Плотности жидкостей таблица физика: Таблица плотности жидкостей — 2mb.ru

Плотности жидкостей таблица физика: Таблица плотности жидкостей — 2mb.ru

Содержание

Таблица плотности жидкостей — 2mb.ru

Таблица плотности жидкостей позволяет узнать, какую плотность имеют различные вещества при определенной температуре.
Эта таблица широко применяется в физике при решении задач различной сложности.  Единицы измерения плотности (ρ) – (1 г/л = 103 кг/м3).  Плотность – это отношение массы вещества к занимаемому им объему.

Вещество Температура, °С ρ
Ацетон 20 0,792
Бензин 20 0,68–0,72
Бензол 0 0,899
Вода 4 1
Глицерин 20 1,26
Керосин 20 0,82
2-Ксилол 20 0,88
Кислота
→ азотная 20 1,502
→ пальмитиновая 62 0,853
→ уксусная 20 1,049
Масло
→ вазелиновое 20 0,8
→ креозот 15 1,04–1,10
→ машинное 20 0,90–0,92
→ парафиновое 20 0,87–0,88
→ скипидарное 20 0,87
Метилацетат 25 0,9274
Молоко 20 1,03
Морская вода 20 1,01–1,05
Нефть 20 0,81–0,85
Пентан 20 0,626
Ртуть 0 13,596
Спирт амиловый 20 0,814
Спирт
→ бутиловый 20 0,80978
→ изобутиловый 20 0,8011
→ изопропиловый 20 0,7854
→ пропиловый 20 0,8044
→ метиловый 20 0,7928
→ этиловый 20 0,7893
Сероуглерод 0 1,293
Углерод четыре хлористый 20 1,595
Фторбензол 20 1,024
Хлорбензол 20 1,066
Хлороформ 20 1,489
Эфир 0 0,736
Этилацетат 20 0,901
Этилбромид 20 1,43
Этилиодид 20 1,933
Этилхлорид 0 0,9214







Плотность жидкостей (Таблица)

























































Жидкость

Температура t, °C

Плотность p, кг/м3

Азотная кислота

20

1512

Анилин

0

1037

Ацетон

0

813

Ацетальдегид

 

780

Аммиак сжиженный

 

681

Акриловая кислота

 

800

Бензин

0

900

Бензол

0

900

Бромистоводородная кислота (65%)

 

1767,5

Бромистый водород ( — 68 град. )

 

2170

Бутадиен

 

621,1

Бром

 

3120

Бутиловые спирты (1 — бутанол)

 

809,9

Вода дистиллированная

4

1000

Водород

-235

70,8

Вода морская

 

1010

Глицерин безводный

0

1260

Касторовое масло

0

Ксилол

0

880

Керосин

0

850

Льняное вареное масло

15

940

Машинное масло

Мазут

32

Медный купорос (15% СuSO4 5H2O)

15

1100

Минеральное смазочное масло

20

890-930

Молоко

 

1030

Мёд

 

1350

Масло подсолнечное

 

940

Едкий натрий (66% NaOH)

15

1700

Нефтяное масло

20

890

Нефть

 

800

Н — амилацетат

 

875

Пентан

 

626,2

Ртуть чистая

0

13600

Спирт бутиловый

0

810

Спирт изопропиловый

0

Спирт метиловый

0

810

Спирт этиловый

0

806

Серная кислота

20

1834

7,5%-ная Н2SO4

15

1050

87%-ная Н2SO4

15

1800

Сернистая кислота сгущенная

-20

1490

Смоляное масло

15

960

Соляная кислота

20

10%-ная НС1

15

1050

Смола

80

1200

Скипидар

0

Сжиженный воздух

-194

860

Циклогексан

 

778,5

Циклогексанон

 

946

Цетан

25

770

Хлоропрен

 

958

Хлороформ

 

1488

Уксусная кислота

0

1049

Эфир

30

Таблица плотности веществ

Плотность — физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему:

Плотности некоторых твердых тел
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Твердое тело ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3 Твердое тело ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3
Осмий 22 600 22,6 Мрамор 2700 2,7
Иридий 22 400 22,4 Стекло оконное 2 500 2,5
Платина 21 500 21,5 Фарфор 2 300 2,3
Золото 19 300 19,3 Бетон 2 300 2,3
Свинец 11 300 11,3 Кирпич 1 800 1,8
Серебро 10 500 10,5 Сахар-рафинад 1 600 1,6
Медь 8 900 8,9 Оргстекло 1 200 1,2
Латунь 8 500 8,5 Капрон 1 100 1,1
Сталь, железо 7 800 7,8 Полиэтилен 920 0,92
Олово 7 300 7,3 Парафин 900 0,90
Цинк 7 100 7,1 Лёд 900 0,90
Чугун 7 000 7,0 Дуб (сухой) 700 0,70
Корунд 4 000 4,0 Сосна (сухая) 400 0,40
Алюминий 2 700 2,7 Пробка 240 0,24

Плотности некоторых жидкостей
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Жидкость ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3 Жидкость ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3
Ртуть 13 600 13,60 Керосин 800 0,80
Серная кислота 1 800 1,80 Спирт 800 0,80
Мёд 1 350 1,35 Нефть 800 0,80
Вода морская 1 030 1,03 Ацетон 790 0,79
Молоко цельное 1 030 1,03 Эфир 710 0,71
Вода чистая 1000 1,00 Бензин 710 0,71
Масло подсолнечное 930 0,93 Жидкое олово(при t = 400ºC) 6 800 6,80
Масло машинное 900 0,90 Жидкий воздух(при t = -194ºC) 860 0,86

Плотности некоторых газов
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Газ ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3 Газ ρ, кг / м 3 ρ, г / cм 3
Хлор 3,210 0,00321 Оксид углерода (II)(угарный газ) 1,250 0,00125
Оксид углерода (IV)(углекислый газ) 1,980 0,00198 Природный газ 0,800 0,0008
Кислород 1,430 0,00143 Водяной пар (приt = 100ºC) 0,590 0,00059
Воздух (при 0ºC) 1,290 0,00129 Гелий 0,180 0,00018
Азот 1,250 0,00125 Водород 0,090 0,00009

Другие заметки по химии

таблица значений при различной температуре

Анилин 0…20…40…60…80…100…140…180 1037…1023…1007…990…972…952…914…878
Антифриз 65 (ГОСТ 159-52) -60…-40…0…20…40…80…120 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Ацетон C3H6O 0…20 813…791
Белок куриного яйца 20 1042
Бензин 20 680-800
Бензол C6H6 7…20…40…60 910…879…858…836
Бром 20 3120
Вода 0…4…20…60…100…150…200…250…370 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Вода морская 20 1010-1050
Вода тяжелая 10…20…50…100…150…200…250 1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Водка 0…20…40…60…80 949…935…920…903…888
Вино крепленое 20 1025
Вино сухое 20 993
Газойль 20…60…100…160…200…260…300 848…826…801…761…733…688…656
Глицерин C3H5(OH)3 20…60…100…160…200…240 1260…1239…1207…1143…1090…1025
ГТФ (теплоноситель) 27…127…227…327 980…880…800…750
Даутерм 20…50…100…150…200 1060…1036…995…953…912
Желток яйца куры 20 1029
Карборан 27 1000
Керосин 20 802-840
Кислота азотная HNO3 (100%-ная) -10…0…10…20…30…40…50 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Кислота пальмитиновая C16H32O2 (конц.) 62 853
Кислота серная H2SO4 (конц.) 20 1830
Кислота соляная HCl (20%-ная) 20 1100
Кислота уксусная CH3COOH (конц.) 20 1049
Коньяк 20 952
Креозот 15 1040-1100
Кровь человека 37 1050-1062
Ксилол C8H10 20 880
Купорос медный (10%) 20 1107
Купорос медный (20%) 20 1230
Ликер вишневый 20 1105
Мазут 20 890-990
Масло арахисовое 15 911-926
Масло машинное 20 890-920
Масло моторное Т 20 917
Масло оливковое 15 914-919
Масло подсолнечное (рафинир.) -20…20…60…100…150 947…926…898…871…836
Мед (обезвоженный) 20 1621
Метилацетат CH3COOCH3 25 927
Молоко 20 1030
Молоко сгущенное с сахаром 20 1290-1310
Нафталин 230…250…270…300…320 865…850…835…812…794
Нефть 20 730-940
Олифа 20 930-950
Паста томатная 20 1110
Патока вареная 20 1460
Патока крахмальная 20 1433
ПАБ 20…80…120…200…260…340…400 990…961…939…883…837…769…710
Пиво 20 1008-1030
ПМС-100 20…60…80…100…120…160…180…200 967…934…917…901…884…850…834…817
ПЭС-5 20…60…80…100…120…160…180…200 998…971…957…943…929…902…888…874
Пюре яблочное 0 1056
Раствор поваренной соли в воде (10%-ный) 20 1071
Раствор поваренной соли в воде (20%-ный) 20 1148
Раствор сахара в воде (насыщенный) 0…20…40…60…80…100 1314…1333…1353…1378…1405…1436
Ртуть 0…20…100…200…300…400 13596…13546…13350…13310…12880…12700
Сероуглерод 0 1293
Силикон (диэтилполисилоксан) 0…20…60…100…160…200…260…300 971…956…928…900…856…825…779…744
Сироп яблочный 20 1613
Скипидар 20 870
Сливки молочные (жирность 30-83%) 20 939-1000
Смола 80 1200
Смола каменноугольная 20 1050-1250
Сок апельсиновый 15 1043
Сок виноградный 20 1056-1361
Сок грейпфрутовый 15 1062
Сок томатный 20 1030-1141
Сок яблочный 20 1030-1312
Спирт амиловый 20 814
Спирт бутиловый 20 810
Спирт изобутиловый 20 801
Спирт изопропиловый 20 785
Спирт метиловый 20 793
Спирт пропиловый 20 804
Спирт этиловый C2H5OH 0…20…40…80…100…150…200 806…789…772…735…716…649…557
Сплав натрий-калий (25%Na) 20…100…200…300…500…700 872…852…828…803…753…704
Сплав свинец-висмут (45%Pb) 130…200…300…400…500..600…700 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
Стекло жидкое 20 1350-1530
Сыворотка молочная 20 1027
Тетракрезилоксисилан (CH3C6H4O)4Si 10…20…60…100…160…200…260…300…350 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Тетрахлордифенил C12H6Cl4 (арохлор) 30…60…150…250…300 1440…1410…1320…1220…1170
Толуол 0…20…50…80…100…140 886…867…839…810…790…744
Топливо дизельное 20…40…60…80…100 879…865…852…838…825
Топливо карбюраторное 20 768
Топливо моторное 20 911
Топливо РТ -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Топливо Т-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Топливо Т-2 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Топливо Т-6 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Топливо Т-8 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Топливо ТС-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Углерод четыреххлористый (ЧХУ) 20 1595
Уроторопин C6H12N2 27 1330
Фторбензол 20 1024
Хлорбензол 20 1066
Этилацетат 20 901
Этилбромид 20 1430
Этилиодид 20 1933
Этилхлорид 0 921
Эфир 0…20 736…720
Эфир Гарпиуса 27 1100

