Mật độ đo lường điều gì, một cách dễ hiểu
Mật độ là khối lượng bao nhiêu được dồn vào một khoảng không gian nhất định - khối lượng chia cho thể tích. Đó là lý do tại sao một hộp giày đầy lông vũ lại dễ dàng nhấc lên trong khi cùng một hộp giày chứa đầy chì hầu như không nhúc nhích: cùng một thể tích, khối lượng cực kỳ khác nhau, mật độ cực kỳ khác nhau.
Mối quan hệ đơn lẻ đó - ρ = m ữ V - kết nối ba đại lượng chặt chẽ đến mức việc biết hai đại lượng bất kỳ luôn cho phép bạn giải được đại lượng thứ ba. Máy tính này xử lý cả ba hướng, cộng với việc chuyển đổi đơn vị đơn giản khi số của bạn thuộc các hệ thống khác nhau.
Công thức mật độ, sắp xếp lại ba cách
Tìm mật độ
ρ = m ÷ V
5 kg đựng trong thùng 0,002 m³: 5 0,002 = 2.500 kg/m³.
Tìm khối lượng
m = ρ × V
2.500 kg/m³ lấp đầy 0,002 m³: 2.500 × 0,002 = 5 kg.
Tìm khối lượng
V = m ÷ ρ
5 kg ở mức 2.500 kg/m³: 5 2.500 = 0,002 m³.
Cả ba ví dụ đều mô tả cùng một khối vật liệu - đó là điểm của hình tam giác. Một khi bạn biết hai góc bất kỳ, góc thứ ba sẽ được cố định.
Kết quả của bạn so với vật liệu hàng ngày như thế nào
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:
| Vật liệu | Mật độ (kg/m³) |
|---|---|
| Không khí (mực nước biển) | 1.225 |
| Nước | 1,000 |
| Nhôm | 2,700 |
| Sắt | 7,870 |
| Vàng | 19,300 |
Đây cũng là cách cổ điển mà mật độ được sử dụng để xác định một vật liệu chưa biết - đo khối lượng và thể tích của mẫu, tính mật độ của nó và so sánh kết quả với các giá trị tham chiếu đã biết như thế này.
Chuyển đổi giữa các đơn vị mật độ
Mật độ hiển thị trong bất kỳ hệ thống đơn vị nào mà vật liệu nguồn sử dụng — các bài báo khoa học hệ mét tính bằng kg/m³ hoặc g/cm³, thông số kỹ thuật của Hoa Kỳ tính bằng lb/ft³ hoặc lb/in³. Tất cả các chuyển đổi đều giảm xuống một cơ sở chung:
| Đơn vị | Bằng (kg/m³) |
|---|---|
| 1 g/cm³ | 1,000 |
| 1 g/L | 1 |
| 1 lb/ft³ | 16.018 |
| 1 lb/in³ | 27,679.9 |
Đáng ghi nhớ như một phím tắt: 1 g/cm³ bằng chính xác 1.000 kg/m³, cũng là mật độ của nước - vì vậy mật độ của nước là 1 tính bằng g/cm³, một chuẩn mực thuận tiện để đánh giá liệu một vật có nổi hay không.
Nơi mật độ thực sự được sử dụng
- Nổi và chìm: một vật thể nổi trong chất lỏng khi mật độ tổng thể của nó thấp hơn mật độ của chất lỏng - nguyên lý đằng sau thân tàu, áo phao và khinh khí cầu.
- Nhận dạng vật liệu: so sánh mật độ đo được của mẫu với các giá trị tham chiếu đã biết, như trong bảng trên, là cách nhanh chóng để phân biệt kim loại hoặc khoáng chất.
- Vận chuyển và vận chuyển hàng hóa: các hãng vận tải thường tính phí theo trọng lượng kích thước, đây thực sự là một phép tính mật độ - các gói hàng cồng kềnh, mật độ thấp có thể tốn nhiều chi phí vận chuyển hơn so với trọng lượng thực tế của chúng.
- Hóa học và khoa học vật liệu: mật độ cung cấp thông tin cho mọi thứ, từ tính toán nồng độ cho đến liệu vật liệu có ở trạng thái lơ lửng trong hỗn hợp hay không.
Nếu bạn đang tự mình xử lý phần khối lượng của công thức này — chẳng hạn như chuyển đổi trọng lượng của lô hàng giữa các đơn vị — thì Máy tính khối lượng Và Máy tính trọng lượng trực tiếp xử lý việc đó và Máy tính khối lượng có thể tính thể tích của các hình phổ biến nếu bạn chưa đo.
Mật độ không cố định - nhiệt độ thay đổi nó
Gần như mọi chất đều nở ra một chút khi nóng lên và co lại khi nguội đi, điều đó có nghĩa là mật độ của nó giảm khi ấm và tăng lên khi lạnh - khối lượng tương tự bây giờ lấp đầy một thể tích hơi khác. Các phép đo trong phòng thí nghiệm và bảng dữ liệu vật liệu phải luôn ghi lại nhiệt độ mà chúng được đo, vì mật độ được trích dẫn không có chỉ số này chỉ là giá trị gần đúng.
Nước phá vỡ mô hình thông thường theo một cách nổi tiếng: nó thực sự đậm đặc nhất ở khoảng 4°C, không phải ở điểm đóng băng. Làm nguội nó thêm nữa và nó bắt đầu giãn nở trở lại, đó là lý do tại sao băng ít đậm đặc hơn nước lỏng và nổi thay vì chìm - một liên kết hydro giữ cho hồ không bị đóng băng rắn từ dưới lên.
Nguồn và đọc thêm
Mật độ tham chiếu là các giá trị gần đúng ở điều kiện phòng điển hình và sẽ thay đổi theo độ tinh khiết, nhiệt độ và áp suất.