science >> Wetenschap >  >> Fysica

Bereken de dichtheid, het volume en de massa

Dichtheid (D) is een hoeveelheid die wordt gedefinieerd als massa (m) per volume-eenheid (v): D = m ÷ v. Aangezien deze drie hoeveelheden aan elkaar gerelateerd zijn, kunt u er één van vinden als u de andere twee kent. Dit is nuttiger dan het klinkt, omdat dichtheid vaak een bekende hoeveelheid is die je kunt opzoeken, ervan uitgaande dat je de samenstelling van het materiaal kent. Berekeningen zijn eenvoudig voor vaste objecten, maar dingen worden ingewikkelder voor vloeistoffen waarvan de dichtheid verandert met de temperatuur en voor gassen, waarvoor de dichtheid afhankelijk is van temperatuur en druk.

Consistente eenheden gebruiken

De vergelijking met betrekking tot dichtheid, massa en volume is eenvoudig en stelt u in staat de dichtheid van een materiaal te berekenen als u de massa en het volume meet. Het enige nadeel is dat u de metingen in hetzelfde systeem moet uitvoeren. Als u bijvoorbeeld de massa in kilogram meet, moet u het volume in kubieke meters meten en als u het volume in kwartjes meet, moet u de massa in kilo meten. De drie systemen die u waarschijnlijk gaat gebruiken zijn CGS (centimeter, gram, seconden), MKS, (meter, kilogram, seconden) en British Imperial. De meest gebruikte eenheden voor dichtheden in deze drie systemen zijn:

  • CGS - grammen /kubieke centimeter of gram /milliliter

  • MKS - kilogrammen /kubieke meter

  • Brits - ponden /kubieke voet


    Dichtheidsberekeningen

    Voorbeeld: Stel dat u een bekerglas vol met een mysterieuze waterige oplossing heeft. Door de dichtheid te berekenen en te vergelijken met die van zuiver water, kan de samenstelling worden bepaald.

    U berekent het volume van de oplossing door de afmetingen van het bekerglas en het vloeistofniveau te meten en vindt het 355 ml . Aangezien een milliliter een kubieke centimeter is, zou je de massa in grammen moeten vinden. U merkt dat het 372 gram is. De dichtheid is dan 372 g ÷ 355 ml = 1,05 g /ml. Dat is gewoon een beetje dichter dan zuiver water (1 gm /ml), dus alles wat in het water is opgelost heeft een lage concentratie.

    Voorbeeld: je vindt een grote rots met een ruwweg bolvorm en wil weten de samenstelling ervan. Het vinden van de dichtheid kan je helpen dat te bepalen.

    Bereken het volume van het gesteente door de diameter te meten en te delen door 2 om de straal (r) te vinden. Het volume van een bol is 4 /3πr 3, dus als het gesteente een straal van 10 inch heeft, is het volume 418,67 kubieke inch. Omzetten in kubieke voet door vermenigvuldigen met 0,00057. Het resultaat is 0,239 kubieke voet. Als de rots 40 pond weegt, is de dichtheid 40 lb /0.239 ft 3 = 167. 36 lb /ft 3. Dit is heel dicht bij de dichtheid van graniet, dus er is een goede kans dat de steen massief graniet is.

    Densiteitslijsten gebruiken

    Als je een object hebt gemaakt van een bekend materiaal, kun je kijken de dichtheid in een tabel verhogen. Met deze informatie kunt u het volume berekenen door het te wegen. Als u het volume al kent, kunt u de massa berekenen. Het enige wat je hoeft te doen is de dichtheidsvergelijking herschikken om de gewenste parameter uit te drukken in termen van de andere twee.

    Voorbeeld: Stel dat je een gouden beeld hebt en je het volume ervan wilt vinden.

    D = m ÷ v, dus v = m ÷ D

    Je ziet dat het beeld weegt 2 kg. In een tabel ziet u dat de dichtheid van goud ongeveer 19.300 kg /m 3 is. Bij het aansluiten van nummers, vindt u het volume te zijn 2 kg ÷ 19,300 kg /m 3 = 0,0001 m 3 of ongeveer een tiende van een liter.

    Voorbeeld: Hoeveel kost een milliliter van kwik weegt?

    D = m ÷ v, dus m = D ÷ v

    De dichtheid van kwik is 13,6 g /ml, dus een volume van 1 ml heeft een massa van 13,6 gram.