более 500 веществ и материалов

Абс-пластик 1030…1060
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках 1000…1800
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) 1100…1200
Альфоль 20…40
Алюмель 8480
Алюминий 2700
Аминопласт 1450…1500
Арболит на портландцементе 300…800
Асбест в засыпке 300…800
Асбест волокнистый 470
Асбестобетон 2100
Асбестобумага 800…900
Асбестовойлок 200…300
Асбестоцемент 1500…1900
Асбестоцементный лист 1600
Асбозурит 400…650
Асбокартон 900…1250
Асбослюда 450…620
Асботекстолит Г 1500…1700
Асботермит 500
Асбофанера жесткая 1700…1900
Асбофанера мягкая 1400
Асбоцемент войлочный 144
Асбошифер 1700…2100
Асбошифер с 10-50% асбеста 1800
Асфальт 1100…2110
Асфальт в полах и стяжках 1800
Асфальт литой 1500
Асфальтобетон 2000…2450
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM 1400
Аэрогель Aspen aerogels 110…200
Базальт 2600…3000
Бакелит 1250
Бальза 110…140
Бемит (кровельный материал) 570
Береза 510…770
Береза свежесрубленная 880…1000
Бериллий 1840
Бетон крупнопористый беспесчаный 1600…1900
Бетон крупнопористый беспесчаный огнеупорный 1450…1750
Бетон легкий на керамзите 500…1800
Бетон легкий на коксе 1200
Бетон легкий с природной пемзой 500…1200
Бетон на вулканическом шлаке 800…1600
Бетон на гравии или щебне из природного камня 2400
Бетон на доменных гранулированных шлаках 1200…1800
Бетон на зольном гравии 1000…1400
Бетон на каменном щебне 2200…2500
Бетон на котельном шлаке 1400
Бетон на песке 1800…2500
Бетон на топливных шлаках 1000…1800
Бетон особо тяжелый лимонитовый 2800…3000
Бетон особо тяжелый магнетитовый 2800…4000
Бетон рентгенозащитный на естественном кусковом барите 3000…3100
Бетон рентгенозащитный на пылевидном барите 2500…2600
Бетон силикатный плотный 1800
Бетон термоизоляционный 500
Битумоперлит 300…400
Битумы нефтяные строительные и кровельные 1000…1400
Блок газобетонный 400…800
Блок известково-песчаный 1450…1600
Болты стальные навалом 1430…1670
Брикеты угольные 1050
Бронза 7500…9300
Брюква навалом 650…850
Бук 600…700
Бук свежесрубленный 970…1000
Бумага 700…1150
Бут 1800…2000
Ванадий 6500…7100
Вата минеральная легкая 50
Вата минеральная тяжелая 100…150
Вата стеклянная 155…200
Вата хлопковая 30…100
Вата хлопчатобумажная 50…80
Вата шлаковая 200
Вермикулит (в виде насыпных гранул) 100…200
Вермикулитобетон 250…1200
Винипласт 1350…1400
Винипор жесткий 200
Войлок строительный в кипах 300
Войлок шерстяной 150…330
Волокно ацетатное (ацетилцеллюлоза) 1300…1350
Волокно вискозное (гидроцеллюлоза) 1500…1540
Вольфрам 19250
Воск пчелиный 950
Вяз свежесрубленный 1000
Газобетон конструкционный 1100…1200
Газобетон теплоизоляционный 400…700
Газогипс 400…600
Газосиликат 280…1000
Газостекло 200…400
Галька 1800…1900
Гетинакс 1350
Гипс формованный сухой 1100…1800
Гипсобетон на доменном гранулированном шлаке 1000
Гипсобетон на котельном шлаке 1300
Гипсокартон 500…900
Гипсолит (плиты) 1400…1600
Гипсошлак 1000…1300
Глина в виде теста 1600…2900
Глина огнеупорная 1800
Глиногипс 800…1800
Глинозем 3100…3900
Гнейс (облицовка) 2800
Граб свежесрубленный 995
Гравий (наполнитель) 1850
Гравий керамзитовый (засыпка) 200…800
Гравий шунгизитовый (засыпка) 400…800
Гранит (облицовка) 2600…3000
Графит порошкообразный 445
Грунт 20% воды 1700
Грунт в насыпях 1600…1800
Грунт илистый сухой 1600
Грунт мергелистый 1700
Грунт сухой 1500
Груша (древесина) 730
Гудрон 950…1030
Гуммигут 1200
Дакрил 1190
Динас в огнеупорных изделиях 1700…1900
Доломит плотный сухой 2800
Дрова березовые 500
Дрова хвойных пород 350…450
Дуб 700
Дуб свежесрубленный 1000…1030
Дюралюминий 2600…2900
Ель свежесрубленная 800…850
Железо 7870
Железобетон 2500
Железобетон на известняковом щебне вибрированный 2450
Железобетон на керамзите 1500…1800
Железобетон на пемзе 1100…1500
Железобетон набивной 2400
Желуди в мешках 470…520
Жом сухой навалом 200…260
Засыпка песчаная из гидрофобного песка 1500
Засыпка торфяная 150
Засыпка шлаковая 700…1000
Зола древесная 780
Зола коксовая 750
Золото 19320
Известняк (облицовка) 1400…2000
Известняк плотный 2400…2900
Известняк пористый 2000…2100
Изделия вулканитовые 350…400
Изделия диатомитовые 500…600
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 300…400
Изделия ньювелитовые 160…370
Изделия пенобетонные 400…500
Изделия перлитофосфогелевые 200…300
Изделия совелитовые 230…450
Инвар 7900
Ипорка (вспененная смола) 15
Какао-бобы в мешках 250…340
Каменноугольная пыль 730
Камень бордюрный из твердых пород 2000…2300
Камень керамический поризованный Braer 810…840
Камень строительный 2200
Камни гипсобетонные 1100…1500
Камни многопустотные из легкого бетона 500…1200
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152 500…2000
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины 500…2000
Канифоль 1070
Каолин в порошке 520
Капролит 1200
Капролон 1150
Капрон (поликапролактам) 1140
Карболит черный 1100
Картон асбестовый изолирующий 720…900
Картон бумажный волнистый 150
Картон гофрированный 700
Картон облицовочный 1000
Картон плотный 600…900
Картон пробковый 145
Картон строительный многослойный 650
Картон термоизоляционный 500
Каучук вспененный 82
Каучук вулканизированный мягкий серый 920
Каучук натуральный 910
Каучук фторированный 180
Кварц дробленый 1450…1600
Кедр красный 500…570
Керамзит 800…1000
Керамзитобетон легкий 500…1200
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией 800…1200
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон 500…1800
Керамзитобетон на перлитовом песке 800…1000
Керамзитовый горох 900…1500
Керамика 1700…2300
Кирпич асбозуритовый 900
Кирпич диатомовый 500
Кирпич доменный (огнеупорный) 1000…2000
Кирпич карборундовый 1000…1300
Кирпич клинкерный 1800…2000
Кирпич красный плотный 1700…2100
Кирпич красный пористый 1500
Кирпич облицовочный 1800
Кирпич силикатный 1000…2200
Кирпич строительный 800…1500
Кирпич трепельный 700…1300
Кирпич шлаковый 1100…1400
Кладка «Поротон» 800
Кладка бутовая из камней средней плотности 2000
Кладка газосиликатная 630…820
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит 540
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе 1600
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе 1700
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1000…1400
Кладка из малоразмерного кирпича 1730
Кладка из пустотелых стеновых блоков 1220…1460
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1500
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1400
Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе 1800
Кладка из трепельного кирпича на цементно-песчаном растворе 1000…1200
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе 1500
Кладка из ячеистого кирпича 1300
Клен 620…750
Клен в свежесрубленном состоянии 1000
Кобальт 8900
Кожа искусственная в рулонах 1300
Кожа натуральная 800…1000
Кокс рудничный 380…530
Кокс торфяной 275…400
Копель 8900
Костра 100…200
Кость слоновая 1830…1920
Кофе в зернах сырой в мешках 440…670
Краска масляная (эмаль) 1030…2045
Крахмал фасованный в мешках 590…750
Кремний 2000…2330
Кремнийорганический полимер КМ-9 1160
Крупа гречневая 720
Крупа перловая 810…830
Крупа пшенная 1-го сорта 825
Крупа рисовая 830
Крупа ячневая 670
Ксилолит (магнолит) 1000…1800
Лавсан (полиэтилентерефталат, ПЭТ) 1380
Латунь 8100…8850
Лед 0°С 917
Лед -20°С 920
Лед -60°С 924
Линолеум поливинилхлоридный многослойный 1600…1800
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове 1400…1800
Липа (15% влажности) 320…650
Липа свежесрубленная 795
Лиственница 670
Лиственница в свежесрубленном состоянии 840
Листы асбестоцементные плоские 1600…1800
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) 800
Листы пробковые легкие 220
Листы пробковые тяжелые 260
Литий 530
Лук в мешках 400…480
Магнезит каустический 800…900
Магнезия в форме сегментов для изоляции труб 220…300
Магний 1740
Манганин 8400
Марганец 7400
Мастика асфальтовая 2000
Мастика битумная 1350…1890
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные 150
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем 50…125
Маты, холсты базальтовые 25…80
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 100…150
Медь 8940
Мел 1800…2800
Мел порошкообразный (молотый) 950…1200
Миканит 2000…2200
Мипора 16…20
Молибден 10300
Морозин 100…400
Мрамор (облицовка) 2800
Мука пшеничная высшего сорта 680…900
Накипь котельная (богатая известью) 1000…2500
Накипь котельная (богатая силикатом) 300…1200
Настил палубный 630
Натрий 967
Нейлон 1300
Никель 8900
Ниплон 1320
Нихром 8400
Олово 7300
Ольха свежесрубленная 800…830
Опилки древесные 200…400
Пакля 120…160
Панели стеновые из гипса по DIN 1863 600…900
Парафин 870…920
Паркет дубовый 1800
Паркет штучный 1150
Паркет щитовой 700
Паронит (прокладочный материал) 1200
Пемза 400…700
Пемзобетон 800…1600
Пенобетон строительный 600…1200
Пенобетон теплоизоляционный 300…500
Пеногипс 300…600
Пенозолобетон 800…1200
Пенопласт МФП-1 40
Пенопласт ПС-1 100
Пенопласт ПС-4 70
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 65…125
Пенопласт резопен ФРП-1 65…110
Пенополистирол 40…150
Пенополистирол «Пеноплекс» 35…43
Пенополиуретан 40…80
Пенополиуретановые листы 150
Пеносиликальцит 400…1200
Пеносиликат 280…1000
Пеностекло 200…400
Пеностекло легкое 100..200
Пенофол 44…74
Пергамин 600
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки 1100…1300
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой 1550
Перекрытие монолитное плоское железобетонное 2400
Перлит 200
Перлит вспученный 100
Перлитобетон 600…1200
Перлитопласт-бетон 100…200
Перлитофосфогелевые изделия 200…300
Песок горный 1500…1600
Песок для строительных работ 1600
Песок кварцевый молотый 1450
Песок перлитовый 50…250
Песок речной мелкий 1500
Песок речной мелкий (влажный) 1650
Песок сухой 1500
Песок туфовый 700…1000
Песок формовочный утрамбованный 1650
Песок шлаковый 800…900
Песчаник 2200…2700
Песчаник обожженный 1900…2700
Пихта 450…550
Пластобетон (фурфуролбетон) 2000…2500
Платина 21450
Плита бумажная прессованная 600
Плита огнеупорная теплоизоляционная Avantex марки Board 200…500
Плита пробковая 80…500
Плитка облицовочная, кафельная 2000
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные 200…1000
Плиты из гипса 1000…1200
Плиты из керамзитобетона 400…600
Плиты из полистиролбетона 200…300
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 40…100
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 50
Плиты из ячеистого бетона 350…400
Плиты камышитовые 200…300
Плиты льнокостричные изоляционные 250
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 150…200
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» 170…230
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 225
Плиты минераловатные повышенной жесткости 200
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем 125…200
Плиты мягкие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих 50…350
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол 80…100
Плиты пенополистирольные (экструзионные) 32
Плиты перлито-битумные 300
Плиты перлито-волокнистые 150
Плиты перлито-фосфогелевые 250
Плиты строительный из пористого бетона 500…800
Плиты термобитумные теплоизоляционные 200…300
Плиты торфяные теплоизоляционные 200…300
Плиты фибролитовые 300…800
Покрытие ковровое 630
Покрытие синтетическое (ПВХ) 1500
Пол гипсовый бесшовный 750
Полиамид 1020…1130
Поливинилхлорид (ПВХ) 1400…1600
Полиизобутилен листовой 1320…1430
Поликарбонат (дифлон) 1200
Полипропилен 900…910
Полистирол УПП1, ППС 1025
Полистиролбетон 150…600
Полистиролбетон модифицированный 200…500
Полиуретан 1200
Полихлорвинил 1290…1650
Полиэтилен высокой плотности 955
Полиэтилен низкой плотности 920
Полотно (текстиль) в кусках 600
Полуэбонит М-1751 и М1814 1320…1330
Поролон 34
Порох (прессованный) 1750
Порох (сыпучий) 900
Прессшпан 1000…1500
Пробка гранулированная техническая 45
Пробка минеральная на битумной основе 270…350
Пробковое покрытие для полов 540
Пыль асбестовая 400…600
Пыль угольная 540…680
Ракушечник 1000…1800
Раствор гипсовый затирочный 1200
Раствор гипсоперлитовый 600
Раствор гипсоперлитовый поризованный 400…500
Раствор известково-песчаный 1400…1600
Раствор известковый 1650
Раствор легкий LM21, LM36 700…1000
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 1700
Раствор цементно-перлитовый 800…1000
Раствор цементно-песчаный 1800…2000
Раствор цементно-шлаковый 1200…1400
Раствор цементный, цементная стяжка 2000
Резина пористая 160…580
Резина твердая обыкновенная 900…1200
Репа 570…650
Рогожа 200
Рубероид 600
Рубракс 1050
Сажа ламповая порошкообразная 1900
Сало 930
Саман 1200…1500
Самшит (10% влажности) 1000
Сахар-песок в мешках 730…800
Свинец 11370
Семена конопли насыпью 520…580
Семечки подсолнечника в мешках 400…440
Сера в порошке 780
Сера ромбическая 2085
Серебро 10500
Ситалл 2500
Сланец 2600…3300
Сланец глинистый вспученный 400
Сланец кровельный 1500
Слюда вдоль слоев 2700…3200
Слюда вспученная 100
Слюда поперек слоев 2600…3200
Смола эпоксидная 1260…1390
Снег лежалый при 0°С 400…560
Снег свежевыпавший 120…200
Солома 50…120
Солома прессованная 250…280
Соломит 150…400
Соль поваренная 2200
Сосна 500
Сосна смолистая 15% влажности 600…750
Сталь нержавеющая, жаростойкая и жаропрочная 7900…8200
Сталь стержневая арматурная 7850
Стальное литье 7800
Стеарин 900
Стекло кварцевое 2200
Стекло оконное 2420…2590
Стекло термостойкое 2200…2400
Стекло флинт 3860
Стекловата 155…200
Стекловолокно 1700…2000
Стеклопластик 1800…2000
Стеклотекстолит 1600…1900
Стружка древесная прессованная 800
Стяжка ангидритовая 2100
Стяжка из литого асфальта 2300
Суглинок 1600…1700
Супесок мокрый 1800…2000
Сургуч 1800
Тальк в порошке 870
Текстолит листовой 1300…1400
Термозит 300…500
Тефлон 2120
Тик (древесина 10% влажности) 730
Тисс 750…940
Титан 4500
Толь 500…600
Тополь 350…500
Торф сырой 550…800
Торфоплиты 275…350
Торфяная крошка 300
Туф (облицовка) 1000…2000
Туф известковый 1000…1500
Туфобетон 1200…1800
Уголь древесный кусковой 190
Уголь каменный газовый 1420
Уголь каменный обыкновенный 1200…1350
Фанера бакелитовая водостойкая 780…850
Фанера клееная 600…700
Фаолит формованный 1500…1700
Фарфор 2300…2500
Фасоль в мешках 500…560
Фаянс 1940
Фенолит 1550
Фибра красная 1450
Фибролит (серый) 1100
Фибролит гипсовый 500…700
Фибролит цементный 250…600
Фосфор желтый (воскообразная масса) 1820
Фосфор красный (порошок) 2200
Фосфорит 1270…1600
Фторопласт 1650…1800
Хром 7140
Хромель 8700
Целлулоид 1400
Цемент глиноземистый рыхлый 1000…1350
Цемент глиноземистый уплотненный 1600…1900
Цемент затвердевший 2600…3200
Цемент шлакопортландский 1100…1250
Цинк 7130
Черепица бетонная 2100
Черепица глиняная 1900
Черепица из ПВХ асбеста 2000
Черепица кровельная 1800…2000
Чугун антифрикционный 7400…7600
Чугун белый 7600…7800
Чугун ковкий и высокопрочный 7200…7400
Чугун серый 7000…7200
Шамотный порошок 1350…1500
Шевелин 100…260
Шелк 100
Шифер 2700…2800
Шлак гранулированный 500
Шлак доменный 2600…3000
Шлак коксовый 600
Шлак котельный 1000
Шлак мартеновский 1700…1800
Шлак торфяной 600…1000
Шлакобетон 1120…1500
Шлаковата уплотненная 400
Шлакопемзобетон (термозитобетон) 1000…1800
Шлакопемзогазобетон 800…1600
Штукатурка гипсовая 800
Штукатурка из полистирольного раствора 300
Штукатурка из синтетической смолы 1100
Штукатурка известковая 1600
Штукатурка известковая с каменной пылью 1700
Штукатурка перлитовая 350…800
Штукатурка утепляющая 500
Штукатурка фасадная с полимерными добавками 1800
Штукатурка цементно-песчаная 1800
Шунгизитобетон 1000…1400
Щебень гранитный 1700…1800
Щебень и песок из перлита вспученного (засыпка) 200…600
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита (засыпка) 400…800
Щебень кирпичный 1200…1500
Щебень туфовый 700…1000
Эбонит 1140…1210
Эбонит вспученный 640
Эковата 35…60
Энант (полиэнантолактам) 1140
Энсонит (прессованный картон) 400…500
Яблоня 670
Янтарь 1100
Ясень (влажность 10%) 700…750

Плотность жидкости

Любая жидкость обладает собственными неповторимыми свойствами и характеристиками. В физике принято рассматривать ряд явлений, которые связаны с этим специфическими характеристиками.

