RELATIVNÍ HUSTOTA: VÝPOČET, PŘÍKLADY, CVIČENÍ - FYZICKÝ - 2025

Relativní hustota je bezrozměrný vztah mezi hustotou látky a odkaz, který je obvykle ve vodě při teplotě 4 ° C (39,2 ° F) pro kapaliny a pevných látek, zatímco pro plyny se používá suchý vzduch.

V některých textech se také nazývá specifická gravitace (doslovný překlad měrné hmotnosti v angličtině), ale je to stejný koncept. Obě hustoty musí být ve stejném systému jednotek a musí být měřeny za stejných podmínek tlaku a teploty.

Plovoucí objekty mají nižší relativní hustotu než voda. Zdroj: PIxabay.

Relativní hustota se počítá matematicky takto:

Přestože hustota jakékoli látky závisí na tlakových a teplotních podmínkách, za nichž se měří, zejména pokud jde o plyny, relativní hustota je velmi užitečným konceptem pro rychlou charakterizaci různých materiálů.

To lze vidět okamžitě, protože hustota vody je přibližně 1 gram na každý centimetr krychlový: 1 g / cm3 nebo 1 000 kg / m ³, při atmosférickém tlaku a v dobrém rozmezí teplot (od 0 do 15 ° C).

Vzhledem k relativní hustotě látky je okamžitě známo, jak lehká nebo těžká je vzhledem k vodě, univerzální látce.

Kromě toho je relativní hustota snadno zapamatovatelná, protože se měří malými a snadno manipulovatelnými čísly, jak bude vidět v následující části, ve které jsou uvedeny relativní hustoty pro některé známé látky.

Příklady

Relativní hustota vody je samozřejmě 1, protože, jak bylo řečeno na začátku, je to referenční standard pro kapaliny a pevné látky. Kapaliny jako káva, mléko nebo nealkoholické nápoje mají relativní hustotu velmi blízkou hustotě vody.

Pokud jde o oleje, neexistuje žádná jediná hodnota relativní hustoty použitelná pro všechny, protože závisí na jejich původu, složení a zpracování. Většina relativních hustot olejů je v rozmezí 0,7 až 0,95.

Plyny jsou mnohem lehčí, takže v mnoha aplikacích je odkazem na hustotu vzduchu, takže relativní hustota ukazuje, jak lehký nebo těžký je plyn porovnáván se vzduchem. Ve srovnání s vodou je relativní hustota vzduchu 0,0013.

Pojďme se podívat na některé hodnoty relativní hustoty pro známé látky a materiály.

Relativní hustota některých známých látek

- Lidské tělo: 1,07.

- Rtuť: 13.6.

- Glycerin: 1,26.

- Benzín: 0,68.

- Mořská voda: 1 025.

- Ocel: 7,8.

- Dřevo: 0,5.

- Led: 0,92.

Hodnota relativní hustoty poskytuje okamžité informace o tom, zda látka nebo materiál plave ve vodě nebo naopak klesá.

S ohledem na to zůstane vrstva oleje na vršku vody, protože téměř všechny oleje mají nižší měrnou hmotnost než tato kapalina. Kostka dřeva ve vodě může mít část, stejně jako led.

Rozdíl s absolutní hustotou

Absolutní hustota je kvocient mezi hmotností látky a objemem, který zabírá. Protože objem zase závisí na teplotě (většina látek se při zahřívání rozšiřuje) a tlaku, hustota zase závisí na těchto dvou velikostech. Matematicky máme:

Kde ρ je hustota, jejíž jednotky v mezinárodním systému jsou Kg / m ³, m je hmotnost a V je objem.

Kvůli vztahu, který má objem s teplotou a tlakem, jsou hodnoty hustoty, které se objevují v tabulkách, obvykle specifikovány při atmosférickém tlaku a v určitých teplotních rozsazích.

Tak, za normálních podmínek pro plyny: 1 atmosféra tlaku a 0 ° C, teploty, hustota vzduchu je nastaven na 1,293 kg / m ³.

Přestože jeho hodnota prochází těmito změnami, je velmi vhodným množstvím určit chování látek, zejména v médiích považovaných za kontinuální.

Rozdíl oproti relativní hustotě spočívá v tom, že absolutní hustota má rozměry, v takovém případě závisí její hodnota na vybraném systému jednotek. Tímto způsobem je hustota vody při teplotě 4 ° C:

ρ _voda = 1 g / cm ³ = 1000 kg / m ³ = 1,94 slimák / ft ³

Řešená cvičení

-Cvičení 1

Najděte objem obsazený 16 gramy oleje, jehož měrná hmotnost je 0,8.

Řešení

Nejprve najdeme absolutní hustotu ρ _oleje z oleje. Označujeme jeho relativní hustotu jako s _g, máme:

ρ _olej = 0,8 x Hustota vody

Pro hustotu vody se použije hodnota uvedená v předchozí části. Když je známa relativní hustota, je absolutní hustota okamžitě získána vynásobením této hodnoty hustotou vody. Tak:

Hustota materiálu = relativní hustota x Hustota vody (za normálních podmínek).

Proto pro olej v tomto příkladu:

ρ _olej = 0,8 x 1 g / cm ³ = 0,8 g / cm ³

Protože hustota je kvocient mezi hmotností ma objemem V, bude to následující:

- Cvičení 2

Hornina má měrnou hmotnost 2,32 a objem 1,42 x ^10-4 m ³. Najděte hmotnost horniny v jednotkách mezinárodního systému a technického systému.

Řešení

Hodnota hustoty vody se použije jako 1000 kg / m ³:

ρ _skalní = 2,32 x 1000 kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ kg / m ³

Hmotnost m kamene je v kilogramech:

Hmotnost v jednotkách technického systému je 0,33 kilogramu. Pokud je to v mezinárodním systému preferováno, pak je jednotkou Newton, pro kterou je hmotnost vynásobena hodnotou g, zrychlení gravitace.

- Cvičení 3

Pyknometr je nádoba, pomocí níž lze určit relativní hustotu látky při určité teplotě.

Pyknometr. Zdroj: Wikipedia.org.

Ke stanovení hustoty neznámé kapaliny v laboratoři byl použit tento postup:

- Prázdný pyknometr byl zvážen a odečet byl 26,038 g

- Pak byl pyknometr naplněn vodou při 20 ° C (hustota vody 0,99823 g / cm3) a zvážen, čímž byla získána hodnota 35,966 g.

- Nakonec byl zvážen pyknometr naplněný neznámou kapalinou a získaná hodnota byla 37 791 g.

Žádá se o odvození výrazu pro výpočet hustoty kapaliny a její použití se získanými údaji.

Řešení

Hmotnost vody i tekutiny se stanoví odečtením plného pyknometru od prázdného pyknometru:

hmotnost _H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; hmotnost _tekutiny = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Nakonec je nahrazen výrazem, který byl odvozen:

_tekutina p = (11,753 g / 9,928 g). 0,99823 g / cm3 = 1,182 g / cm3.

Reference

1. Encyklopedie Britannica. Specifická gravitace. Obnoveno z: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fyzika: Principy s aplikacemi. 6 ^th.. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4. Edice. Pearsonovo vzdělávání. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Poznámky k obecné fyzice. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5. vydání. Mc Graw Hill. 17-18.