Щільність речовини - як визначити і чому дорівнює?

Почнемо з найскладнішого – з маси. Здавалося б, це поняття ми чуємо з самого дитинства, приблизно знаємо скільки у нас кілограм, і нічого складного тут бути не може. Насправді все складніше.

Донедавна в Міжнародному бюро заходів і терезів у Парижі зберігався циліндр масою один кілограм. Циліндр був виготовлений зі сплаву іридію та платини і служив для всього світу зразком кілограма. Щоправда, згодом його маса змінилася, і довелося придумати новий стандарт — електромагнітні ваги.

Висота цього циліндра була приблизно 4 см, але щоб його підняти, потрібно було прикласти чималу силу. Необхідність цієї сили прикладати обумовлюється інерцією тіл і математично записується через другий закон Ньютона.

Другий закон Ньютона

У цьому вся законі масу вважатимуться деяким коефіцієнтом, який пов'язує прискорення і силу. Також маса важлива для розрахунку сили тяжіння. Вона є мірою гравітації: саме завдяки їй тіла притягуються одне до одного.

Закон всесвітнього тяжіння

M - маса першого тіла (часто планети) [кг]

m - маса другого тіла [кг]

R - відстань між тілами [м]

G - гравітаційна постійна

G = 6,67 · 10 −11 м 3 · кг −1 · с −2

Коли ми встаємо на терези, стрілка відхиляється. Це тому, що маса Землі дуже велика, і сила тяжіння буквально придавлює нас до поверхні. На легшому Місяці людина важить менше у шість разів. Коли думаєш про це, хочеться зважуватись виключно на Місяці. 🙃

Об'єм тіла

Обсяг - це фізична величина, яка показує, скільки простору займає тіло. Це важлива навичка - вміти обсяги співвідносити.Наприклад, щоб порахувати, скільки пластикових кульок міститься у гігантський басейн.

Скажімо, щоб розрахувати обсяг прямокутного паралелепіпеда, нам потрібно перемножити три його параметри.

Формула об'єму паралелепіпеда

А для циліндра буде справедлива така формула:

Формула об'єму циліндра

S - площа основи [м 2]

Звідки береться маса

Фізики переконані, що в елементарних частинок має бути маса. Доведено, що електрон, наприклад, має масу. В іншому випадку вони не могли б утворити атоми і всю видиму матерію.

Всесвіт без маси був хаос з різних випромінювань, що рухаються зі швидкістю світла. Не було б ні галактик, ні зірок, ні планет. Здорово, що це не так, і елементарні частинки мають масу. Тільки ось поки що незрозуміло, звідки ця маса у них береться.

Чоловіка на цій фотографії звуть Пітер Хіггс. Йому ми зобов'язані за припущення, експериментально доведене в 2022, що масу всіх частинок створює якийсь бозон.

Перекласти г/м3 на т/м3 | онлайн калькулятор

Онлайн калькулятор виконає переведення одиниць вимірювання щільності з Грам на кубометр ( г/м 3 , g/m 3 ) в тонни на метр кубічний ( т/м 3 , t/m 3 ) і навпаки, допоможе висловити скільки т/м3 в г/ м3.

1 г/м3 = 0.000001 т/м3;
1 т/м3 = 1000000 г/м3.

Щільність речовини

Щільність – скалярна фізична величина. Визначається як відношення маси тіла до об'єму, що займається цим тілом.

Формула густини речовини

р - густина речовини [кг/м 3 ]

m - маса речовини [кг]

V - обсяг речовини [м 3]

Щільність залежить від температури, агрегатного стану речовини та зовнішнього тиску. Зазвичай, якщо тиск збільшується, то молекули речовини утрамбовуються щільніше — отже, щільність більша.А зростання температури зазвичай призводить до збільшення відстаней між молекулами речовини — щільність знижується.

Виняток становить вода. Так, щільність води менша за щільність льоду. Пояснення криється у молекулярній структурі льоду. Коли вода переходить із рідкого стану в твердий, вона змінює молекулярну структуру так, що відстань між молекулами збільшується. Відповідно, щільність льоду менша за щільність води.

Нижче наведено значення щільностей для різних речовин. Надалі це допоможе під час вирішення завдань.

Де найбільша щільність?

Найбільша щільність у Всесвіті - у чорній дірі. Щільність чорної дірки становить близько 1014 кг/м3.

Онлайн-курси фізики в Skysmart не менш цікаві, ніж наші статті!

Щільність високолегованих сталей з особливими властивостями

Представлені значення густини наступних марок високолегованих сталей: сталь Г13, Г20Х12Ф, Х21Х15Т, Р18. Значення густини сталі в таблиці вказані в залежності від температури - в інтервалі від 0 до 1100°С. Розмірність густини - кг/м3. Додатково ви можете ознайомитись із таблицею щільності речовин.

Щільність низьколегованих сталей

Представлені значення щільності наступних низьколегованих сталей: сталь 15М, 12МХ, 15ХМ, 15ХФ, 30Х, 30Н3, 30ХН3, 12Х5СМА, Х6М, 30Г2, 50С2Г. Середня щільність низьколегованих сталей має величину від 7725 до 7855 кг/м3 за температури 20°С.

Щільність сталі різних типів

Наведено таблицю значень щільності поширених типів сталі при кімнатній температурі. Щільність сталі істотно залежить від типу, що визначається її хімічним складом та призначенням.

До легких сталей з не високою щільністю можна віднести деякі леговані, жаростійкі та нержавіючі сталі.Мінімальна густина поширених марок таких сталей становить величину 7640-7670 кг/м3.