Рисунок 1. Плотность жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Жидкости обычно разделяют на две основные категории:

  • капельные или малосжимаемые;
  • газообразные или сжимаемые.

Рисунок 2. Вычисление плотности жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Эти классы жидкостей имеют принципиальные различия между собой. Так капельные жидкости существенно отличаются от газообразных. Они обладают определенным объемом. Его величина не будет изменяться под действием каких-либо внешних сил. В газообразном состоянии жидкости могут занимать весь объем, который у них имеется. Также подобный класс жидкости может в значительной степени изменять свой собственный объем, если на него влияют определенные внешние силы.

У жидкостей любого типа есть три свойства, с которыми они не могут расстаться:

  • плотность;
  • вязкость;
  • сила поверхностного натяжения.

Эти свойства способны влиять на многочисленные законы их движения, поэтому они имеют главное значение в процессе изучения и применения знаний на практике.

Понятие плотности жидкости

Масса, которая заключена в единицу объема, называется плотностью жидкости. Если поступательно повышать единицу давления, то объем воды будет стремиться к уменьшению от первоначальной его величины. Разница значений составляет примерно 1 к 20000. Такой же порядок чисел будет иметь коэффициент объемного сжатия для иных капельных жидкостей. Как правило, на практике установлено, что серьезных изменений давления не происходит, поэтому принято не использовать на практике сжимаемость воды при расчете удельного веса и плотности в зависимости от давления.

Готовые работы на аналогичную тему

Рисунок 3. Плотности различных жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для расчетов плотности жидкости вводится понятие температурного расширения для капельных жидкостей. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения, которое выражает увеличение объема жидкости при увеличении температурного режима на 10 градусов по шкале Цельсия.

Таким образом, формируется показатель плотности для определенной жидкости. Ее принято учитывать при различном атмосферном давлении, температурных показателях. Выше представлена таблица, которая показывает плотности основных видов жидкостей.

Плотность воды

Самой распространенной и привычной человеку жидкостью является вода. Рассмотрим основные характеристики по плотности и вязкости этого вещества. Плотность воды в естественных условиях будет равна 1000 кг/м3. Этот показатель применяется для дистиллированной воды. Для морской воды значение по плотности чуть выше — 1030 кг/м3. Подобная величина не является конечной и плотно связана с температурой. Идеальные показатели можно зафиксировать при температуре около 4 градусов Цельсия. Если производить вычисления над кипящей водой при температуре 100 градусов, то плотность довольно сильно сократится и составит примерно 958 кг/м3. Установлено, что обычно в процессе нагревания любых жидкостей их плотность уходит в сторону уменьшения.

Плотность воды также довольно близка к ряду распространенных продуктов питания. Ее можно сравнить с вином, раствором уксуса, обезжиренным молоком, сливками, сметаной. Некоторые виды продуктов имеют более высокие показатели по плотности. Однако немало среди продуктов питания и напитков таких, которые существенно могут уступить классической воде. Среди них обычно выделяют спирты, а также нефтепродукты, включая мазут, керосин и бензин.

Если необходимо рассчитать плотность некоторых газов, тогда используется уравнения состояния идеальных газов. Это необходимо в тех случаях, когда поведение реальных газов существенно отличается от поведения идеальных газов и процесса сжижения не происходит.

Объем газа обычно зависит значений давления и температуры. Разности давлений, которые вызывают существенные изменения плотности газов, возникают при движении на больших скоростях. Обычно несжимаемый газ проявляется на скоростях, которые превышаю сто метров в секунду. Рассчитывается соотношение скорости движения жидкости со скоростью звука. Это позволяет соотносить многие показатели при подтверждении плотности того или иного вещества.

Вязкость жидкостей

Еще одним свойством любой жидкости является вязкость. Это такое состояние жидкости, которое способно оказывать сопротивление сдвига или иной внешней силы. Известно, что реальные жидкости обладают подобными свойствами. Она определяется в виде внутреннего трения при относительном перемещении частиц жидкости, находящихся рядом.

Существуют не только легко подвижные жидкости, но и более вязкие вещества. К первой группе обычно относят воздух и воду. У тяжелых масел сопротивление происходит на ином уровне. Вязкость может охарактеризовать степенью текучести жидкости. Также такой процесс называют подвижностью ее частиц, и он зависит от плотности вещества. Вязкость жидкостей в лабораторных условиях определяют вискозиметрами. Если вязкость жидкости в большей степени зависит только от прилагаемой температуры, то принято различать несколько основных параметров веществ. При увеличении температуры вязкости капельной жидкости стремится к уменьшению. Вязкость газообразной жидкости при схожих условиях только возрастает.

Сила внутреннего трения в жидкостях возникает при пропорциональности скорости градиента к площади слоев, которые осуществляют трение. При этом трение в жидкостях принято различать от процесса трения в иных телах твердого типа. В твердых телах сила трения будет зависеть от нормального давления, а не от площади трущихся поверхностей.

Аномальные и идеальные жидкости

Различают два вида жидкостей, исходя из их внутренних характеристик:

  • аномальные жидкости;
  • идеальные жидкости.

Определение 1

Аномальными жидкостями называют такие жидкости, которые не подчиняются закону вязкости Ньютона. Подобные жидкости способны начинать движение после момента касательного напряжения при прохождении предельного порога по минимуму. Такой процесс также называют начальным напряжением сдвига. Эти жидкости не могут двигаться при небольших напряжениях и испытывают упругие деформации.

К идеальным жидкостям относят воображаемую жидкость, которая не подвержена любым сжатиям и деформациям, то есть она лишена свойства вязкости. Для ее расчета необходимо вводить определенные поправочные коэффициенты.

Урок физики на тему «Плотность вещества». 7-й класс

Неоднократно тему «Плотность вещества»,
проходимую в 7 классе, обыгрывали и так и этак.
Однако, на моей практике еще никто не предлагал
эту тему как основу для прохождения темы
«Плавание тел». И не мудрено – ведь времени между
темами проходит почти 4 месяца.

Тем не менее, как показала практика, при
упоминании о плавании тел и, как следствие,
создание понятийной базы для этой темы можно и
нужно закладывать еще  раньше – а именно при
прохождении темы «Плотность вещества».

Это в лучшую сторону отражается и на понятийном
уровне самой темы «Плотность вещества» – ведь
при сравнении плотностей различных веществ
часто приходится ограничиваться парами «твердое
тело – твердое тело» и «жидкость – жидкость»
просто потому, что учащиеся еще не могут себе
представить жидкость тяжелее металла или камень
легче воды – они не трогали такое в руках, этого
не встретишь в обычной жизни… Зато каждый из них
видел, трогал и даже ел пастилу, молоко,
жевательный мармелад и кисель.

Подобная связь тем благотворно отражается на
каждой из них, ведь мы связываем их с жизненным
опытом учащихся, а определения и формулы прочно
завязываются на уже известные процессы.

Тип урока: урок изучения нового
материала.

Цель: ввести понятие плотности
вещества, научить уверенно сравнивать плотности
тел, находящихся в различных агрегатных
состояниях, показать практическую значимость
величины,  как для дальнейшего изучения
физики, так и для применения в жизни.

Задачи урока:

  • Образовательные:
    • cформировать представление о плотности
      вещества как о величине, численно равной массе
      единицы объёма, умение определять плотность тел.
    • сформировать понятийную базу для дальнейшего
      изучения физики, а именно для темы «Плавание тел»
    • показать практическое применение усвоенных
      знаний в жизни и дальнейшем изучении физики
    • продолжить формирование ключевых компетенций
      учащихся: анализировать, обобщать, делать выводы
  • Воспитательные:
    • продолжить формирование  системы взглядов на
      мир;
    • воспитывать интерес к творческой и
      исследовательский работе.
  • Развивающие:
    • развивать речь, мышление;
    • совершенствовать умственную деятельность:
      анализ, синтез, классификация, способность
      наблюдать, делать выводы, выделять существенные
      признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять
      результаты;
    • развивать интерес к физике как  науки о
      природе.

Оборудование к уроку:

  • Рабочая тетрадь
  • Весы демонстрационные с разновесами
  • Весы ученические с разновесами
  • Несколько тел равных/разных объемов/масс
  • Термос с сухим льдом (CO2)/ видеоролик с
    соответствующим опытом
  • Жидкости разных плотностей
  • Пастила и молоко или цилиндрики жевательного
    мармелада и кисель (не обязательно)
  • Ноутбук, видеопроектор, экран
  • Презентация к уроку «Плотность»
  • Дополнительно: слайды 15-19 «Архимед и корона»

Домашнее задание: §21, определить
плотности 2-3 предметов домашнего обихода, 
рассчитать будут ли они плавать в морской воде,
масле, нефти.

План урока:

  1. Организация начала урока – 3 мин.
  2. Изучение нового материала – 20 мин.
  3. Практическая работа  – 15 мин.
  4. Рефлексия – 5 мин.
  5. Подведение итогов урока – 2 мин.
  6. Дополнительно просмотр слайдов 15-19 «Архимед и
    корона»

ХОД УРОКА

Организация начала занятия

Здравствуйте дети! Сегодня у нас будет не
совсем обычный урок и будет он проходить не в
обычном классе, а на кухне! Итак, представьте, что
мы на кухне…

Учитель надевает фартук и косынку.

1. Цель урока

Для того чтобы нам было удобней познавать
окружающий мир не только с точки зрения науки, но
и дома, в быту, мы должны уметь описывать свойства
и характеристики различных тел, и именно для
этого необходим сегодняшний урок, тема которого
называется «Плотность».

Слайд 1 – тема

А разобраться, что же это за понятие, нам поможет
поваренная книга… Выберем что-нибудь попроще.

2. Постановка проблемы

По рецепту, для того, чтобы приготовить
несколько бутербродов, необходимо взять около
300г сыра и столько же грамм хлеба.

Вот сыр, а что с хлебом? Давайте отрежем такой же
по форме и объему кусок хлеба. Вероятно, он будет
такой же по массе?

Дети отвечают – нет:

– Почему?

– Они разной массы! (Хлеб легче сыра. Всегда, или в
данной ситуации? Помним, что кусочки одинаковы по
объему).

Дети отвечают – да:

Давайте проверим это!

Учитель приглашает к кафедре двух учеников, и
они сравнивают массу на весах.

– А теперь сравним несколько тел, которые
находятся у вас на столе.

Сравнивая массы и объемы тел 1, 2, 3 и 4 приходим
к выводу:

V1 = V2; тела изготовлены из
разных веществ: m1 =/= m2.

m1 = m2; тела изготовлены из
разных веществ: V1 =/= V2.

Слайд 1 – вывод

Вывод записываем в тетрадь

3. Изучение нового материала

Формулируем определение плотности вещества.

Для того, чтобы связать массу и объем тела, была
введена величина плотности, как отношения массы
тела к его объему.

Запишем определение в тетрадь.

Опр. Плотность – это физическая
величина, равная отношению массы тела к его
объему.

Слайд 1 – определение

Запись определения в тетради.

Обозначается плотность буквой ?,

Слайд 1 – обозначение

ее формула записывается прямо по определению:

Слайд 1 – формула

Запишем обозначения и единицы измерения всех
букв входящих в формулу плотности:

Иногда удобно брать несистемную единицу
измерения плотности – г/см3, выведем
соотношение между единицами измерения:

Слайд 2

Вывод записываем в тетрадь.

4. Систематизация знаний

У разных веществ разные плотности, и чем больше
плотность вещества, тем меньший объем оно будет
занимать.

Итак, чья плотность больше: сыра, или хлеба?

Дети отвечают.

Как мы уже выяснили сыр плотнее хлеба, и потому
у него будет меньший объем при такой же массе. Но
это твердые вещества, а как же жидкости? –

А теперь я приглашаю вас в бар.

Учитель показывает, как распределяются в
мензурке/фужере жидкости разных плотностей.

Какая из жидкостей имеет большую плотность?
Почему?

А если у нас будут газы разных плотностей?

Учитель показывает опыт с углекислым газом газом
или демонстрирует видео.

Для опыта потребуется сухой лед в металлическом
термосе и теплая вода.

Какой газ более плотный? Почему?

В нашей жизни нас окружает множество различных
веществ, плотности некоторых из них можно найти в
вашем учебнике, в таблицах на стр. 50-51.

Рассматриваем таблицы, особенно привлекаем
внимание ко льду, подсолнечному маслу, спирту,
молоку, чистой воде (то, что используется в
проверочном тесте)

Практическая работа

Отлично вы справились со всеми препятствиями
на пути к знаниям, а теперь, вернемся на кухню,
возьмем немного сладкого. Скажите, будет ли
пастила тонуть в молоке? Как это доказать?

Выполняем заполнение таблицы (слайд 3):




тело

масса тела, m, г

а, см

b, см

с, см

объем тела, V = a • b •
c, см3

плотность тела, г/см3

плотность тела, кг/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравниваем полученную плотность пастилы и
молока, делаем вывод и записываем его под
таблицей.

5. Подведение итогов урока. Рефлексия

Ну как, теперь вы знаете, что такое плотность?

А давайте проверим, насколько хорошо вы усвоили
это понятие.

Выполнение теста, слайды 4-6:

1.  Плотностью называют…

а)  физическую величину, равную отношению
объёма тела к его массе.
б)  физическую величину, равную отношению
массы тела к его объёму.


в)  физическое явление.

2.  В системе СИ  плотность измеряется в…

а)  г/см3.

