Materiaali tiheys määritellään massana tilavuusyksikköä kohti. Toisin sanoen, tiheys on massan ja tilavuuden suhde tai massa tilavuusyksikköä kohti. Se on mitta siitä, kuinka paljon "tavaraa" esineellä on tilavuusyksikössä (kuutiometri tai kuutiometri). Tiheys on lähinnä mittaus siitä, kuinka tiiviisti aine on sekoitettu yhteen. Kreikkalainen tutkija löysi tiheysperiaatteen Arkhimedes, ja se on helppo laskea, jos tiedät kaavan ja ymmärrät siihen liittyvät yksiköt.
Tiheyskaava
Tiheyden laskemiseksi (jota yleensä edustaa Kreikan kirje "ρ") esineestä, ota massa (m) ja jaa tilavuudella (v):
ρ = m / v
SI-yksikkö tiheys on kiloa kuutiometriä kohden (kg / m3). Se on myös usein edustettuna cgs yksikkö grammaa kuutiometriä kohti (g / cm3)3).
Kuinka löytää tiheys
Tiheyden tutkimisessa voi olla hyödyllistä työskennellä a näyteongelma käyttämällä tiheyskaavaa, kuten edellisessä osassa mainittiin. Muista, että vaikka tiheys todellakin on massa jaettuna tilavuudella, se mitataan usein yksikköinä grammoina kuutiota kohti senttimetriä, koska grammat edustavat standardipainoa, kun taas kuutiosentimet edustavat esine.
Ota tämä ongelma varten suolatiilet, joiden koko on 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm ja painaa 433 grammaa. Löydä tiheys käyttämällä kaavaa, joka auttaa määrittämään massan määrän tilavuusyksikköä kohti, tai:
ρ = m / v
Tässä esimerkissä sinulla on objektin mitat, joten sinun on tehtävä laske äänenvoimakkuus. tilavuuden kaava riippuu esineen muodosta, mutta laatikon yksinkertainen laskenta:
v = pituus x leveys x paksuus
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm3
Nyt kun sinulla on massa ja tilavuus, laske tiheys, seuraavasti:
ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm3
ρ = 2,165 g / cm3
Täten suolatiilen tiheys on 2,165 g / cm3.
Tiheyden käyttäminen
Yksi yleisimmistä tiheyden käytöistä on eri materiaalien vuorovaikutus toisiinsa sekoitettuna. Puu kelluu vedessä, koska sen tiheys on pienempi, kun taas ankkuri uppoaa, koska metallin tiheys on suurempi. Heliumpallot kelluvat, koska heliumin tiheys on pienempi kuin ilman tiheys.
Kun autopalveluasemasi testaa erilaisia nesteitä, kuten voimansiirtonestettä, se kaataa osan nesteestä hydrometriin. Hydrometrissä on useita kalibroituja esineitä, joista osa kelluu nesteessä. Tarkkailemalla, mitkä esineistä kelluvat, huoltoaseman työntekijät voivat määrittää nesteen tiheyden. Voimansiirtonesteen tapauksessa tämä testi paljastaa, onko huoltoaseman työntekijöiden vaihdettava se välittömästi tai onko nesteessä vielä jonkin verran elämää.
Tiheyden avulla voit ratkaista massan ja tilavuuden, jos sille annetaan toinen määrä. Koska yleisten aineiden tiheys on tiedossa, tämä laskelma on muodoltaan melko yksinkertainen. (Huomaa, että tähdellä - * - merkintää käytetään sekaannusten välttämiseksi tilavuuden ja tiheyden muuttujien kanssa, ρ ja vvastaavasti.)
v * ρ = mtai
m / ρ = v
Tiheyden muutos voi olla hyödyllinen myös joidenkin tilanteiden analysoinnissa, kuten aina kun kemiallinen muuntaminen tapahtuu ja energiaa vapautuu. Esimerkiksi akun varaus on hapan liuos. Kun akku purkaa sähköä, happo yhdistyy akussa olevaan lyijyyn muodostaen uuden kemikaalin, mikä johtaa liuoksen tiheyden laskuun. Tämä tiheys voidaan mitata akun jäljellä olevan varaustason määrittämiseksi.
Tiheys on avainkäsite analysoitaessa materiaalien vuorovaikutusta nestemekaniikassa, säässä, geologiassa, materiaalitieteissä, tekniikassa ja muilla fysiikan aloilla.
Tietty painovoima
Tiheyteen liittyvä käsite on tietty painovoima (tai vielä sopivampi suhteellinen tiheys), joka on materiaalin tiheyden suhde veden tiheys. Kohde, jonka ominaispaino on vähemmän kuin yksi, kelluu vedessä, kun taas yli yhden ominaispaino tarkoittaa, että se uppoaa. Juuri tämä periaate sallii esimerkiksi kuumalla ilmalla täytetyn ilmapalloin kellua suhteessa muuhun ilmaan.