Що вимірює щільність, простими словами
Щільність — це те, скільки маси упаковано в певний простір — маса, поділена на об’єм. Ось чому взуттєву коробку, наповнену пір’ям, легко підняти, тоді як та сама взуттєва коробка, наповнена свинцем, ледь рухається: той самий об’єм, надзвичайно різна маса, настільки різна щільність.
Цей єдиний зв’язок — ρ = m ÷ V — пов’язує три величини настільки тісно, що знання будь-яких двох завжди дозволяє знайти третю. Цей калькулятор обробляє всі три напрямки, а також пряме перетворення одиниць, коли ваші числа надходять у різні системи.
Формула густини, перебудована трьома способами
Знайдіть щільність
ρ = m ÷ V
5 кг в контейнері 0,002 м³: 5 ÷ 0,002 = 2500 кг/м³.
Знайти масу
m = ρ × V
2500 кг/м³ заповнення 0,002 м³: 2500 × 0,002 = 5 кг.
Знайти обсяг
V = m ÷ ρ
5 кг при 2500 кг/м³: 5 ÷ 2500 = 0,002 м³.
Усі три приклади описують один і той самий блок матеріалу — це точка трикутника. Коли ви знаєте будь-які два кути, третій фіксується.
Як ваш результат порівнюється зі звичайними матеріалами
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:
| матеріал | Щільність (кг/м³) |
|---|---|
| Повітря (рівень моря) | 1.225 |
| вода | 1,000 |
| Алюміній | 2,700 |
| Залізо | 7,870 |
| золото | 19,300 |
Це також класичний спосіб використання щільності для ідентифікації невідомого матеріалу — виміряйте масу та об’єм зразка, обчисліть його щільність і порівняйте результат із такими відомими контрольними значеннями, як ці.
Перетворення між одиницями щільності
Щільність відображається в будь-якій системі одиниць, яку використовує вихідний матеріал — метрична наукова стаття в кг/м³ або г/см³, інженерні характеристики США у фунтах/фут³ або фунтах/дюймах³. Усі перетворення зводяться до загальної бази:
| одиниця | Дорівнює (кг/м³) |
|---|---|
| 1 g/cm³ | 1,000 |
| 1 g/L | 1 |
| 1 lb/ft³ | 16.018 |
| 1 lb/in³ | 27,679.9 |
Варто запам’ятати як скорочення: 1 г/см³ дорівнює рівно 1000 кг/м³, що також є щільністю води, тож щільність води дорівнює 1 у г/см³, що є зручним орієнтиром для оцінки того, чи буде щось плавати.
Де насправді використовується щільність
- Плаваючий і тонучий: об’єкт плаває в рідині, якщо його загальна щільність нижча за рідину — принцип, що лежить в основі корпусів кораблів, рятувальних жилетів і повітряних куль.
- Ідентифікація матеріалу: порівняння виміряної щільності зразка з відомими контрольними значеннями, як у таблиці вище, є швидким способом відрізнити метали чи мінерали.
- Доставка та фрахт: перевізники часто стягують плату за габаритною вагою, яка фактично є обчисленням щільності — громіздкі пакунки з низькою щільністю можуть коштувати більше, ніж передбачає їх фактична вага.
- Хімія та матеріалознавство: щільність впливає на все, від розрахунків концентрації до того, чи залишиться матеріал у зваженому стані в суміші.
Якщо ви працюєте з масовою стороною цієї формули самостійно, наприклад, перетворюючи вагу вантажу між одиницями, Калькулятор маси і Калькулятор ваги займатися цим безпосередньо, і Калькулятор обсягу може розрахувати об’єм звичайних фігур, якщо ви його ще не виміряли.
Щільність не фіксована — її змінює температура
Майже кожна речовина злегка розширюється при нагріванні та стискається при охолодженні, що означає, що її щільність падає при нагріванні та підвищується при холоді — та сама маса тепер заповнює дещо інший об’єм. Лабораторні вимірювання та паспорти матеріалів завжди мають зазначати температуру, при якій вони були зроблені, оскільки густина, зазначена без неї, є лише приблизною.
Вода порушує звичну структуру одним відомим способом: насправді вона найщільніша при температурі близько 4°C, а не при температурі замерзання. Охолодіть його далі, і він знову почне розширюватися, тому лід менш щільний, ніж рідка вода, і плаває, а не тоне — особливість водневих зв’язків, яка не дає озерам замерзати знизу вгору.
Джерела та подальше читання
Еталонна щільність є приблизними значеннями в типових кімнатних умовах і залежить від чистоти, температури та тиску.