cyfra rzymska od 1 do 100

Jaka jest gęstość wody? Czy ma znaczenie jaka jest temperatura? Jak obliczyć gęstość innych obiektów i cieczy?

W tym przewodniku wyjaśniamy gęstość wody, przedstawiamy wykres, za pomocą którego można znaleźć gęstość wody w różnych temperaturach, oraz wyjaśniamy trzy różne sposoby obliczania gęstości.

Jaka jest gęstość wody?

Gęstość to masa na jednostkę objętości substancji. Gęstość wody najczęściej podaje się jako 1 g/cm³, ale poniżej znajduje się gęstość wody w różnych jednostkach.

To nie przypadek, że woda ma gęstość 1. Gęstość to masa podzielona przez objętość (ρ=m/v), a podstawą ustalenia metrycznej jednostki masy, czyli centymetra sześciennego (1cm) była woda³) wody waży jeden gram (1g).

Zatem 1 g/1 cm³= 1 g/cm2³, nadając wodzie łatwą do zapamiętania gęstość. Jednak dokładna gęstość wody zależy zarówno od ciśnienia powietrza, jak i temperatury obszaru. Te różnice w gęstości są jednak bardzo niewielkie, więc jeśli nie musisz znać bardzo dokładnych obliczeń lub eksperyment odbywa się na obszarze o ekstremalnej temperaturze/ciśnieniu, możesz nadal używać 1 g/cm³dla gęstości wody. Możesz spojrzeć na wykres w następnej sekcji, aby zobaczyć, jak gęstość wody zmienia się wraz z temperaturą.

Należy pamiętać, że te wartości gęstości wody dotyczą tylko czystej wody. Słona woda (podobnie jak oceany) ma różną gęstość, która zależy od ilości soli rozpuszczonej w wodzie. Gęstość wody morskiej jest zazwyczaj nieco wyższa niż gęstość czystej wody i wynosi około 1,02 g/cm3³do 1,03 g/cm³.

Gęstość wody w różnych temperaturach

Poniżej znajduje się wykres pokazujący gęstość wody (w gramach/cm³) w różnych temperaturach, począwszy od temperatury zamarzania wody (-22°F/-30°C) do temperatury wrzenia (212°F/100°C).

Jak widać na wykresie, woda ma dokładną gęstość tylko 1 g/cm³w temperaturze 39,2°F lub 4,0°C. Gdy temperatura zamarzania wody spadnie poniżej (32°F/0°C), gęstość wody maleje, ponieważ lód jest mniej gęsty niż woda. Dlatego lód unosi się na powierzchni wody, a kostki lodu wrzucone do szklanki z wodą nie opadają bezpośrednio na dno.

Z wykresu wynika również, że w zakresie temperatur typowych dla wewnętrznych laboratoriów naukowych (około 10°C do 21°C) gęstość wody jest bardzo bliska 1 g/cm³, dlatego właśnie ta wartość jest używana we wszystkich obliczeniach gęstości z wyjątkiem najbardziej dokładnych. Dopiero gdy temperatura jest bardzo ekstremalna w tym czy innym kierunku (blisko zamarzania lub wrzenia), temperatura wody zmienia się na tyle, że wynosi 1 g/cm³nie byłyby już akceptowalnie dokładne.

różnica symetryczna

Źródło: USGS

Jak obliczyć gęstość substancji

Więc wiesz, jaka jest gęstość wody w różnych temperaturach, ale co zrobić, jeśli chcesz znaleźć gęstość czegoś, co nie jest wodą? W rzeczywistości jest to całkiem łatwe!

Gęstość dowolnej substancji można obliczyć, dzieląc jej masę przez objętość. Wzór na gęstość to: ρ=m/v , z gęstością reprezentowaną przez symbol ρ (wymawiane „rho”).

Istnieją trzy główne sposoby obliczania gęstości, w zależności od tego, czy próbujesz znaleźć gęstość obiektu o regularnym kształcie, obiektu nieregularnego czy cieczy i czy masz jakieś specjalne narzędzia, takie jak areometr.

Obliczanie gęstości regularnego obiektu

W przypadku zwykłych obiektów (tych, których ściany są standardowymi wielokątami, takimi jak kwadraty, prostokąty, trójkąty itp.) można dość łatwo obliczyć masę i objętość. Masa obiektu to po prostu jego waga, a wszystkie wielokąty foremne mają równanie określające ich objętość na podstawie ich długości, szerokości i wysokości.