б)  г/л.
в)  кг/м3.

3.  Стакан  с
подсолнечным маслом тяжелее…

а)  такого же стакана со спиртом.

б) такого же стакана с молоком.

в)  такого же стакана с чистой водой.

4. Бутерброд падает маслом вниз потому, что…

а) плотность масла больше плотности хлеба, и
даже малое количество масла тяжелее хлеба.


б) хлеб легче воздуха и потому всегда
поворачивается вверх.

в) масло скользкое.

5. Если кусочек льда опустить в спирт, то…

а) он будет плавать на поверхности.
б) он утонет.

в)  он взорвется.

Самопроверка теста, слайд 7:

Далее следует самооценка:

Поставьте по 1 баллу за каждый правильный
ответ на вопросы 1и 2, по 2 балла за каждый
правильный ответ на вопросы 3-4-5.

8 баллов – оценка «5»
6-7 баллов – оценка «4»
Менее 6 баллов –  вас ждет учебник физики и
хорошая оценка на следующем уроке.

6. Дополнительно:

Итак, мы познакомились с замечательной
величиной – плотностью. Где же она нам может
помочь?

Послушайте историю про Архимеда и корону:

Слайд 8

Об Архимеде и короне

Во время своего царствования в Сиракузах
Гиерон после благополучного окончания всех
своих мероприятий дал обет пожертвовать в
какой-то храм золотую корону бессмертным богам.

Он условился с мастером о большой цене за работу
и дал нужную ему массу золота. В назначенный день
мастер принес свою работу царю, который нашел ее
отлично исполненной; после взвешивания корона
оказалась соответствующей выданной массе
золота. После этого был сделан донос, что из
короны была взята часть золота и вместо него
примешано такое же количество серебра.

Гиерон разгневался на то, что его провели, и не
находя способа уличить это воровство, попросил
Архимеда хорошенько подумать об этом.

Тот, погруженный в думы по этому вопросу, как-то
случайно пришел в баню и там, опустившись в ванну,
заметил, что из нее вытекает такое же количество
воды, каков объем его тела, погруженного в ванну.

Выяснив себе ценность этого факта, он, недолго
думая, выскочил с радостью из ванны, пошел домой
голым и громким голосом сообщал всем, что он
нашел то, что искал. Он бежал и кричал одно и то же
по-гречески: «Эврика, эврика!» («Нашел,
нашел!)». Затем, исходя из своего открытия, он,
говорят, сделал два слитка, каждый такой же массы,
какого была корона, один из золота, другой из
серебра. Сделав это, он наполнил сосуд до самых
краев и опустил в него серебряный слиток, и,…
соответственное ему количество воды вытекло. Так
он нашел, какой масса серебра соответствует
какому то определенному объему воды. (То есть,
что он нашел? – плотность серебра).
Затем он
произвел такое же исследование для золотого
слитка. Потом таким же методом был определен
объем короны. Она вытеснила воды больше, чем
золотой слиток и кража была доказана.

7. Решение задач (при наличии оставшегося
времени), запись домашнего задания:

Слайд 9

14.1 Жидкости, плотность и давление — University Physics Volume 1

14.1

Жидкости, плотность и давление

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Укажите различные фазы материи
  • Опишите характеристики фаз вещества на молекулярном или атомном уровне
  • Различия между сжимаемыми и несжимаемыми материалами
  • Определение плотности и связанных с ней единиц СИ
  • Сравните и сопоставьте плотности различных веществ
  • Определение давления и связанных с ним единиц СИ
  • Объясните взаимосвязь между давлением и силой
  • Вычислить силу с учетом давления и площади

Материя чаще всего существует в твердом, жидком или газообразном состоянии; эти состояния известны как три общие фазы материи.В этом разделе мы подробно рассмотрим каждый из этих этапов.

Характеристики твердых тел

Твердые тела жесткие, имеют определенные формы и объемы. Атомы или молекулы в твердом теле находятся в непосредственной близости друг от друга, и между этими молекулами существует значительная сила. Твердые тела будут принимать форму, определяемую природой этих сил между молекулами. Хотя настоящие твердые тела не являются несжимаемыми, тем не менее, для изменения формы твердого тела требуется большая сила.В некоторых случаях сила между молекулами может заставить молекулы организоваться в решетку, как показано на рисунке 14.2. Структура этой трехмерной решетки представлена ​​в виде молекул, связанных жесткими связями (смоделированными как жесткие пружины), которые обеспечивают ограниченную свободу движения. Даже большая сила вызывает только небольшие смещения в атомах или молекулах решетки, и твердое тело сохраняет свою форму. Твердые тела также сопротивляются силам сдвига. (Силы сдвига — это силы, прикладываемые по касательной к поверхности, как описано в разделе «Статическое равновесие и упругость».)

Характеристики жидкостей

Жидкости и газы
считаются жидкостями, потому что они поддаются силам сдвига, тогда как твердые тела им противостоят. Как и в твердых телах, молекулы в жидкости связаны с соседними молекулами, но обладают гораздо меньшим количеством этих связей. Молекулы в жидкости не заблокированы на месте и могут двигаться относительно друг друга. Расстояние между молекулами аналогично расстояниям в твердом теле, поэтому жидкости имеют определенные объемы, но форма жидкости изменяется в зависимости от формы ее контейнера.Газы не связаны с соседними атомами и могут иметь большие расстояния между молекулами. У газов нет ни определенной формы, ни определенного объема, поскольку их молекулы движутся, чтобы заполнить емкость, в которой они содержатся (рис. 14.2).

Фигура
14,2

(а) Атомы в твердом теле всегда находятся в тесном контакте с соседними атомами, удерживаясь на месте силами, представленными здесь пружинами. (б) Атомы в жидкости также находятся в тесном контакте, но могут скользить друг по другу. Силы между атомами сильно сопротивляются попыткам сжать атомы.(c) Атомы в газе перемещаются свободно и разделены большими расстояниями. Газ должен храниться в закрытом контейнере, чтобы предотвратить его свободное расширение и утечку.

Жидкости легко деформируются при напряжении и не возвращаются к своей первоначальной форме после снятия силы. Это происходит потому, что атомы или молекулы в жидкости могут свободно перемещаться и менять соседей. То есть текут жидкости (так что они представляют собой тип жидкости), а молекулы удерживаются вместе за счет взаимного притяжения. Когда жидкость помещается в емкость без крышки, она остается в емкости.Поскольку атомы плотно упакованы, жидкости, как и твердые тела, сопротивляются сжатию; для изменения объема жидкости необходимо чрезвычайно большое усилие.

Напротив, атомы в газах разделены большими расстояниями, и поэтому силы между атомами в газе очень слабые, за исключением случаев, когда атомы сталкиваются друг с другом. Это позволяет относительно легко сжимать газы и позволяет им течь (что делает их жидкими). При помещении в открытый контейнер газы, в отличие от жидкостей, улетучиваются.

В этой главе мы обычно называем газы и жидкости просто жидкостями, проводя различие между ними только тогда, когда они ведут себя по-разному. Существует еще одна фаза вещества, плазма, которая существует при очень высоких температурах. При высоких температурах молекулы могут диссоциировать на атомы, а атомы диссоциировать на электроны (с отрицательными зарядами) и протоны (с положительными зарядами), образуя плазму. Плазма не будет подробно обсуждаться в этой главе, потому что плазма имеет очень разные свойства от трех других общих фаз материи, обсуждаемых в этой главе, из-за сильных электрических сил между зарядами.

Плотность

Предположим, что латунный блок и деревянный брусок имеют одинаковую массу. Если оба блока упали в резервуар с водой, почему дерево всплывает, а латунь тонет (рис. 14.3)? Это происходит потому, что латунь имеет большую плотность, чем вода, тогда как древесина имеет меньшую плотность, чем вода.

Фигура
14,3

(а) Брусок из латуни и брусок имеют одинаковый вес и массу, но брусок имеет гораздо больший объем.(b) При помещении в аквариум, наполненный водой, латунный куб тонет, а деревянный брусок плавает. (Деревянный блок на обеих фотографиях одинаковый; он был повернут набок, чтобы соответствовать масштабу.) (Фото: модификация работ Джозефа Дж. Траута, Стоктонский университет)

Плотность — важная характеристика веществ. Это очень важно, например, для определения того, тонет объект или плавает в жидкости.

Плотность

Средняя плотность вещества или объекта определяется как его масса на единицу объема,

, где греческая буква ρρ (ро) обозначает плотность, м — масса, а V — объем.

Единица плотности в системе СИ — кг / м3 кг / м3. В таблице 14.1 перечислены некоторые типичные значения. Единицей плотности cgs является грамм на кубический сантиметр, г / см3г / см3, где

1 г / см3 = 1000 кг / м3. 1 г / см3 = 1000 кг / м3.

Метрическая система изначально была разработана таким образом, чтобы плотность воды составляла 1 г / см31 г / см3, что эквивалентно 103 кг / м3 · 103 кг / м3. Таким образом, основная единица массы, килограмм, была впервые придумана как масса 1000 мл воды, имеющая объем 1000 см31000 см3.

Твердые вещества
(0.0 ° С (0,0 ° С)
Жидкости
(0,0 ° C0,0 ° C)
Газы
(0,0 ° C, 0,0 ° C,
101,3 кПа)
Вещество ρ (кг / м3) ρ (кг / м3) Вещество ρ (кг / м3) ρ (кг / м3) Вещество ρ (кг / м3) ρ (кг / м3)
Алюминий 2,70 × 1032,70 × 103 Бензол 8,79 × 1028,79 × 102 Воздух 1,29 × 1001,29 × 100
Кость 1.90 × 1031,90 × 103 Кровь 1,05 × 1031,05 × 103 Двуокись углерода 1,98 × 100 1,98 × 100
Латунь 8,44 × 1038,44 × 103 Спирт этиловый 8,06 × 1028,06 × 102 Окись углерода 1,25 × 100 1,25 × 100
Бетон 2,40 × 1032,40 × 103 Бензин 6,80 × 1026,80 × 102 Гелий 1,80 × 10-11,80 × 10-1
Медь 8.92 × 1038,92 × 103 Глицерин 1,26 × 1031,26 × 103 Водород 9,00 × 10–29,00 × 10–2
Пробка 2,40 × 1022,40 × 102 Меркурий 1,36 × 1041,36 × 104 Метан 7,20 × 10−27,20 × 10−2
Земная кора 3,30 × 1033,30 × 103 Оливковое масло 9,20 × 1029,20 × 102 Азот 1,25 × 100 1,25 × 100
Стекло 2.60 × 1032,60 × 103 Закись азота 1,98 × 100 1,98 × 100
Золото 1,93 × 1041,93 × 104 Кислород 1,43 × 1001,43 × 100
Гранит 2,70 × 1032,70 × 103
Утюг 7,86 × 1037,86 × 103
Свинец 1.13 × 1041,13 × 104
Дуб 7,10 × 1027,10 × 102
Сосна 3,73 × 1023,73 × 102
Платина 2,14 × 1042,14 × 104
Полистирол 1.00 × 1021.00 × 102
Вольфрам 1,93 × 1041,93 × 104
Уран 1,87 × 1031,87 × 103

Стол
14.1

Плотность некоторых распространенных веществ

Как видно из таблицы 14.1, плотность объекта может помочь определить его состав.Плотность золота, например, примерно в 2,5 раза больше плотности железа, что примерно в 2,5 раза больше плотности алюминия. Плотность также кое-что говорит о фазе материи и ее субструктуре. Обратите внимание, что плотности жидкостей и твердых тел примерно сопоставимы, что согласуется с тем фактом, что их атомы находятся в тесном контакте. Плотность газов намного меньше, чем у жидкостей и твердых тел, потому что атомы в газах разделены большим количеством пустого пространства. Газы отображаются для стандартной температуры 0.0 ° C0,0 ° C и стандартное давление 101,3 кПа, и существует сильная зависимость плотности от температуры и давления. Отображаемые плотности твердых и жидких тел даны для стандартной температуры 0,0 ° C0,0 ° C, а плотности твердых веществ и жидкостей зависят от температуры. Плотность твердых тел и жидкостей обычно увеличивается с понижением температуры.

Таблица 14.2 показывает плотность воды в различных фазах и температуре. Плотность воды увеличивается с понижением температуры, достигая максимума при 4.0 ° C, 4,0 ° C, а затем уменьшается, когда температура опускается ниже 4,0 ° C и 4,0 ° C. Такое поведение плотности воды объясняет, почему лед образуется наверху водоема.

Вещество ρ (кг / м3) ρ (кг / м3)
Лед (0 ° C) (0 ° C) 9,17 × 1029,17 × 102
Вода (0 ° C) (0 ° C) 9,998 × 1029,998 × 102
Вода (4 ° C) (4 ° C) 1.000 × 1031.000 × 103
Вода (20 ° C) (20 ° C) 9.982 × 1029,982 × 102
Вода (100 ° C) (100 ° C) 9,584 × 1029,584 × 102
Пар (100 ° C, 101,3 кПа) (100 ° C, 101,3 кПа) 1,670 × 1021,670 × 102
Морская вода (0 ° C) (0 ° C) 1.030 × 1031.030 × 103

Стол
14,2

Плотность воды

Плотность вещества не обязательно постоянна.
по всему объему вещества. Если плотность во всем веществе постоянна, это вещество называется однородным.Твердый железный пруток — это пример однородного вещества. Плотность постоянна повсюду, а плотность любого образца вещества равна его средней плотности. Если плотность вещества непостоянна, вещество считается неоднородным. Кусок швейцарского сыра является примером неоднородного материала, содержащего как твердый сыр, так и заполненные газом пустоты. Плотность в определенном месте внутри неоднородного материала называется локальной плотностью и задается как функция местоположения, ρ = ρ (x, y, z) ρ = ρ (x, y, z) (Рисунок 14.4).

Фигура
14,4

Плотность может варьироваться в пределах гетерогенной смеси. Локальная плотность в точке получается делением массы на объем в небольшом объеме вокруг данной точки.

Локальная плотность может быть получена с помощью процесса ограничения, основанного на средней плотности в небольшом объеме вокруг рассматриваемой точки, принимая предел, при котором размер объема приближается к нулю,

ρ = limΔV → 0ΔmΔVρ = limΔV → 0ΔmΔV

14,2

, где ρρ — плотность, м, — масса, V, — объем.

