Inhoud
Dichtheid (D) is een hoeveelheid gedefinieerd als massa (m) per volume-eenheid (v): D = m ÷ v. Omdat deze drie hoeveelheden aan elkaar gerelateerd zijn, kun je er een vinden als je de andere twee kent. Dit is nuttiger dan het klinkt, omdat dichtheid vaak een bekende hoeveelheid is die je kunt opzoeken, ervan uitgaande dat je de samenstelling van het materiaal kent. Berekeningen zijn eenvoudig voor vaste objecten, maar dingen worden ingewikkelder voor vloeistoffen, waarvan de dichtheid verandert met de temperatuur, en voor gassen, waarvoor de dichtheid afhankelijk is van temperatuur en druk.
Gebruik consistente eenheden
De vergelijking met betrekking tot dichtheid, massa en volume is eenvoudig en stelt u in staat de dichtheid van een materiaal te berekenen als u de massa en het volume meet. Het enige nadeel is dat u de metingen in hetzelfde systeem moet uitvoeren. Als u bijvoorbeeld massa in kilogram meet, moet u het volume in kubieke meter meten en als u het volume in quarts meet, moet u de massa in pond meten. De drie systemen die u waarschijnlijk zult gebruiken, zijn CGS (centimeter, gram, seconden), MKS (meter, kilogram, seconden) en British Imperial. De meest gebruikte eenheden voor dichtheden in deze drie systemen zijn:
Dichtheidsberekeningen
Voorbeeld: Stel dat je een beker vol met een mysterieuze waterige oplossing hebt. Door de dichtheid te berekenen en deze te vergelijken met die van zuiver water, kan de samenstelling worden bepaald.
U berekent het volume van de oplossing door de afmetingen van de beker en het vloeistofniveau te meten en deze 355 ml te vinden. Aangezien een milliliter een kubieke centimeter is, moet u de massa in gram vinden. U vindt dat het 372 gram is. De dichtheid is dan 372 g - 355 ml = 1,05 g / ml. Dat is gewoon een beetje dichter dan zuiver water (1 g / ml), dus alles wat in het water is opgelost, is in een lage concentratie.
Voorbeeld: Je vindt een grote rots met een ruwweg bolvorm en wilt de compositie weten. Het vinden van de dichtheid kan u helpen dat te bepalen.
Bereken het volume van het gesteente door de diameter te meten en te delen door 2 om de straal (r) te vinden. Het volume van een bol is 4 / 3πr3, dus als de rots een straal van 10 inch heeft, is het volume 418,67 kubieke inch. Converteer naar kubieke voet door te vermenigvuldigen met 0.00057. Het resultaat is 0,239 kubieke voet. Als de rots 40 pond weegt, is de dichtheid 40 lb / 0.239 ft3 = 167. 36 lb / ft3. Dit komt heel dicht in de buurt van de dichtheid van graniet, dus er is een goede kans dat de rots massief graniet is.
Dichtheidstabellen gebruiken
Als u een object van een bekend materiaal hebt, kunt u de dichtheid ervan opzoeken in een tabel. Met deze informatie kunt u het volume berekenen door het te wegen. Als je het volume al weet, kun je de massa berekenen. Het enige wat u hoeft te doen is de dichtheidsvergelijking herschikken om de gewenste parameter uit te drukken in termen van de andere twee.
Voorbeeld: Stel dat u een gouden beeld hebt en het volume wilt vinden.
D = m ÷ v, dus v = m ÷ D
Je vindt dat het beeld 2 kg weegt. In een tabel vindt u dat de dichtheid van goud ongeveer 19.300 kg / m is3. Als u cijfers invoegt, is het volume 2 kg ÷ 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 of ongeveer een tiende van een liter.
Voorbeeld: Hoeveel weegt een milliliter kwik?
D = m ÷ v, dus m = Dv
De dichtheid van kwik is 13,6 g / ml, dus een volume van 1 ml heeft een massa van 13,6 gram.