Załóżmy na przykład, że masz prostokątny kawałek aluminium, który waży 865 g i ma wymiary 10 cm x 8 cm x 4 cm. Najpierw obliczysz objętość kawałka aluminium, mnożąc długość, szerokość i wysokość (co jest równaniem objętości prostokąta).

V = 10 cm x 8 cm x 4 cm = 320 cm³

Następnie dzielisz masę przez objętość, aby otrzymać gęstość (ρ=m/v).

865g/320cm³= 2,7 g/cm2³

Zatem gęstość aluminium wynosi 2,7 g/cm³i dotyczy to każdego kawałka (czystego i stałego) aluminium, niezależnie od jego rozmiaru.

aryjski chan

Obliczanie gęstości cieczy lub obiektu o nieregularnym kształcie

Jeżeli obiekt ma nieregularny kształt i nie można łatwo obliczyć jego objętości, jego objętość można obliczyć umieszczając go w cylindrze miarowym wypełnionym wodą i mierząc objętość wypartej wody. Prawo Archimedesa mówi, że ciało wypiera objętość cieczy równą własnej objętości. Po znalezieniu objętości użyj standardowego równania ρ=m/v.

Jeśli więc miałbyś inny, nieregularny kawałek aluminium, który ważył 550 g i wyparł 204 ml wody w cylindrze miarowym, wówczas równanie wyglądałoby następująco: ρ = 550 g/204 ml = 2,7 g/ml.

ważny

Jeśli substancja, której gęstość szukasz, jest cieczą, możesz po prostu wlać ją do cylindra miarowego i sprawdzić jej objętość, a następnie obliczyć na tej podstawie gęstość.

Obliczanie gęstości cieczy za pomocą areometru

Jeśli próbujesz obliczyć gęstość cieczy, możesz to również zrobić za pomocą instrumentu zwanego areometrem. Areometr wygląda jak termometr z dużą żarówką na jednym końcu, dzięki czemu pływa.

Aby go użyć, wystarczy delikatnie zanurzyć areometr w cieczy, aż areometr zacznie samodzielnie pływać. Znajdź, która część areometru znajduje się tuż przy powierzchni cieczy i odczytaj liczbę z boku areometru. Taka będzie gęstość. Areometry pływają niżej w cieczach o mniejszej gęstości i wyżej w cieczach o większej gęstości.

Podsumowanie: Jaka jest gęstość wody?

Gęstość wody jest zwykle zaokrąglana do 1 g/cm³lub 1000 kg/m³, chyba że wykonujesz bardzo dokładne obliczenia lub przeprowadzasz eksperyment w ekstremalnych temperaturach. Gęstość wody zmienia się w zależności od temperatury, więc jeśli przeprowadzasz eksperyment w pobliżu temperatury wrzenia lub zamarzania wody lub po niej, będziesz musiał użyć innej wartości, aby uwzględnić zmianę gęstości. Zarówno para, jak i lód mają mniejszą gęstość niż woda.

Równanie gęstości to ρ=m/v.

Aby zmierzyć gęstość substancji, można obliczyć objętość przedmiotu o regularnym kształcie i dalej postępować, zmierzyć objętość cieczy lub ilość cieczy, jaką nieregularny przedmiot wypiera w cylindrze miarowym, lub użyć areometru do pomiaru gęstość cieczy.

jaki rozmiar mojego monitora

Co dalej?

Skoro już wiesz, dlaczego gęstość wody jest wyjątkowa, ale co z jej innymi cechami? Dowiedz się, dlaczego ciepło właściwe wody jest szczególne .

Szukasz innych tematów związanych z fizyką? Nauczymy Cię jak obliczyć przyspieszenie za pomocą tych trzech podstawowych wzorów I Podaj dwa proste przykłady prawa zachowania masy .

Chcesz poznać najszybszy i najłatwiejszy sposób konwersji między stopniami Fahrenheita i Celsjusza? Jesteśmy z Tobą! Sprawdź nasz przewodnik po najlepszych sposobach konwersji stopni Celsjusza na Fahrenheita (lub odwrotnie).

Czy uczysz się chmur na lekcjach przedmiotów ścisłych? Uzyskaj pomoc w identyfikacji różne rodzaje chmur z naszym eksperckim przewodnikiem.

Piszesz pracę naukową do szkoły, ale nie wiesz, o czym pisać? Nasz przewodnik po tematach artykułów naukowych zawiera ponad 100 tematów w dziesięciu kategoriach, dzięki czemu możesz mieć pewność, że znajdziesz temat idealny dla siebie.