Поскольку газы могут свободно расширяться и сжиматься, плотность газов значительно меняется с температурой, тогда как плотность жидкостей мало меняется с температурой. Поэтому плотности жидкостей часто считаются постоянными, при этом плотность равна средней плотности.

Плотность — это размерная характеристика; поэтому при сравнении плотностей двух веществ необходимо учитывать единицы измерения. По этой причине для сравнения плотностей часто используется более удобная безразмерная величина, называемая удельным весом.Удельный вес определяется как отношение плотности материала к плотности воды при 4,0 ° C и 4,0 ° C и давлении в одну атмосферу, которое составляет 1000 кг / м 31000 кг / м3:

Удельный вес = Плотность материала Плотность воды Удельный вес = Плотность материала Плотность воды.

В сравнении используется вода, потому что плотность воды составляет 1 г / см31 г / см3, которая изначально использовалась для определения килограмма. Удельный вес, будучи безразмерным, позволяет легко сравнивать материалы, не беспокоясь об единицах плотности.Например, плотность алюминия составляет 2,7 г / см3 г / см3 (2700 кг / м3 кг / м3), но его удельный вес составляет 2,7 независимо от единицы плотности. Удельный вес является особенно полезной величиной с точки зрения плавучести, которую мы обсудим позже в этой главе.

Давление

Вы, несомненно, слышали слово «давление», используемое по отношению к крови (высокое или низкое кровяное давление) и к погоде (погодные системы с высоким и низким давлением). Это только два из многих примеров давления в жидкости.(Напомним, что мы ввели идею давления в статическое равновесие и упругость в контексте объемных напряжений и деформаций.)

Давление

Давление ( p ) определяется как нормальная сила F на единицу площади A , на которую действует сила, или

Чтобы определить давление в определенной точке, давление определяется как сила dF , оказываемая жидкостью на бесконечно малый элемент площади dA , содержащий точку, в результате чего p = dFdAp = dFdA.

Данная сила может иметь существенно различный эффект в зависимости от области, на которую действует сила. Например, сила, приложенная к площади 1 мм 21 мм 2, имеет давление в 100 раз больше, чем та же сила, приложенная к площади 1 см 2,1 см 2. Вот почему острая игла может проткнуть кожу при приложении небольшой силы, но приложение того же усилия пальцем не протыкает кожу (рис. 14.5).

Фигура
14,5

(а) Человек, которого тыкают пальцем, может раздражать, но сила не имеет длительного эффекта.(b) Напротив, той же силы, приложенной к области размером с острый конец иглы, достаточно, чтобы сломать кожу.

Обратите внимание, что хотя сила — это вектор, давление — это скаляр. Давление — это скалярная величина, потому что она определяется как пропорциональная величине силы, действующей перпендикулярно площади поверхности. Единица измерения давления в системе СИ — паскаль (Па), названная в честь французского математика и физика Блеза Паскаля (1623–1662), где

Для измерения давления используются несколько других единиц, которые мы обсудим позже в этой главе.

Изменение давления с глубиной в жидкости постоянной плотности

Давление определено для всех состояний вещества, но особенно важно при обсуждении жидкостей. Важной характеристикой жидкостей является отсутствие значительного сопротивления компоненту силы, приложенной параллельно поверхности жидкости. Молекулы жидкости просто текут, чтобы приспособиться к горизонтальной силе. Сила, приложенная перпендикулярно к поверхности, сжимает или расширяет жидкость. Если вы попытаетесь сжать жидкость, вы обнаружите, что сила реакции развивается в каждой точке внутри жидкости во внешнем направлении, уравновешивая силу, приложенную к молекулам на границе.

Рассмотрим жидкость постоянной плотности, как показано на рисунке 14.6. Давление на дне контейнера возникает из-за давления атмосферы (p0) (p0) плюс давление из-за веса жидкости. Давление, создаваемое жидкостью, равно весу жидкости, деленному на площадь. Вес жидкости равен ее массе, умноженной на ускорение свободного падения.

Фигура
14,6

Дно этого контейнера поддерживает весь вес находящейся в нем жидкости.Вертикальные стороны не могут оказывать восходящее усилие на жидкость (поскольку она не может выдерживать силу сдвига), поэтому дно должно поддерживать все это.

Поскольку плотность постоянна, вес можно рассчитать, используя плотность:

w = mg = ρVg = ρAhg. w = mg = ρVg = ρAhg.

Следовательно, давление на дне контейнера равно атмосферному давлению, добавленному к весу жидкости, разделенному на площадь:

p = p0 + ρAhgA = p0 + ρhg.p = p0 + ρAhgA = p0 + ρhg.

Это уравнение применимо только для давления на глубине для жидкости постоянной плотности.

Давление на глубине для жидкости постоянной плотности.

Давление на глубине в жидкости постоянной плотности равно давлению атмосферы плюс давление, обусловленное весом жидкости, или

p = p0 + ρhg, p = p0 + ρhg,

14,4

Где p — давление на определенной глубине, p0p0 — давление атмосферы, ρρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения и h — глубина.

Фигура
14,7

Плотина «Три ущелья», возведенная на реке Янцзы в центральном Китае в 2008 году, создала огромный водохранилище, в результате которого было перемещено более одного миллиона человек. (кредит: модификация работы Le Grand Portage / Flickr)

Пример
14.1

Какую силу должна выдержать плотина?

Рассмотрим давление и силу, действующие на дамбу, удерживающую резервуар с водой (рис. 14.7). Предположим, что плотина имеет ширину 500 м, а глубина воды у плотины составляет 80,0 м, как показано ниже.а) Каково среднее давление воды на плотину? (b) Рассчитайте силу, действующую на плотину.

Среднее давление p из-за веса воды — это давление на средней глубине h 40,0 м, так как давление линейно увеличивается с глубиной. Сила, оказываемая водой на плотину, равна среднему давлению, умноженному на площадь контакта, F = pA.F = pA.

раствор
  1. Среднее давление из-за веса жидкости составляет

    Введите плотность воды из Таблицы 14.2 и приняв h за среднюю глубину 40,0 м, получаем
    p = (40,0 м) (103 кгм3) (9,80 мс2) = 3,92 × 105 Нм2 = 392 кПа. p = (40,0 м) (103 кгм3) (9,80 мс2) = 3,92 × 105 Нм2 = 392 кПа.

  2. Мы уже нашли значение для p . Площадь плотины составляет
    A = 80,0 м × 500 м = 4,00 × 104 м2, A = 80,0 м × 500 м = 4,00 × 104 м2,
    так что
    F = (3,92 × 105 Н / м2) (4,00 × 104 м2) = 1,57 × 1010 Н. F = (3,92 × 105 Н / м2) (4,00 × 104 м2) = 1,57 × 1010 Н.
Значение

Хотя эта сила кажется большой, она мала по сравнению с 1.96 × 1013N 1,96 × 1013N вес воды в резервуаре. На самом деле это всего 0,0800% от веса.

Проверьте свое понимание
14.1

Если водохранилище в Примере 14.1 покрывает вдвое большую площадь, но сохраняется на той же глубине, потребуется ли перепроектировать плотину?

Давление в статической жидкости в однородном гравитационном поле

Статическая жидкость — неподвижная жидкость. В любой точке статической жидкости давление со всех сторон должно быть одинаковым, иначе жидкость в этой точке отреагирует на результирующую силу и ускорится.

Давление в любой точке статической жидкости зависит только от глубины в этой точке. Как уже говорилось, давление в жидкости около Земли изменяется с глубиной из-за веса жидкости над определенным уровнем. В приведенных выше примерах мы предполагали, что плотность постоянна, а средняя плотность жидкости является хорошим представлением плотности. Это разумное приближение для жидкостей, таких как вода, где для сжатия жидкости или изменения объема требуются большие силы. В плавательном бассейне, например, плотность примерно постоянна, и вода внизу очень слабо сжимается под весом воды наверху.Однако путешествие в атмосфере — это совсем другая ситуация. Плотность воздуха начинает значительно меняться буквально на небольшом расстоянии от поверхности Земли.

Чтобы вывести формулу для изменения давления с глубиной в резервуаре, содержащем жидкость плотностью ρ на поверхности Земли, мы должны исходить из предположения, что плотность жидкости непостоянна. Жидкость, расположенная на более глубоких уровнях, подвергается большей силе, чем жидкость, находящаяся ближе к поверхности, из-за веса жидкости над ней.Следовательно, давление, рассчитанное на данной глубине, отличается от давления, рассчитанного с использованием постоянной плотности.

Представьте себе тонкий элемент жидкости на глубине h , как показано на рисунке 14.8. Пусть элемент имеет площадь поперечного сечения A и высоту ΔyΔy. Силы, действующие на элемент, возникают из-за давлений p ( y ) выше и p (y + Δy) p (y + Δy) под ним. Вес самого элемента также показан на диаграмме свободного тела.

Фигура
14.8

Силы на элемент массы внутри жидкости. Вес самого элемента показан на диаграмме свободного тела.

Поскольку элемент жидкости между y и y + Δyy + Δy не ускоряется, силы уравновешены. Используя декартову ось y , ориентированную вверх, мы находим следующее уравнение для компонента y :

p (y + Δy) A − p (y) A − gΔm = 0 (Δy <0). p (y + Δy) A − p (y) A − gΔm = 0 (Δy <0).

14,6

Обратите внимание, что если бы элемент имел ненулевую составляющую ускорения y , правая часть не была бы равна нулю, а вместо этого была бы массой, умноженной на ускорение y .Массу элемента можно записать через плотность жидкости и объем элементов:

Δm = | ρAΔy | = −ρAΔy (Δy <0) .Δm = | ρAΔy | = −ρAΔy (Δy <0).

Подставляя это выражение для ΔmΔm в уравнение 14.6, а затем разделив обе части на AΔyAΔy, находим

p (y + Δy) −p (y) Δy = −ρg.p (y + Δy) −p (y) Δy = −ρg.

14,7

Переходя к пределу бесконечно тонкого элемента Δy → 0Δy → 0, получаем следующее дифференциальное уравнение, которое дает изменение давления в жидкости:

dpdy = −ρg.dpdy = −ρg.

14,8

Это уравнение говорит нам, что скорость изменения давления в жидкости пропорциональна плотности жидкости. Решение этого уравнения зависит от того, является ли плотность ρ постоянной или изменяется с глубиной; то есть функция ρ ( y ).

Если диапазон анализируемой глубины не слишком велик, мы можем считать плотность постоянной. Но если диапазон глубин достаточно велик, чтобы плотность могла заметно меняться, как, например, в случае атмосферы, плотность меняется с глубиной.В этом случае мы не можем использовать приближение постоянной плотности.

Давление в жидкости с постоянной плотностью

Давайте воспользуемся уравнением 14.9, чтобы найти формулу для давления на глубине h от поверхности в резервуаре с жидкостью, такой как вода, где плотность жидкости можно считать постоянной.

Нам нужно интегрировать уравнение 14.9 от y = 0, y = 0, где давление равно атмосферному давлению (p0), (p0), до y = −h, y = −h, координаты y глубины :

∫p0pdp = −∫0 − hρgdyp − p0 = ρghp = p0 + ρgh.∫p0pdp = −∫0 − hρgdyp − p0 = ρghp = p0 + ρgh.

14,9

Следовательно, давление на глубине жидкости на поверхности Земли равно атмосферному давлению плюс ρgh , если плотность жидкости постоянна по высоте, как мы обнаружили ранее.

Обратите внимание, что давление в жидкости зависит только от глубины от поверхности, а не от формы контейнера. Таким образом, в контейнере, где жидкость может свободно перемещаться в различных частях, жидкость остается на одном уровне во всех частях, независимо от формы, как показано на рисунке 14.9.

Фигура
14,9

Если жидкость может свободно течь между частями контейнера, она поднимается на одинаковую высоту в каждой части. В изображенном контейнере давление внизу каждой колонки одинаковое; если бы это было не так, жидкость текла бы до тех пор, пока давления не сравнялись бы.

Изменение атмосферного давления с высотой

Особый интерес представляет изменение атмосферного давления с высотой. Предполагая, что температура воздуха постоянна и что закон термодинамики идеального газа описывает атмосферу в хорошем приближении, мы можем найти изменение атмосферного давления с высотой, когда температура постоянна.(Мы обсудим закон идеального газа в следующей главе, но мы предполагаем, что вы знакомы с ним из средней школы и химии.) Пусть p ( y ) будет атмосферным давлением на высоте y . Плотность ρρ при y , температура T в шкале Кельвина (K) и масса m молекулы воздуха связаны с абсолютным давлением по закону идеального газа в виде

p = ρkBTm (атмосфера), p = ρkBTm (атмосфера),

14.10

, где kBkB — постоянная Больцмана, имеющая значение 1.38 × 10–23Дж / К1,38 × 10–23Дж / К.

Вы, возможно, встречали закон идеального газа в форме pV = nRTpV = nRT, где n — число молей, а R — газовая постоянная. Здесь тот же закон записан в другой форме, используя плотность ρρ вместо объема V . Следовательно, если давление p изменяется с высотой, изменяется и плотность ρ.ρ. Используя плотность из закона идеального газа, скорость изменения давления с высотой определяется как

.
dpdy = −p (mgkBT), dpdy = −p (mgkBT),

, где в скобках указаны постоянные количества.Если заменить эти константы одним символом α, α, уравнение выглядит намного проще:

dpdy = −αpdpp = −αdy∫p0p (y) dpp = ∫0y − αdy [ln (p)] p0p (y) = [- αy] 0yln (p) −ln (p0) = — αyln (pp0) = — αydpdy = −αpdpp = −αdy∫p0p (y) dpp = ∫0y − αdy [ln (p)] p0p (y) = [- αy] 0yln (p) −ln (p0) = — αyln (pp0) = — αy

Это дает решение

p (y) = p0exp (−αy). p (y) = p0exp (−αy).

Таким образом, атмосферное давление экспоненциально падает с высотой, поскольку ось y направлена ​​вверх от земли, а y имеет положительные значения в атмосфере над уровнем моря.Давление падает в 1e1e раз, когда высота равна 1α, 1α, что дает нам физическую интерпретацию для αα: Константа 1α1α — это шкала длины, которая характеризует изменение давления с высотой и часто называется высотой шкалы давления.

