RELATIV TÆTHED: BEREGNING, EKSEMPLER, ØVELSER - FYSISK - 2025

Den relative tæthed er det dimensioneløse forhold mellem tætheden af ​​et stof og en reference, der sædvanligvis er vand ved 4 ° C (39,2 ° F) for væsker og faste stoffer, mens der til gasser anvendes tør luft.

I nogle tekster kaldes det også specifik tyngdekraft (bogstavelig oversættelse af specifik tyngdekraft på engelsk), men det er det samme koncept. Begge tætheder skal være i det samme enhedssystem og er blevet målt under ens tryk og temperaturbetingelser.

Flydende genstande har en lavere relativ densitet end vand. Kilde: PIxabay.

Relativ massefylde beregnes matematisk som følger:

Selvom densiteten af ​​ethvert stof afhænger af tryk- og temperaturforholdene, hvori det måles, især når det kommer til gasser, er den relative tæthed et meget nyttigt koncept til hurtigt at karakterisere forskellige materialer.

Dette kan ses med det samme, da vandtætheden er ca. 1 gram for hver kubikcentimeter: 1 g / cc eller 1000 kg / m ³, ved atmosfærisk tryk og i et godt temperaturområde (fra 0 til 15 ºC).

Ved at give stoffets relative tæthed vides det straks, hvor let eller tungt det er med hensyn til vand, det universelle stof.

Derudover er den relative massefylde en let værdi at huske, da den måles med små og let at håndtere tal, som det ses i det næste afsnit, hvor værdierne for den relative densitet for nogle kendte stoffer nævnes.

eksempler

Den relative massefylde af vand er åbenlyst 1, da det som sagt i begyndelsen er referencestandarden for væsker og faste stoffer. Væsker såsom kaffe, mælk eller læskedrikke har relative densiteter meget tæt på vandets.

Hvad olier angår, er der ingen enkelt relativ densitetsværdi, der gælder for alle, da det afhænger af deres oprindelse, sammensætning og forarbejdning. De fleste af de relative massefylde for olier ligger i området mellem 0,7 og 0,95.

Gasser er meget lettere, så i mange anvendelser er referencen, der tages, lufttætheden på en sådan måde, at den relative densitet indikerer, hvor let eller tung en gas sammenlignes med luft. Sammenlignet med vand er den relative luftdensitet 0,0013.

Lad os se på nogle relative densitetsværdier for kendte stoffer og materialer.

Relativ tæthed af nogle kendte stoffer

- Menneskelig krop: 1,07.

- Kviksølv: 13.6.

- Glycerin: 1,26.

- Benzin: 0,68.

- Havvand: 1.025.

- Stål: 7,8.

- Træ: 0,5.

- Is: 0,92.

Den relative densitetsværdi giver øjeblikkelig information om, hvorvidt et stof eller materiale flyder i vand eller synker tværtimod.

I lyset af dette forbliver et lag olie oven på et lag vand, da næsten alle olier har en lavere specifik tyngdekraft end denne væske. En terning træ i vand kan have en del ud af det, ligesom is.

Forskel med absolut tæthed

Den absolutte tæthed er kvoten mellem et stofs masse og det volumen, det optager. Da voluminet igen afhænger af temperaturen (når opvarmning af de fleste stoffer ekspanderer) og tryk, afhænger densiteten på sin side af disse to mængder. Matematisk har vi:

Hvor ρ er densiteten, hvis enheder i det internationale system er Kg / m ³, er m massen og V er volumen.

På grund af det forhold, som volumen har med temperatur og tryk, specificeres de tæthedsværdier, der vises i tabellerne, normalt ved atmosfærisk tryk og i visse temperaturområder.

Under normale betingelser for gasser: 1 trykatmosfære og 0 ° C temperatur indstilles lufttætheden således til 1.293 Kg / m ³.

Selv om dens værdi oplever disse variationer, er det en meget passende mængde at bestemme opførslen af ​​stoffer, især i medier, der betragtes som kontinuerlige.

Forskellen med relativ massefylde er, at absolut densitet har dimensioner, i hvilket tilfælde dens værdier afhænger af det valgte enhedssystem. På denne måde er densiteten af ​​vand ved en temperatur på 4 ° C:

ρ _vand = 1 g / cm ³ = 1000 kg / m ³ = 1,94 slug / ft ³

Løst øvelser

- Øvelse 1

Find det volumen, der optages af 16 gram olie, hvis specifikke tyngdekraft er 0,8.

Løsning

Først finder vi den absolutte densitet ρ _olie for olien. Ved at betegne dens relative tæthed som sg _{, har} vi:

ρ _olie = 0,8 x Vandtæthed

For vandtætheden bruges værdien angivet i det foregående afsnit. Når den relative densitet er kendt, genvindes den absolutte tæthed straks ved at multiplicere denne værdi med vandets densitet. Så:

Materialetæthed = Relativ densitet x Vandtæthed (under normale forhold).

Derfor for olien i dette eksempel:

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

Da densitet er kvotienten mellem masse m og volumen V, vil den være som følger:

- Øvelse 2

En sten har en egenvægt på 2,32 og et volumen på 1,42 x 10 ^-4 m ³. Find stenens vægt i enheder i det internationale system og i det tekniske system.

Løsning

Værdien af ​​vandtætheden vil blive brugt som 1000 kg / m ³:

ρ _sten = 2,32 x 1000 kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ kg / m ³

Bergens masse er i kilogram:

Vægten i enheder i det tekniske system er 0,33 kg. Hvis det foretrækkes i det internationale system, er enheden Newton, for hvilken massen ganges med værdien af ​​g, tyngdekraktionen.

- Øvelse 3

Et pycnometer er en beholder, med hvilken den relative massefylde af et stof kan bestemmes ved en bestemt temperatur.

Pyknometeret. Kilde: Wikipedia.org.

For at bestemme massefylden af ​​en ukendt væske i laboratoriet blev denne procedure fulgt:

- Det tomme pyknometer blev vejet, og aflæsningen var 26,038 g

- Derefter blev pyknometret fyldt med vand ved 20 ° C (vandtæthed 0,99823 g / cc) og vejet, hvilket opnåede en værdi på 35,966 g.

- Til sidst vejes det pyknometer, der var fyldt med den ukendte væske, og den opnåede aflæsning var 37.791 g.

Det anmodes om at udlede et udtryk for at beregne væskens densitet og anvende det med de opnåede data.

Løsning

Massen af ​​både vand og væske bestemmes ved at trække det fulde pycnometer aflæsning fra det tomme pyknometer:

masse _H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _flydende masse = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Endelig er det substitueret i det udtryk, der blev udledt:

_væske ρ = (11.753 g / 9.928 g). 0,99823 g / cc = 1,122 g / cc.

Referencer

1. Encyclopedia Britannica. Specifik tyngdekraft. Gendannes fra: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fysik: Principper med applikationer. 6. ^th. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4th. Edition. Pearson Uddannelse. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Noter om generel fysik. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5. udgave. Mc Graw Hill. 17-18.