Какво измерва плътността, казано с прости думи
Плътността е колко маса е събрана в дадено пространство - маса, разделена на обем. Ето защо кутия за обувки, пълна с пера, е лесна за повдигане, докато същата кутия за обувки, натъпкана с олово, едва помръдва: същия обем, изключително различна маса, толкова много различна плътност.
Тази единствена връзка — ρ = m ÷ V — свързва три количества толкова тясно, че познаването на кои да е две винаги ви позволява да намерите третото. Този калкулатор работи и в трите посоки, плюс директно преобразуване на единици, когато вашите числа са в различни системи.
Формулата за плътност, пренаредена по три начина
Намерете плътност
ρ = m ÷ V
5 kg в контейнер от 0,002 m³: 5 ÷ 0,002 = 2,500 kg/m³.
Намерете маса
m = ρ × V
2500 kg/m³ пълнене 0,002 m³: 2500 × 0,002 = 5 kg.
Намерете обем
V = m ÷ ρ
5 kg при 2500 kg/m³: 5 ÷ 2500 = 0,002 m³.
И трите примера описват един и същ блок материал - това е точката на триъгълника. След като знаете всеки два ъгъла, третият е фиксиран.
Как вашият резултат се сравнява с ежедневните материали
A raw number like "2,700 kg/m³" means more once you can place it next to something familiar. Every result on this calculator gets charted against the same five reference points:
| Материал | Плътност (kg/m³) |
|---|---|
| Въздух (морско ниво) | 1.225 |
| вода | 1,000 |
| Алуминий | 2,700 |
| Желязо | 7,870 |
| злато | 19,300 |
Това е и класическият начин, по който плътността се използва за идентифициране на неизвестен материал - измерване на масата и обема на проба, изчисляване на нейната плътност и сравняване на резултата с известни референтни стойности като тези.
Преобразуване между единици за плътност
Плътността се показва в която и система от единици да използва изходният материал — метрични научни документи в kg/m³ или g/cm³, инженерни спецификации на САЩ в lb/ft³ или lb/in³. Всички преобразувания се свеждат до обща база:
| Unit | Равно на (kg/m³) |
|---|---|
| 1 g/cm³ | 1,000 |
| 1 g/L | 1 |
| 1 lb/ft³ | 16.018 |
| 1 lb/in³ | 27,679.9 |
Струва си да запомните като пряк път: 1 g/cm³ се равнява точно на 1000 kg/m³, което също е плътността на водата — така че плътността на водата е 1 в g/cm³, удобен показател за преценка дали нещо ще изплува.
Къде всъщност се използва плътността
- Плаване и потъване: обект плава в течност, когато общата му плътност е по-ниска от тази на течността - принципът зад корабните корпуси, спасителните жилетки и балоните с горещ въздух.
- Идентификация на материала: сравняването на измерената плътност на проба с известни референтни стойности, както в таблицата по-горе, е бърз начин да различите метали или минерали.
- Доставка и превоз: превозвачите често таксуват според габаритното тегло, което всъщност е изчисление на плътността - обемисти пакети с ниска плътност могат да струват повече за изпращане, отколкото действителното им тегло предполага.
- Химия и наука за материалите: плътността се включва във всичко - от изчисленията на концентрацията до това дали даден материал ще остане суспендиран в смес.
Ако работите върху масата на тази формула сама по себе си - да речем, преобразувайки теглото на пратката между единици - Масов калкулатор и Калкулатор за тегло се справят директно с това и Калкулатор за обем може да изчисли обема на обичайните форми, ако все още не сте го измерили.
Плътността не е фиксирана - температурата я променя
Почти всяко вещество се разширява леко при нагряване и се свива при охлаждане, което означава, че неговата плътност спада, когато е топло, и се повишава, когато е студено - същата маса сега запълва малко по-различен обем. Лабораторните измервания и листовете с данни за материала трябва винаги да отбелязват температурата, при която са направени, тъй като цитираната плътност без такава е само приблизителна.
Водата нарушава обичайния модел по един известен начин: тя всъщност е най-плътна при около 4°C, а не при точката си на замръзване. Охладете го допълнително и той започва да се разширява отново, поради което ледът е по-малко плътен от течната вода и плува, вместо да потъва – странност на водородните връзки, която предпазва езерата от замръзване отдолу нагоре.
Източници и допълнителна литература
Референтните плътности са приблизителни стойности при типични стайни условия и ще варират в зависимост от чистотата, температурата и налягането.