ОТНОСИТЕЛНА ПЛЪТНОСТ: ИЗЧИСЛЕНИЕ, ПРИМЕРИ, УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

На относителната плътност е безразмерна връзката между плътността на веществото и позоваване която обикновено е вода при 4 ° С (39.2 ° F) за течности и твърди вещества, а за газове се използва сух въздух.

В някои текстове тя се нарича също специфична гравитация (буквален превод на специфична гравитация на английски), но това е същата концепция. И двете плътности трябва да са в една и съща система и са измерени при еднакви условия на налягане и температура.

Плаващите обекти имат по-ниска относителна плътност от водата. Източник: PIxabay

Относителната плътност се изчислява математически, както следва:

Въпреки че плътността на всяко вещество зависи от условията на налягане и температура, при които се измерва, особено когато става въпрос за газове, относителната плътност е много полезна концепция за бързо характеризиране на различни материали.

Това може да се види веднага, тъй като плътността на водата е приблизително 1 грам за всеки кубичен сантиметър: 1 g / cc или 1000 kg / m ³, при атмосферно налягане и в добър температурен диапазон (от 0 до 15 º C),

Придавайки относителната плътност на веществото, веднага се знае колко е лека или тежка по отношение на водата, универсалното вещество.

В допълнение, относителната плътност е лесна за запомняне стойност, тъй като тя се измерва с малки и лесни за обработка числа, както ще се види в следващия раздел, в който са посочени стойностите на относителната плътност за някои известни вещества.

Примери

Относителната плътност на водата очевидно е 1, тъй като както беше казано в началото, тя е референтният стандарт за течности и твърди вещества. Течностите като кафе, мляко или безалкохолни напитки имат относителна плътност много близка до тази на водата.

Що се отнася до маслата, няма единична стойност на относителната плътност, приложима за всички, тъй като това зависи от техния произход, състав и обработка. Повечето от относителната плътност на маслата са в диапазон между 0,7 и 0,95.

Газовете са много по-леки, така че в много приложения референтната стойност е плътността на въздуха по такъв начин, че относителната плътност показва колко лек или тежък газ се сравнява с въздуха. В сравнение с водата относителната плътност на въздуха е 0,0013.

Нека разгледаме някои стойности на относителната плътност за известни вещества и материали.

Относителна плътност на някои известни вещества

- Човешко тяло: 1,07.

- Живак: 13.6.

- Глицерин: 1.26.

- Бензин: 0,68.

- Морска вода: 1,025.

- Стомана: 7.8.

- Дърво: 0,5.

- Лед: 0,92.

Стойността на относителната плътност предоставя незабавна информация дали вещество или материал плава във вода или потъва напротив.

С оглед на това слой масло ще остане отгоре върху слой вода, тъй като почти всички масла имат по-ниска специфична гравитация от тази течност. Куб дърво във вода може да има част от него, също като лед.

Разлика с абсолютна плътност

Абсолютната плътност е коефициентът между масата на веществото и обема, който заема. Тъй като обемът от своя страна зависи от температурата (повечето вещества се разширяват при нагряване) и налягането, плътността от своя страна зависи от тези две величини. Математически имаме:

Където ρ е плътността, чиито единици в Международната система са Kg / m ³, m е масата, а V е обемът.

Поради връзката, която обемът има с температурата и налягането, стойностите на плътността, които се появяват в таблиците, обикновено се определят при атмосферно налягане и в определени температурни диапазони.

По този начин, при нормални условия за газове: 1 атмосфера на налягане и 0 ° С температура, плътността на въздуха се определя на 1,293 Kg / m ³.

Въпреки че стойността му изпитва тези вариации, е много подходящо количество да се определи поведението на веществата, особено в среди, считани за непрекъснати.

Разликата с относителната плътност е, че абсолютната плътност има размери, в този случай нейните стойности зависят от избраната единична система. По този начин плътността на водата при температура 4 ° C е:

ρ _вода = 1 g / cm ³ = 1000 Kg / m ³ = 1.94 slug / ft ³

Решени упражнения

-Упражнение 1

Намерете обема, зает от 16 грама масло, чието специфично тегло е 0,8.

Решение

Първо намираме абсолютната плътност ρ _масло от маслото. Означавайки относителната му плътност като s _g, имаме:

ρ _масло = 0,8 x Плътност на водата

За плътността на водата ще се използва стойността, дадена в предишния раздел. Когато относителната плътност е известна, абсолютната плътност се възстановява незабавно чрез умножаване на тази стойност по плътността на водата. Така:

Плътност на материала = Относителна плътност x Плътност на водата (при нормални условия).

Следователно, за маслото в този пример:

ρ _масло = 0,8 x 1 g / cm ³ = 0,8 g / cm ³

Тъй като плътността е коефициентът между маса m и обем V, тя ще бъде следната:

-Упражнение 2

Една скала има специфична тежест 2,32 и обем 1,42 х 10 ^-4 м ³. Намерете теглото на скалата в единици от Международната система и в техническата система.

Решение

Стойността на плътността на водата ще се използва като 1000 Kg / m ³:

ρ _скала = 2,32 x 1000 Kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ Kg / m ³

Масата m на скалата е в килограми:

Теглото в единици на техническата система е 0,33 килограм-сила. Ако е предпочитана в международната система, тогава единицата е Нютон, за която масата се умножава по стойността на g, ускорението на гравитацията.

-Упражнение 3

Пикнометър е контейнер, с който относителната плътност на веществото може да се определи при определена температура.

Пикнометрични. Източник: Wikipedia.org.

За да се определи плътността на неизвестна течност в лабораторията, се спазва тази процедура:

- Празната пикнометър беше претеглена и показанието беше 26.038 g

- След това пикнометърът се напълва с вода при 20 ° С (плътност на водата 0,99823 g / cc) и се претегля, като се получава стойност от 35,966 g.

- Накрая, пикнометърът, напълнен с непознатата течност, се претегля и полученото отчитане е 37 791 g.

От него се изисква да се изведе израз, за ​​да се изчисли плътността на течността и да се приложи с получените данни.

Решение

Масата както на водата, така и на течността се определя чрез изваждане на пълния пикнометър от празния пикнометър:

маса _Н20 = 35.966 g - 26.038 g = 9.928 g; маса на _{течността} = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Накрая се замества в израза, който е изведен:

_{течност} ρ = (11.753 g / 9.928 g). 0,99823 g / cc = 1,182 g / cc.

Препратки

1. Енциклопедия Британика. Специфична гравитация Възстановено от: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Физика: Принципи на приложение. 6 ^-та.. Зала на Ед Прентис.
3. Mott, R. 2006. Механика на течностите. 4-ти. Edition. Pearson Education. 12-21.
4. Валера Негрете, Дж. 2005. Бележки по обща физика. Пумас. 44-45.
5. Уайт, Ф. 2004. Механика на течностите. 5-то издание. Mc Graw Hill. 17-18.