes estados agregados. Es decir, en sólido, líquido o gaseoso. La densidad de los sólidos, con mayor frecuencia, por encima de la densidad de líquidos y es mucho más alta que la densidad de los gases. Tal vez una excepción muy útil para nosotros es agua, que, como ya hemos considerado, pesa menos en estado sólido que en líquido. Como resultado de esta característica extraña del agua en la Tierra, la vida es posible. La vida en nuestro planeta, como sabes, sucedió desde los océanos. Y si el agua se comportaba, como todas las otras sustancias, entonces el agua en los mares y los océanos se congelaba, el hielo, siendo más pesado que el agua, caería en la parte inferior y yacía allí, no TAI. Y solo en el ecuador en el pequeño espesor del agua habría una vida en forma de varios tipos de bacterias. Así que puedes decir gracias por el agua para existir.

Densidad - la cantidad física que caracteriza las propiedades físicas de una sustancia que es igual a la relación de la masa corporal al volumen ocupado por este cuerpo.

La densidad (la densidad de un cuerpo homogéneo o la densidad media de heterogénea) se puede calcular por la fórmula:

[ρ] \u003d kg / m³; [m] \u003d kg; [V] \u003d m³.

dónde mETRO. - masa corporal, V. - su volumen; La fórmula es simplemente un registro matemático de la definición del término "densidad".

Todas las sustancias consisten en moléculas, por lo tanto, la masa de todo el cuerpo consiste en sus moléculas. Es como la masa del paquete con dulces pliegues de las masas de todos los dulces en el paquete. Si todos los dulces son iguales, entonces la masa del paquete con dulces se puede determinar multiplicando la masa de un caramelo en el número de caramelos en el paquete.

Las moléculas de sustancia pura son las mismas. Por lo tanto, la masa de gotas de agua es igual al producto de la masa de una molécula de agua por el número de moléculas en una caída.

La densidad de la sustancia muestra lo que es igual a la masa de 1 m³ de esta sustancia.

La densidad de agua es de 1000 kg / m³, significa que la masa de 1 m³ de agua es de 1000 kg. Este número se puede obtener multiplicando la masa de una molécula de agua por el número de moléculas contenidas en 1 m³ de su volumen.
La densidad de hielo es de 900 kg / m³, lo que significa que la masa de 1 m³ de hielo es de 900 kg.
A veces use una unidad para medir la densidad g / cm³, para que aún pueda decir que Masa 1 cm³ de hielo es de 0.9 g.

Cada sustancia ocupa algún volumen. Y puede resultar que dos cuerpos son igualesY sus masas son diferentes. En este caso, dicen que las densidades de estas sustancias son diferentes.

También con la igualdad de masa de dos cuerpos. Sus volúmenes serán diferentes. Por ejemplo, el volumen de hielo es casi 9 veces más que una barra de hierro.

La densidad de la sustancia depende de su temperatura.

Con la temperatura creciente, la densidad generalmente se reduce. Esto se debe a la expansión térmica cuando el volumen aumenta con una masa constante.

Con una disminución de la temperatura, la densidad aumenta. Aunque existen sustancias cuya densidad en un cierto rango de temperatura se comporta de manera diferente. Por ejemplo, agua, bronce, hierro fundido. Por lo tanto, la densidad del agua tiene el valor máximo a 4 ° C y disminuye tanto con un aumento como a la disminución de la temperatura en relación con este valor.

Cuando el estado agregado cambia, la densidad de la sustancia varía salta como: la densidad está creciendo durante la transición del estado gaseoso al líquido y cuando se solidifica el líquido. El agua, el silicio, el bismuto y algunas otras sustancias son excepciones a esta regla, ya que su densidad durante la solidificación disminuye.

Resolviendo tareas

Tarea número 1.
Una placa de metal rectangular está a 5 cm de largo, de 3 cm de ancho y un espesor de 5 mm tiene una masa de 85 g. ¿De qué material se puede reproducir?

Análisis del problema físico. Para responder a la pregunta, es necesario determinar la densidad de la sustancia desde la cual se realiza la placa. Luego, utilizando la tabla de densidad, determine qué sustancia corresponde al valor de densidad. Esta tarea se puede resolver en estas unidades (es decir, sin traducción a SI).

Tarea número 2.
La bola de cobre con un volumen de 200 cm 3 tiene una masa de 1,6 kg. Determine, una sola pieza esta bola o vacía. Si la pelota está vacía, entonces determine el volumen de la cavidad.

Análisis del problema físico. Si el volumen de cobre es menor que el volumen de la bola v, la miel

Tarea número 3.
El recipiente, que acomoda 20 kg de agua, lleno de gasolina. Determinar la masa de gasolina en el recipiente.

Análisis del problema físico. Para determinar la masa de gasolina en el recipiente, debemos encontrar la densidad de gasolina y el tanque del recipiente, que es igual al volumen de agua. El volumen de agua está determinado por su masa y densidad. La densidad de agua y la gasolina se encontrarán en la tabla. La tarea es mejor resolver en unidades de SI.

Número de tarea 4.
De 800 cm 3 lata y 100 cm 3 plomo producido aleación. ¿Cuál es su densidad? ¿Cuál es la proporción de masas de estaño y plomo en la aleación?