Мы можем получить приблизительное значение αα, используя массу молекулы азота в качестве заместителя для молекулы воздуха. При температуре 27 ° C, 27 ° C или 300 K находим

α = −mgkBT = 4,8 × 10−26 кг × 9,81 м / с 21,38 × 10−23J / K × 300 K = 18800 м. α = −mgkBT = 4.8 × 10–26 кг × 9,81 м / с 21,38 × 10–23 Дж / К × 300 K = 18800 м.

Следовательно, на каждые 8800 метров давление воздуха падает в 1/ e раз, или примерно на одну треть своего значения. Это дает нам лишь приблизительную оценку реальной ситуации, поскольку мы предположили и постоянную температуру, и постоянную температуру g на таких больших расстояниях от Земли, что в действительности не является правильным.

Направление давления в жидкости

Давление жидкости не имеет направления, будучи скалярной величиной, в то время как силы, обусловленные давлением, имеют четко определенные направления: они всегда действуют перпендикулярно любой поверхности.Причина в том, что жидкости не могут противостоять усилиям сдвига или проявлять их. Таким образом, в статической жидкости, заключенной в резервуар, сила, действующая на стенки резервуара, действует перпендикулярно внутренней поверхности. Точно так же давление действует перпендикулярно к поверхностям любого объекта в жидкости. На рисунке 14.10 показано давление воздуха на стенки шины и давление воды на тело пловца.

Фигура
14.10

(a) Давление внутри этой шины оказывает силы, перпендикулярные всем поверхностям, с которыми она контактирует.Стрелки показывают направления и величины сил, действующих в различных точках. (b) Давление оказывается перпендикулярно всем сторонам этого пловца, так как вода текла бы в пространство, которое он занимает, если бы его там не было. Стрелки показывают направления и величины сил, действующих на пловца в различных точках. Обратите внимание, что силы снизу больше из-за большей глубины, что дает чистую восходящую или выталкивающую силу. Чистая вертикальная сила, действующая на пловца, равна сумме выталкивающей силы и веса пловца.

Density — гипертекст по физике

Density — физический гипертекст

Обсуждение

Путаница массы и плотности. Объекты имеют массу. Материалы имеют плотность.

Плотность — это отношение массы материала к объему.

Шт.

1000 кг / м 3 = 1000 г / л = 1 г / см 3

Плотность выбранных материалов (~ 20 ° C, 1 атм)

материал плотность
(кг / м 3 )
ацетон 790
кислота уксусная (CH 3 COOH) 1,050
кислота соляная (HCl) ????
кислота серная (H 2 SO 4 ) 1,390
воздух, 100 К 3.556
воздух, 200 К 1,746
воздух, 293 К 1,207
воздух, 300 К 1,161
воздух, 500 К 0,696
воздух, 1000 К 0,340
спирт этиловый (зерновой) 789,2
спирт изопропиловый (для растирания) 785,4
спирт метиловый (дерево) 791.3
аммиак 771
алюминий 2,700
аргон, газ, ~ 300 К 1.449
аргон, жидкость, 87 К 1,430
пиво, pilsner, 4 ° C 1 008
бензол 870
кровь 1,035
телесный жир 918
кость 1 900
бутан 551
масло сливочное 911
углерод 2,250
карбон, алмаз 3,539
диоксид углерода, газ, +25 ° C 1.799
диоксид углерода твердый, −78 ° C 1,562
медь 8 960
кукурузный крахмал в сыпучей упаковке 540
кукурузный крахмал плотно упакованный 630
кукурузный сироп 1,380
дизель 800
формальдегид 1,130
фреон 12 жидкий 1,311
фреон 12 пар 36.83
бензин 803
глицерин 1,260
золото 19 300
зерно, ячмень 620
зерно кукуруза лущеная 720
зерно, кукуруза, початок 900
зерно, лен 770
зерно, просо 640
зерно, овес 410
зерно, рис грубое 580
зерно рисовое лущенное 750
зерно рожь 720
зерно пшеница 770
гелий, газ, ~ 300 К 0.164
гелий, жидкий, 4 К 147
водород (H 2 ), газ, 300 К 0,082
водород (H 2 ), жидкость, 17 К 71
мед 1,420
утюг 7 870
иридий 22 400
материал плотность
(кг / м 3 )
керосин 810
сало 919
свинец 11350
литий 534
дейтерид лития 6 820
легкие 400
майонез традиционный 910
майонез светлый 1 000
метан, газ, +25 ° C 0.656
метан жидкий, −90 ° C 162
молоко коровье жирные сливки 994
молоко коровье светлое 1,012
молоко коровье целое 1,030
молоко коровье обезжиренное 1,033
ртуть 13 594
глутамат натрия 1,620
никель 8 900
азот (N 2 ), газ, ~ 300 К 1.145
азот (N 2 ), жидкость, 74 К 808
масло растительное кокосовое 924
масло растительное кукурузное 922
масло растительное оливковое 918
масло растительное пальмовое 915
масло растительное арахисовое 914
масло растительное соевое 927
осмий 22 500
кислород (O 2 ), газ, ~ 300 К 1.308
кислород (O 2 ), жидкость, 87 К 1,155
перхлорэтилен 1,600
платина 21 450
плутоний, α 19 860
соль (хлорид натрия) 2,165
кремний 2330
диоксид кремния (кварц) 2,600
силикон 993
серебристый 10 490
скин 1,050
бикарбонат натрия 2,200
сахар, сахароза 1,550
титан 4,500
вольфрам 19 300
карбид вольфрама (WC) 15,630
уран 19 050
вода, жидкость, 100 ° C 958.40
вода, жидкость, 50 ° C 988,03
вода, жидкость, 30 ° C 995,65
вода, жидкость, 20 ° C 998,21
вода, жидкость, 10 ° C 999,70
вода, жидкость, 3,984 ° C 999.972
вода, жидкость, 0 ° C 999,84
вода, лед, 0 ° C 916
вода, лед, −50 ° C 922
вода, лед, −100 ° C 927
вода, море 1,025
вода, физиологический раствор (0.9% NaCl) 1 004
цинк 7,140

Средняя плотность некоторых небесных тел

объект плотность
(кг / м 3 )
земля, средняя (♁) 5 500
земля, жила 12 500
планет земной группы (☿, ♀, ♂) 3,900 ~ 5,200
планет-гигантов (♃, ♄, ♅, ♆) 600 ~ 1,600
плутон (♇) 1 900
комет ~ 600
солнце, среднее (☉) 1,400
солнце, сердцевина 153 000
объект плотность
(кг / м 3 )
звезд главной последовательности 5 ~ 5 000
звезды от гигантов до сверхгигантов 10 −4 ~ 10 −6
белый карлик 10 5 ~ 10 9
нейтронная звезда 10 17 ~ 10 18
черная дыра звездной массы ~ 10 18
сверхмассивная черная дыра ~ 10 7
наблюдаемая Вселенная ~ 10 −26

Плотность как общее понятие.

  • массовая плотность
    Уравнения массовой плотности
    место алгебраический исчисление Блок СИ
    объемный, объемный, объемный

    кг

    м 3
    площадь, площадь, площадь, поверхность, поверхность


    кг

    м 2
    линейный, линейный, линейный
  • Плотность заряда

  • , см. Заряд
  • плотность тока, см. Ток
  • числовая плотность, особенно в этой книге…
  • Плотность потока

  • (это термин, который я ненавижу)
    • электрическое поле иногда называют плотностью электрического потока (потому что некоторые люди просто ненавидят жизнь)
    • Магнитное поле иногда называют плотностью магнитного потока (или магнитной индукцией, этот термин, несомненно, был изобретен только для того, чтобы причинять боль другим).
  • Плотность населения — термин из географии

Нет постоянных условий.

  1. Механика
    1. Кинематика
      1. Движение
      2. Расстояние и перемещение
      3. Скорость и скорость
      4. Разгон
      5. Уравнения движения
      6. Свободное падение
      7. Графики движения
      8. Кинематика и расчет
      9. Кинематика в двух измерениях
      10. Снаряды
      11. Параметрические уравнения
    2. Динамика I: Сила
      1. Сил
      2. Сила и масса
      3. Действие-реакция
      4. Масса
      5. Динамика
      6. Статика
      7. Трение
      8. Силы в двух измерениях
      9. Центростремительная сила
      10. Кодовые рамки
    3. Энергия
      1. Работа
      2. Энергия
      3. Кинетическая энергия
      4. Потенциальная энергия
      5. Энергосбережение
      6. Мощность
      7. Машины простые
    4. Dynamics II: Импульс
      1. Импульс и импульс
      2. Сохранение импульса
      3. Импульс и энергия
      4. Импульс в двух измерениях
    5. Вращательное движение
      1. Кинематика вращения
      2. Инерция вращения
      3. Вращательная динамика
      4. Статика вращения
      5. Угловой момент
      6. Энергия вращения
      7. Прокат
      8. Вращение в двух измерениях
      9. Сила Кориолиса
    6. Планетарное движение
      1. Геоцентризм
      2. Гелиоцентризм
      3. Вселенская гравитация
      4. Орбитальная механика I
      5. Гравитационная потенциальная энергия
      6. Орбитальная механика II
      7. Плотность вытянутых тел
    7. Периодическое движение
      1. Пружины
      2. Генератор простых гармоник
      3. Маятники
      4. Резонанс
      5. Эластичность
    8. Жидкости
      1. Плотность
      2. Давление
      3. Плавучесть
      4. Расход жидкости
      5. Вязкость
      6. Аэродинамическое сопротивление
      7. Режимы потока
  2. Теплофизика
    1. Тепло и температура
      1. Температура
      2. Тепловое расширение
      3. Атомная природа вещества
      4. Закон о газе
      5. Кинетико-молекулярная теория
      6. Фазы
    2. Калориметрия
      1. Явное тепло
      2. Скрытое тепло
      3. Химическая потенциальная энергия
    3. Теплопередача
      1. Проводимость
      2. Конвекция
      3. Радиация
    4. Термодинамика
      1. Тепло и работа
      2. Диаграммы давление-объем
      3. Двигатели
      4. Холодильники
      5. Энергия и энтропия
      6. Абсолютный ноль
  3. Волны и оптика
    1. Волновые явления
      1. Природа волн
      2. Периодические волны
      3. Интерференция и суперпозиция
      4. Интерфейсы и барьеры
    2. Звук
      1. Природа звука
      2. Интенсивность
      3. Эффект Доплера (звук)
      4. Ударные волны
      5. Дифракция и интерференция (звук)
      6. Стоячие волны
      7. ударов
      8. Музыка и шум
    3. Физическая оптика
      1. Природа света
      2. Поляризация
      3. Эффект Доплера (световой)
      4. Черенковское излучение
      5. Дифракция и интерференция (свет)
      6. Тонкопленочная интерференция
      7. Цвет
    4. Геометрическая оптика
      1. Отражение
      2. Преломление
      3. Зеркала сферические
      4. Сферические линзы
      5. Аберрация
  4. Электричество и магнетизм
    1. Электростатика
      1. Электрический заряд
      2. Закон Кулона
      3. Электрическое поле
      4. Электрический потенциал
      5. Закон Гаусса
      6. Проводников
    2. Электростатические приложения
      1. Конденсаторы
      2. Диэлектрики
      3. Батареи
    3. Электрический ток
      1. Электрический ток
      2. Электрическое сопротивление
      3. Электроэнергия
    4. цепей постоянного тока
      1. Резисторы в цепях
      2. Батареи в цепях
      3. Конденсаторы в цепях
      4. Правила Кирхгофа
    5. Магнитостатика
      1. Магнетизм
      2. Электромагнетизм
      3. Закон Ампера
      4. Электромагнитная сила
    6. Магнитодинамика
      1. Электромагнитная индукция
      2. Закон Фарадея
      3. Закон Ленца
      4. Индуктивность
    7. цепей переменного тока
      1. Переменный ток
      2. RC цепи
      3. Цепи RL
      4. Цепи LC
    8. Электромагнитные волны
      1. Уравнения Максвелла
      2. Электромагнитные волны
      3. Электромагнитный спектр
  5. Современная физика
    1. Теория относительности
      1. Пространство-время
      2. Масса-энергия
      3. Общая теория относительности
    2. Quanta
      1. Излучение черного тела
      2. Фотоэффект
      3. Рентгеновские снимки
      4. Антиматерия
    3. Волновая механика
      1. Волны материи
      2. Атомарные модели
      3. Полупроводники
      4. Конденсированное вещество
    4. Ядерная физика
      1. Изотопы
      2. Радиоактивный распад
      3. Период полураспада
      4. Энергия связи
      5. Деление
      6. Fusion
      7. Нуклеосинтез
      8. Ядерное оружие
      9. Радиобиология
    5. Физика элементарных частиц
      1. Квантовая электродинамика
      2. Квантовая хромодинамика
      3. Квантовая динамика вкуса
      4. Стандартная модель
      5. Помимо стандартной модели
  6. Фонды
    1. шт.
      1. Международная система единиц
      2. Гауссова система единиц
      3. Британо-американская система единиц
      4. Разные единицы
      5. Время
      6. Преобразование единиц
    2. Измерение
      1. Значащие цифры
      2. По порядку величины
    3. Графики
      1. Графическое представление данных
      2. Линейная регрессия
      3. Подгонка кривой
      4. Исчисление
    4. Векторы
      1. Тригонометрия
      2. Сложение и вычитание векторов
      3. Векторное разрешение и компоненты
      4. Умножение векторов
    5. ссылку
      1. Специальные символы
      2. Часто используемые уравнения
      3. Физические константы
      4. Астрономические данные
      5. Периодическая таблица элементов
      6. Люди в физике
  7. Назад дело
    1. Предисловие
      1. Об этой книге
    2. Связаться с автором
      1. гленнелерт.сша
      2. Behance
      3. Instagram
      4. Твиттер
      5. YouTube
    3. Аффилированные сайты
      1. hypertextbook.com
      2. midwoodscience.org

Плотность | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите плотность.
  • Рассчитайте массу резервуара по его плотности.
  • Сравните и сопоставьте плотности различных веществ.

Что весит больше: тонна перьев или тонна кирпичей? Эта старая загадка играет с различием между массой и плотностью. Тонна — это, конечно, тонна; но кирпичи имеют гораздо большую плотность, чем перья, и поэтому мы склонны думать о них как о более тяжелых. (См. Рисунок 1.)

Рис. 1. Тонна перьев и тонна кирпичей имеют одинаковую массу, но перья составляют гораздо большую кучу, потому что они имеют гораздо меньшую плотность.