Присутність у сталі великої кількості нікелю робить її щільністю вищою. Наприклад, щільність сплавів на основі нікелю може досягати значення 8500 кг/м3. Найважчою є швидкорізальна інструментальна сталь.

Щільність стали поширених марок за різних температур

У таблиці представлені значення густини стали поширених марок залежно від температури. Слід зазначити, що щільність сталі за зміни її температури змінюється слабко. Щільність різних марок сталі розмірності кг/м3 наведена в таблиці при температурі від 20 до 900°С.

При нагріванні сталі вона збільшується обсягом, і її щільність стає менше.Наприклад, щільність нержавіючої сталі 12Х18Н9 при 20°С дорівнює 7900 кг/м3 або 7,9 г/см3, а при температурі 900°С щільність цієї сталі зменшується і становить 7510 кг/м3 або 7,51 г/см3.

З представлених у таблиці сталей можна виділити найлегшу сталь із мінімальною щільністю. Такою сталлю є нержавіюча жароміцна сталь15Х25Т (Х25Т, ЕІ439), щільність якої за кімнатної температури дорівнює 7600 кг/м3 або 7,6 г/см3.

Середня щільність конструкційної сталі за кімнатної температури становить величину 7700…7900 кг/м3. Наприклад, щільність сталі 20 має величину 7856 кг/м3 за температури 20°С. Значення щільності сталі у випадку досить близько до щільності заліза оскільки цей метал є основою цього сплаву.

Щільність вуглецевих сталей

Щільність вуглецевої сталі за кімнатної температури знаходиться в діапазоні від 7,83 до 7,87 г/см3.У таблиці представлені значення густини наступних вуглецевих сталей: сталь 08КП, сталь 08, сталь 20, сталь 40, сталь У8, сталь У12.

Значення щільності таблиці вказані залежно від температури — в інтервалі від 0 до 1100°С. При нагріванні стали вона стає менш щільною. Наприклад, щільність сталі 20 дорівнює 7859 кг/м3 при температурі 15°С, а при нагріванні до температури 1100°С щільність цієї сталі зменшитися до величини 7496 кг/м3.

Примітка: Щільність вуглецевих сталей у таблиці виражена розмірністю кг/м 3 .

Різні одиниці виміру величин поверхневої (площинної) щільності – переведення в
кг/м2

Розрахункова щільність простих (подвійних) латунів

Розрахункова щільність, г/см 3

Щільність

У статті пояснюється, що таке щільність.Отже, ви дізнаєтеся, що таке густина, як її розрахувати і які бувають види густини.

Що таке густина?

Щільність - Це співвідношення маси та обсягу. Отже, щільність речовини розраховується шляхом розподілу маси речовини з його обсяг.

Символ щільності - грецька літера ро (ρ).

Одиницею щільності у Міжнародній системі (СІ) є кілограм на кубічний метр (кг/м 3 ). Хоча грам на кубічний сантиметр (г/см 3 ) або, що те саме, грам на мілілітр (г/мл) також часто використовуються як одиниці щільності.

Однією з характеристик густини є те, що, як правило, кожен матеріал має різну густину. Таким чином, густина - це фізична величина, яка використовується для ідентифікації та розрізнення матеріалів.

Формула густини

Тепер, коли ми знаємо визначення густини, давайте подивимося, як розраховується ця фізична властивість.

Щільність речовини дорівнює відношенню маси обсягу цієї речовини. Таким чином, формула густини виглядає так:

Наприклад, якщо тверде тіло має масу 50 кг і займає об'єм 0,02 м 3 щільність тіла дорівнює 2500 кг/м 3 (50/0,02=2500).

Приклади густини

У цьому розділі показані приклади густин поширених речовин у фізиці та хімії:

• Щільність води : 1000 кг/м3
• Щільність олії : 920 кг/м3
• Щільність сталі : 7850 кг/м3.
• Щільність алюмінію : 2700 кг/м3.
• Щільність вуглецю : 2269 кг/м3
• Щільність міді : 8966 кг/м3.
• Щільність льоду : 919 кг/м3
• Щільність скла : 2500 кг/м3
• Щільність спирту : 780 кг/м3.
• Щільність ртуті : 13584 кг/м3.
• Щільність повітря : 1,18 кг/м3
• Щільність кисню : 1,4 кг/м 3
• Щільність вуглекислого газу : 1,8 кг/м 3

Зверніть увагу, що ці значення щільності є приблизними, оскільки можуть змінюватись незначно в залежності від температури, тиску, складу проби і т.д. буд.

Якщо подивитися на приклади, то в цілому гази мають набагато меншу щільність, ніж тверді тіла та рідини.

Одиниці густини

У Міжнародній системі щільність виявляється у кілограмах на кубічний метр (кг/м 3 ). Однак для виразу значень щільності також часто використовується одиниця виміру кубічний сантиметр (г/см 3) або, що еквівалентно, грам на мілілітр (г/мл).

Нижче ви можете побачити таблицю еквівалентності часто використовуваних одиниць щільності:

Ви можете використовувати наступний калькулятор для перетворення одиниць густини. Просто введіть значення густини, одиниці перетворення та кількість десяткових знаків. Як десятковий роздільник необхідно використовувати точку, наприклад 10,53.

Типи щільностей

Існують різні типи щільностей, які різняться за концепцією, яку вони представляють:

Абсолютна щільність (або середня щільність) : це найбільш використовується вид щільності, це співвідношення між масою всього тіла і об'ємом, що займає ним.