Плотность , как вы увидите, важная характеристика веществ. Это очень важно, например, для определения того, тонет объект или плавает в жидкости. Плотность — это масса единицы объема вещества или объекта. В форме уравнения плотность определяется как

[латекс] \ rho = \ frac {m} {V} \\ [/ latex],

, где греческая буква ρ (ро) обозначает плотность, м — масса, а V — объем, занимаемый веществом.

Плотность

Плотность — это масса единицы объема.

[латекс] \ rho = \ frac {m} {V} \\ [/ latex],

, где ρ — символ плотности, м — масса, а V — объем, занимаемый веществом.

В загадке о перьях и кирпичах массы те же, но объем, занимаемый перьями, намного больше, так как их плотность намного меньше. Единица плотности в системе СИ — кг / м 3 , репрезентативные значения приведены в таблице 1.{3} \ text {или} \ text {г / мл} \ right) \\ [/ latex] Твердые вещества Жидкости Газы Алюминий 2,7 Вода (4ºC) 1.000 Воздух 1,29 × 10 −3 Латунь 8,44 Кровь 1,05 Двуокись углерода 1,98 × 10 −3 Медь (в среднем) 8.8 Морская вода 1.025 Окись углерода 1,25 × 10 −3 Золото 19,32 Меркурий 13,6 Водород 0,090 × 10 −3 Чугун или сталь 7,8 Спирт этиловый 0,79 Гелий 0,18 × 10 −3 Свинец 11,3 Бензиновый 0.68 метан 0,72 × 10 −3 Полистирол 0,10 Глицерин 1,26 Азот 1,25 × 10 −3 Вольфрам 19,30 Оливковое масло 0,92 Закись азота 1,98 × 10 −3 Уран 18,70 Кислород 1,43 × 10 −3 Бетон 2.30–3,0 Пар (100º C) 0.60 × 10 −3 Пробка 0,24 Стекло обычное (среднее) 2,6 Гранит 2,7 Земная кора 3,3 Дерево 0,3–0,9 Лед (0 ° C) 0,917 Кость 1,7–2,0

Как видно из таблицы 1, плотность объекта может помочь определить его состав.Плотность золота, например, примерно в 2,5 раза больше плотности железа, что примерно в 2,5 раза больше плотности алюминия. Плотность также кое-что говорит о фазе материи и ее субструктуре. Обратите внимание, что плотности жидкостей и твердых тел примерно сопоставимы, что согласуется с тем фактом, что их атомы находятся в тесном контакте. Плотность газов намного меньше, чем у жидкостей и твердых тел, потому что атомы в газах разделены большим количеством пустого пространства.

Эксперимент на вынос Сахар и соль

Кучка сахара и кучка соли выглядят очень похоже, но что весит больше? Если объемы обеих стопок одинаковы, любая разница в массе связана с их разной плотностью (включая воздушное пространство между кристаллами).Как вы думаете, какая плотность больше? Какие ценности вы нашли? Какой метод вы использовали для определения этих значений?

Пример 1. Расчет массы резервуара по его объему

Водохранилище имеет площадь 50,0 км 2 и среднюю глубину 40,0 м. Какая масса воды удерживается за плотиной? (См. Рис. 2, где показан вид на большое водохранилище — плотину «Три ущелья» на реке Янцзы в центральном Китае.)

Стратегия

Объем резервуара V можно рассчитать исходя из его размеров, а плотность воды ρ найти в таблице 1.Тогда массу м можно найти из определения плотности

[латекс] \ rho = \ frac {m} {V} \\ [/ латекс]. {2} \ right) \ left (\ text {40.{\ text {12}} \ text {kg} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Большой резервуар содержит очень большую массу воды. В этом примере вес воды в резервуаре составляет мг = 1,96 × 10 13 Н, где г — это ускорение силы тяжести Земли (около 9,80 м / с 2 ). Разумно спросить, должна ли плотина обеспечивать силу, равную этому огромному весу. Ответ — нет. Как мы увидим в следующих разделах, сила, которую должна придать плотина, может быть намного меньше веса воды, которую она сдерживает.

Рисунок 2. Плотина Три ущелья в центральном Китае. После завершения строительства в 2008 году она стала крупнейшей в мире гидроэлектростанцией, вырабатывающей электроэнергию, эквивалентную мощности, вырабатываемой 22 атомными электростанциями средней мощности. Бетонная плотина имеет высоту 181 м и ширину 2,3 км. Протяженность водохранилища, образованного этой плотиной, составляет 660 км. Создание водохранилища привело к перемещению более 1 миллиона человек. (кредит: Le Grand Portage)

Сводка раздела

Концептуальные вопросы

1.Примерно как плотность воздуха меняется с высотой?

2. Приведите пример, в котором плотность используется для идентификации вещества, составляющего объект. Потребуется ли информация в дополнение к средней плотности для идентификации веществ в объекте, состоящем из более чем одного материала?

3. На рис. 3 показан стакан с ледяной водой, наполненный до краев. Будет ли вода переливаться, когда лед тает? Поясните свой ответ.

Рисунок 3.

Задачи и упражнения

1.Золото продается тройскими унциями (31,103 г). Каков объем 1 тройской унции чистого золота?

2. Ртуть обычно поставляется в колбах по 34,5 кг (около 76 фунтов). Каков объем в литрах такого количества ртути?

3. а) Какова масса глубокого вдоха воздуха объемом 2,00 л? б) Обсудите влияние такого вдоха на объем и плотность вашего тела.

4, Простой метод определения плотности объекта — измерить его массу, а затем измерить его объем, погрузив его в градуированный цилиндр.Какова плотность 240-граммовой породы, вытесняющей 89,0 см 3 воды? (Обратите внимание, что точность и практическое применение этого метода более ограничены, чем у множества других, основанных на принципе Архимеда.)

5. Предположим, у вас есть кофейная кружка с круглым поперечным сечением и вертикальными сторонами (равномерный радиус). Каков его внутренний радиус, если он вмещает 375 г кофе при заполнении на глубину 7,50 см? Предположим, кофе имеет ту же плотность, что и вода.

6.(a) Прямоугольный бензобак вмещает 50,0 кг бензина в полном объеме. Какова глубина резервуара, если его ширина 0,500 м, длина 0,900 м? (b) Обсудите, имеет ли этот бензобак разумный объем для легкового автомобиля.

7. Уплотнитель мусора может уменьшить объем его содержимого до 0,350 от первоначального значения. Если пренебречь массой вытесненного воздуха, во сколько раз увеличивается плотность мусора?

8. Стальная канистра для бензина на 2,50 кг вмещает 20,0 л бензина в полном объеме.Какова средняя плотность полной канистры с газом с учетом объема, занятого сталью, а также бензином?

9. Какова плотность 18-каратного золота, состоящего из 18 частей золота, 5 частей серебра и 1 части меди? (Эти значения являются частями по массе, а не по объему.) Предположим, что это простая смесь, имеющая среднюю плотность, равную взвешенным плотностям ее составляющих.

10. Между атомами в твердых телах и жидкостях относительно мало пустого пространства, так что средняя плотность атома примерно такая же, как у материи в макроскопическом масштабе — приблизительно 10 3 кг / м 3 .Ядро атома имеет радиус примерно 10 -5 радиуса атома и содержит почти всю массу всего атома. а) Какова приблизительная плотность ядра? (б) Один остаток сверхновой, называемый нейтронной звездой, может иметь плотность ядра. Каким был бы радиус нейтронной звезды с массой в 10 раз больше, чем у нашего Солнца (радиус Солнца 7 × 10 8 )?

Глоссарий

плотность:
Масса единицы объема вещества или объекта

Избранные решения проблем и упражнения

1.1,610 см 3

3. (а) 2,58 г (б) Объем вашего тела увеличивается за счет объема вдыхаемого вами воздуха. Средняя плотность вашего тела уменьшается, когда вы делаете глубокий вдох, потому что плотность воздуха значительно меньше, чем средняя плотность тела до того, как вы сделали глубокий вдох.

4. 2,70 г / см 3

6. (a) 0,163 м (b) Эквивалент 19,4 галлона, что является разумным

8. 7.9 × 10 2 кг / м 3

9.15,6 г / см 3

10. (а) 10 18 кг / м 3 (б) 2 × 10 4 м

Таблица плотности обычных материалов

Используйте градуированный цилиндр или узкое стекло, чтобы проиллюстрировать различные значения плотности обычных жидкостей. (фото: Kelvinsong)

Это таблица плотности обычных материалов. Плотность — это мера количества вещества на единицу объема. Это масса, деленная на объем вещества. Как правило, газы менее плотны, чем жидкости, которые менее плотны, чем твердые тела.Однако есть много исключений. Например, лед (твердое тело) менее плотный, чем вода (жидкость). Некоторые газы тяжелее жидкостей. Например, вода легче газообразного гексафторида вольфрама.

Плотность обычных веществ

В этой таблице приведены значения плотности от наименьшей до наибольшей. Единица плотности в системе СИ — кг / м 3 . Чтобы преобразовать плотность в г / см 3 в кг / м 3 , просто умножьте на 1000.

9006 этанол

спирт )

9020

Материал Плотность (г / см 3 ) Состояние вещества
водород (на СТП) 0.00009 газ
гелий (в STP) 0,000178 газ
окись углерода (в STP) 0,00125 газ
азот (в STP) 20 0,0012 газ
воздух (на STP) 0,001293 газ
углекислый газ (на STP) 0,001977 газ
литий 0,534 твердый
0.810 жидкость
бензол 0,900 жидкость
лед 0,920 твердый
вода при 20 ° C 0,998 жидкость
вода при 4 ° C 1.000 жидкость
морская вода 1.03 жидкость
молоко 1.03 жидкость
уголь 1.1-1,4 твердый
кровь 1,600 жидкий
магний 1,7 твердый
гранит 2,6-2,7 твердый

алюминий твердый
алмаз 3,5 твердый
Земля (планета) 5,515 твердый
сталь 7.8 твердый
железо 7,8 твердый
латунь 8,6 твердый
медь 8,3-9,0 твердый
11 свинец
Ядро Земли 13 твердое тело
ртуть 13,6 жидкое
уран 18,7 твердое вещество
золото 19.3 твердый
платина 21,4 твердый
иридий 22,4 твердый
осмий 22,6 твердый 6
белый карлик 10 6 твердое тело
атомное ядро ​​ 2,3 x 10 13 твердое тело
черная дыра (4 солнечной массы) 1 x 10 15 твердое тело

Факторы, влияющие на плотность

Плотность зависит от температуры и давления.Это также зависит от того, как атомы складываются в твердые тела. Некоторые элементы имеют множество аллотропов или форм. Например, графит и алмаз являются твердыми формами чистого углерода, но имеют разную плотность и другие свойства.

Самые легкие и самые тяжелые элементы

Водород — самый легкий (наименее плотный) элемент в периодической таблице. Это верно, даже если водород существует в виде двухатомного газа, а гелий — одноатомного газа. Самый тяжелый элемент в таблице Менделеева — осмий.Однако при определенных условиях иридий может быть более плотным, чем осмий. Возможно, некоторые синтетические радиоактивные элементы могут быть еще тяжелее, но их плотность не измерялась.

Ссылки

Связанные сообщения

14.2: Жидкости, плотность и давление (часть 1)

Цели обучения

  • Укажите различные фазы материи
  • Опишите характеристики фаз вещества на молекулярном или атомном уровне
  • Различия между сжимаемыми и несжимаемыми материалами
  • Определение плотности и связанных с ней единиц СИ
  • Сравните и сопоставьте плотности различных веществ
  • Определение давления и связанных с ним единиц СИ
  • Объясните взаимосвязь между давлением и силой
  • Вычислить силу с учетом давления и площади

Материя чаще всего существует в твердом, жидком или газообразном состоянии; эти состояния известны как три общие фазы материи.В этом разделе мы подробно рассмотрим каждый из этих этапов.

Характеристики твердых тел

Твердые тела жесткие, имеют определенные формы и объемы. Атомы или молекулы в твердом теле находятся в непосредственной близости друг от друга, и между этими молекулами существует значительная сила. Твердые тела будут принимать форму, определяемую природой этих сил между молекулами. Хотя настоящие твердые тела не являются несжимаемыми, тем не менее, для изменения формы твердого тела требуется большая сила.В некоторых случаях сила между молекулами может заставить молекулы организоваться в решетку, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Структура этой трехмерной решетки представлена ​​в виде молекул, связанных жесткими связями (смоделированными как жесткие пружины), которые обеспечивают ограниченную свободу движения. Даже большая сила вызывает только небольшие смещения в атомах или молекулах решетки, и твердое тело сохраняет свою форму. Твердые тела также сопротивляются силам сдвига. (Силы сдвига — это силы, прикладываемые по касательной к поверхности, как описано в разделе «Статическое равновесие и упругость».)

Характеристики жидкостей

Жидкости и газы считаются жидкостями , потому что они поддаются сдвиговым усилиям, тогда как твердые тела им сопротивляются. Как и в твердых телах, молекулы в жидкости связаны с соседними молекулами, но обладают гораздо меньшим количеством этих связей. Молекулы в жидкости не заблокированы на месте и могут двигаться относительно друг друга. Расстояние между молекулами аналогично расстояниям в твердом теле, поэтому жидкости имеют определенные объемы, но форма жидкости изменяется в зависимости от формы ее контейнера.Газы не связаны с соседними атомами и могут иметь большие расстояния между молекулами. У газов нет ни определенной формы, ни определенного объема, поскольку их молекулы движутся, заполняя контейнер, в котором они содержатся (рис. \ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (а) Атомы в твердом теле всегда находятся в тесном контакте с соседними атомами, удерживаясь на месте силами, представленными здесь пружинами. (б) Атомы в жидкости также находятся в тесном контакте, но могут скользить друг по другу. Силы между атомами сильно сопротивляются попыткам сжать атомы.(c) Атомы в газе перемещаются свободно и разделены большими расстояниями. Газ должен храниться в закрытом контейнере, чтобы предотвратить его свободное расширение и утечку.

Жидкости легко деформируются при напряжении и не возвращаются к своей первоначальной форме после снятия силы. Это происходит потому, что атомы или молекулы в жидкости могут свободно перемещаться и менять соседей. То есть текут жидкости (так что они представляют собой тип жидкости), а молекулы удерживаются вместе за счет взаимного притяжения. Когда жидкость помещается в емкость без крышки, она остается в емкости.Поскольку атомы плотно упакованы, жидкости, как и твердые тела, сопротивляются сжатию; для изменения объема жидкости необходимо чрезвычайно большое усилие.

Напротив, атомы в газах разделены большими расстояниями, и поэтому силы между атомами в газе очень слабые, за исключением случаев, когда атомы сталкиваются друг с другом. Это позволяет относительно легко сжимать газы и позволяет им течь (что делает их жидкими). При помещении в открытый контейнер газы, в отличие от жидкостей, улетучиваются.

В этой главе мы обычно называем газы и жидкости просто жидкостями, проводя различие между ними только тогда, когда они ведут себя по-разному. Существует еще одна фаза вещества, плазма, которая существует при очень высоких температурах. При высоких температурах молекулы могут диссоциировать на атомы, а атомы диссоциировать на электроны (с отрицательными зарядами) и протоны (с положительными зарядами), образуя плазму. Плазма не будет подробно обсуждаться в этой главе, потому что плазма имеет очень разные свойства от трех других общих фаз материи, обсуждаемых в этой главе, из-за сильных электрических сил между зарядами.

Плотность

Предположим, что латунный блок и деревянный брусок имеют одинаковую массу. Если оба блока упали в резервуар с водой, почему дерево всплывает, а латунь тонет (рис. \ (\ PageIndex {2} \))? Это происходит потому, что латунь имеет большую плотность, чем вода, тогда как древесина имеет меньшую плотность, чем вода.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Медный и деревянный брусок имеют одинаковый вес и массу, но деревянный брусок имеет гораздо больший объем.(b) При помещении в аквариум, наполненный водой, латунный куб тонет, а деревянный брусок плавает. (Деревянный брусок на обоих рисунках один и тот же; он был повернут набок, чтобы поместиться на шкале.)

Плотность — важная характеристика веществ. Это очень важно, например, для определения того, тонет объект или плавает в жидкости.

Плотность

Средняя плотность вещества или объекта определяется как его масса на единицу объема,

\ [\ rho = \ frac {m} {V} \ label {14.{3} \ ldotp \]

Метрическая система изначально была разработана таким образом, чтобы плотность воды составляла 1 г / см 3 , что эквивалентно 103 кг / м 3 . Таким образом, основная единица массы, килограмм, была впервые предложена как масса 1000 мл воды, имеющая объем 1000 см 3 .

Таблица 14.1 — Плотность некоторых распространенных веществ

Твердые вещества (0,0 ° С) Жидкости (0.0 ° С) Газы (0,0 ° C, 101,3 кПа)
Вещество \ (\ rho \) (кг / м 3 ) Вещество \ (\ rho \) (кг / м 3 ) Вещество \ (\ rho \) (кг / м 3 )
Алюминий 2.70 х 10 3 Бензол 8,79 х 10 2 Воздух 1,29 х 10 0
Кость 1,90 х 10 3 Кровь 1,05 х 10 3 Двуокись углерода . 1,98 x 10 0
Латунь 8.44 х 10 3 Спирт этиловый 8,06 x 10 2 Окись углерода 1,25 х 10 0
Бетон 2,40 х 10 3 Бензин 6,80 x 10 2 Гелий 1,80 х 10 -1
Медь 8.92 х 10 3 Глицерин 1,26 x 10 3 Водород 9,00 х 10 -2
Пробка 2,40 х 10 2 Меркурий 1,36 x 10 4 метан 7,20 х 10 -2
Земная кора 3.30 х 10 3 Оливковое масло 9,20 х 10 2 Азот 1,25 х 10 0
Стекло 2,60 х 10 3 Закись азота 1,98 х 10 0
Гранит 2.70 х 10 3 Кислород 1,43 х 10 0
Утюг 7,86 x 10 3
Свинец 1,13 х 10 4
Дуб 7.10 х 10 2
Сосна 3,73 х 10 2
Платина 2,14 х 10 4
полистирол 1.00 х 10 2
Вольфрам 1,93 х 10 4
Уран 1,87 х 10 3

Как видно из таблицы 14.1, плотность объекта может помочь определить его состав. Плотность золота, например, примерно в 2,5 раза больше плотности железа, что примерно в 2,5 раза больше плотности алюминия. Плотность также кое-что говорит о фазе материи и ее субструктуре. Обратите внимание, что плотности жидкостей и твердых тел примерно сопоставимы, что согласуется с тем фактом, что их атомы находятся в тесном контакте. Плотность газов намного меньше, чем у жидкостей и твердых тел, потому что атомы в газах разделены большим количеством пустого пространства.Газы отображаются для стандартной температуры 0,0 ° C и стандартного давления 101,3 кПа, при этом плотность сильно зависит от температуры и давления. Отображаемые плотности твердых и жидких тел даны для стандартной температуры 0,0 ° C, а плотности твердых и жидких веществ зависят от температуры. Плотность твердых тел и жидкостей обычно увеличивается с понижением температуры.

Таблица 14.2 показывает плотность воды в различных фазах и температуре.Плотность воды увеличивается с понижением температуры, достигая максимума при 4,0 ° C, а затем уменьшается, когда температура опускается ниже 4,0 ° C. Такое поведение плотности воды объясняет, почему лед образуется наверху водоема.

Таблица 14.2 — Плотность воды

Вещество \ (\ rho \) (кг / м 3 )
Лед (0 ° C) 9,17 x 10 2
Вода (0 ° C) 9.998 х 10 2
Вода (4 ° C) 1.000 x 10 3
Вода (20 ° C) 9,982 x 10 2
Вода (100 ° C) 9,584 x 10 2
Пар (100 ° C, 101,3 кПа) 1,670 x 10 2
Морская вода (0 ° C) 1.030 х 10 3

Плотность вещества не обязательно постоянна во всем объеме вещества. Если плотность во всем веществе постоянна, это вещество называется однородным. Твердый железный пруток — это пример однородного вещества. Плотность постоянна повсюду, а плотность любого образца вещества равна его средней плотности. Если плотность вещества непостоянна, вещество считается неоднородным.Кусок швейцарского сыра является примером неоднородного материала, содержащего как твердый сыр, так и заполненные газом пустоты. Плотность в определенном месте внутри неоднородного материала называется локальной плотностью и задается как функция местоположения \ (\ rho \) = \ (\ rho \) (x, y, z) (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Плотность может варьироваться в неоднородной смеси. Локальная плотность в точке получается делением массы на объем в небольшом объеме вокруг данной точки.

Локальная плотность может быть получена с помощью процесса ограничения, основанного на средней плотности в небольшом объеме вокруг рассматриваемой точки, принимая предел, при котором размер объема приближается к нулю,

\ [\ rho = \ lim _ {\ Delta V \ rightarrow 0} \ frac {\ Delta m} {\ Delta V} \ label {14.2} \]

где \ (\ rho \) — плотность, m — масса, V — объем.

Поскольку газы могут свободно расширяться и сжиматься, плотность газов значительно меняется с температурой, тогда как плотность жидкостей мало меняется с температурой.Поэтому плотности жидкостей часто считаются постоянными, при этом плотность равна средней плотности.

Плотность — это размерная характеристика; поэтому при сравнении плотностей двух веществ необходимо учитывать единицы измерения. По этой причине для сравнения плотностей часто используется более удобная безразмерная величина, называемая удельным весом . Удельный вес определяется как отношение плотности материала к плотности воды, равное 4.0 ° C и давление в одну атмосферу, что составляет 1000 кг / м 3 :

\ [Конкретный \; гравитация = \ frac {Плотность \; из\; материал} {Плотность \; из\; вода} \ ldotp \]

В сравнении используется вода, потому что плотность воды составляет 1 г / см 3 , которая изначально использовалась для определения килограмма. Удельный вес, будучи безразмерным, позволяет легко сравнивать материалы, не беспокоясь об единицах плотности. Например, плотность алюминия составляет 2,7 г / см 3 (2700 кг / м 3 ), но его удельный вес равен 2.7, независимо от единицы плотности. Удельный вес является особенно полезной величиной с точки зрения плавучести, которую мы обсудим позже в этой главе.

Давление

Вы, несомненно, слышали слово «давление», используемое по отношению к крови (высокое или низкое кровяное давление) и к погоде (погодные системы с высоким и низким давлением). Это только два из многих примеров давления в жидкости. (Напомним, что мы ввели идею давления в статическое равновесие и упругость в контексте объемных напряжений и деформаций.)

Давление

Давление (p) определяется как нормальная сила F на единицу площади A, на которую действует сила, или

\ [p = \ frac {F} {A} \ ldotp \ label {14.3} \]

Чтобы определить давление в определенной точке, давление определяется как сила dF, оказываемая жидкостью на бесконечно малый элемент площади dA, содержащей точку, в результате чего получается p = \ (\ frac {dF} {dA} \).

Данная сила может иметь существенно различный эффект в зависимости от области, на которую действует сила.Например, сила, приложенная к площади 1 мм 2 , имеет давление в 100 раз больше, чем та же сила, приложенная к площади 1 см 2 . Вот почему острая игла может проткнуть кожу при приложении небольшой силы, но приложение той же силы пальцем не протыкает кожу (рисунок \ (\ PageIndex {4} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): (a) Человек, которого тыкают пальцем, может раздражаться, но сила не имеет длительного эффекта. (b) Напротив, той же силы, приложенной к области размером с острый конец иглы, достаточно, чтобы сломать кожу.{2} \ ldotp \]

Для измерения давления используются несколько других единиц, которые мы обсудим позже в этой главе.

Авторы и авторство

  • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Как найти плотность жидкости

Проблема: Вы
даны две неизвестные жидкости.Найдите плотность каждого.

Материалы: Градуированный цилиндр 100 мл, весы тройные, калькулятор, 2 неизвестных жидкости.

Порядок действий: 1) Найдите массу пустого градуированного цилиндра.

2) Залить неизвестную жидкость №1 в мерный цилиндр на 50 мл .
уровень.

3) Найдите массу градуированного цилиндра с 50 мл неизвестной жидкости.
№1.

4) Повторите шаги 1-3 для неизвестной жидкости №2.


Плотность каждой жидкости можно рассчитать по формуле:

Плотность =
Масса / Объем

где масса равна
для просто жидкость (нужно вычесть массу градуированного цилиндра).


Теперь посчитаем плотности
двух жидкостей, используя следующие данные.

Жидкость
# 1:

Дано: Масса пустого градуированного
цилиндр = 78 грамм

Масса градуированного цилиндра
с неизвестной жидкостью # 1 = 128 грамм .

Находят:

а) Масса только жидкости = ____
б) Объем жидкости = _____
в)
Плотность жидкости №1 = ____

Жидкость № 2:

Дано: Масса пустого градуированного цилиндра = 78 грамм

Масса
мерного цилиндра с неизвестной жидкостью № 2 = 117,5 грамм .

Находят:

а) Масса только жидкости = ____
б) Объем жидкости = _____
в)
Плотность жидкости №2 = ____

Чек
свои ответы, указав значение в поле ниже.

Плотность
Жидкость 1:


Плотность
жидкости 2:


Что
каждая жидкость?

Используя приведенную ниже таблицу, теперь вы можете
чтобы определить, что представляет собой каждая жидкость.

Плотности для некоторых общих
жидкости бывают:

Вещество Плотность (г / куб.см)
> Вода 1,00
Растительное масло 0.92
Морская вода 1.025
Тетрахлорметан 1,58
Бензол 0,87
Глицерин 1,26
Метанол 0,79

Неизвестная жидкость №1:

Неизвестная жидкость №2:


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОМЕТРА
Плотность жидкости
также можно измерить с помощью простого устройства, известного как ареометр.Буквально
что означает «измеритель воды», ареометр — это прибор, состоящий из
вертикальная шкала внутри герметичной стеклянной трубки, утяжеленная с одного конца. Это привыкло
измерить отношение (называемое удельным весом) плотности жидкого винограда к
что чистой воды. Ареометр — это в основном герметичный
узкая наверху трубка, утяжеленная плотным материалом, например
вести внизу. Возможно, вы видели одну в аквариуме с морской рыбой. Ареометр
часто считается самым ценным инструментом в виноделии.Когда ареометр помещается в жидкость, трубка плавает вертикально, так что
узкая часть торчит из жидкости, а тяжелая опускается. Узкий
деталь откалибрована по плотности. Ареометр плавает выше в жидкостях
более высокая плотность и более низкая в жидкостях с более низкой плотностью.

Пожалуйста
вернуться к науке
и домашняя страница задания по математике
и попробуйте другое задание.

Плотность — Физические изменения — KS3 Physics Revision

Плотность объекта или вещества — это его масса, деленная на его объем:

Единицы плотности зависят от единиц, используемых для массы и объема, но обычно это:

  • г / см 3 (если масса измеряется в граммах, а объем в см 3 )

Чем плотнее вещество, тем тяжелее оно ощущается для своих размеров.В таблице приведены три примера:

0 Обратите внимание, что твердое тело (сталь) является наиболее плотным, газ (воздух) наименее плотным, а плотность жидкости (воды) находится посередине.

Твердые вещества

Частицы твердых частиц расположены очень близко друг к другу.Они плотно упакованы, что обеспечивает высокую плотность твердых частиц.

Жидкости

Частицы в жидкостях расположены близко друг к другу. Несмотря на то, что они расположены беспорядочно, они по-прежнему плотно упакованы, что обеспечивает высокую плотность жидкостей. Плотность вещества как жидкости обычно лишь немного меньше его плотности как твердого тела. Например, плотность твердого алюминия составляет 2,72 г / см 3 , а плотность жидкого алюминия составляет 2,38 г / см 3 . Это означает, что жидкий алюминий плавает поверх твердого алюминия.

Вода отличается от большинства веществ: она менее плотная как твердое тело, чем как жидкость, поскольку ее частицы слегка расходятся при замерзании. Вот почему кубики льда и айсберги плавают в жидкой воде.

Газы

Частицы в газах очень далеко друг от друга, поэтому газы имеют очень низкую плотность.

Измерение плотности

Чтобы измерить плотность вещества, вам необходимо знать две вещи:

  • массу образца некоторого вещества
  • объем этого образца

Масса измеряется с помощью весов.Объем жидкости легко измерить с помощью мерного цилиндра. Объем твердого тела можно измерить:

  • , измерив сторону куба или блока вещества, а затем используя математику для вычисления его объема, или
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вещество Плотность в г / см³
Сталь 7,82
Вода 1,00
Воздух