КРИСТАЛНА ФИЗИКА

ФИЗИЧНИ СВОЙСТВА НА КРИСТАЛИТЕ

Плътност

Плътността е физична величина, определена за хомогенно вещество от масата на неговата единица обем. За нехомогенно вещество плътността в определена точка се изчислява като границата на отношението на масата на тялото (m) към неговия обем (V), когато обемът се свие до тази точка. Средната плътност на нехомогенно вещество е отношението m/V.

Плътността на веществото зависи от масата атоми, от които се състои, и върху плътността на опаковане на атомите и молекулите в веществото. Колкото по-голяма е масата на атомите, толкова по-голяма е плътността.

Но ако разгледаме едно и също вещество в различни агрегатни състояния, тогава ще видим, че неговата плътност ще бъде различна!

Твърдото вещество е агрегатно състояние на материята, характеризиращо се със стабилността на формата и характера на топлинното движение на атомите, които правят малки вибрации около равновесни позиции. Кристалите се характеризират с пространствена периодичност в подреждането на равновесните позиции на атомите. В аморфните тела атомите вибрират около произволно разположени точки. Според класическите концепции стабилно състояние (с минимална потенциална потенциална енергия) на твърдо тяло е кристално. Аморфното тяло е в метастабилно състояние и трябва да премине в кристално състояние с течение на времето, но времето на кристализация често е толкова дълго, че метастабилността изобщо не се проявява.

Атомите са силно свързани един с друг и много плътно опаковани. Следователно веществото в твърдо състояние има най-висока плътност.

Течното състояние е едно от агрегатните състояния на материята. Основното свойство на течността, което я отличава от другите състояния на агрегиране, е способността да променя формата си неограничено под действието на механични напрежения, дори произволно малки, като същевременно практически запазва обема.

Течното състояние обикновено се счита за междинно между твърдото и газ: газът не запазва нито обем, нито форма, но твърдото вещество запазва и двете.

Формата на течните тела може да се определя изцяло или частично от факта, че тяхната повърхност се държи като еластична мембрана. Така водата може да се събира на капки. Но течността е способна да тече и под неподвижната си повърхност, а това означава и незапазване на формата (на вътрешните части на течното тяло).

Плътността на опаковката на атомите и молекулите е все още висока, така че плътността на веществото в течно състояние не се различава много от твърдото състояние.

Газът е агрегатно състояние на вещество, характеризиращо се с много слаби връзки между съставните му частици (молекули, атоми или йони), както и с тяхната висока подвижност. Газовите частици се движат почти свободно и хаотично в интервалите между сблъсъци, по време на които има рязка промяна в характера на тяхното движение.

Газообразното състояние на вещество при условия, при които съществува стабилна течна или твърда фаза на същото вещество, обикновено се нарича пара.

Подобно на течностите, газовете са течни и се съпротивляват на деформация. За разлика от течностите, газовете нямат фиксиран обем и не образуват свободна повърхност, а се стремят да запълнят целия наличен обем (например съд).

Газообразното състояние е най-често срещаното състояние на материята във Вселената (междузвездна материя, мъглявини, звезди, планетарни атмосфери и др.). Химичните свойства на газовете и техните смеси са много разнообразни - от нискоактивни инертни газове до експлозивни газови смеси. Газовете понякога включват не само системи от атоми и молекули, но и системи от други частици - фотони, електрони, браунови частици, както и плазма.

Молекулите на течността нямат определена позиция, но в същото време нямат пълна свобода на движение. Между тях има привличане, достатъчно силно, за да ги държи близо.

Молекулите имат много слаба връзка една с друга и се отдалечават една от друга на голямо разстояние. Плътността на опаковката е много ниска, съответно веществото е в газообразно състояние

има ниска плътност.

2. Видове плътност и мерни единици

Плътността се измерва в kg/m³ в системата SI и в g/cm³ в системата CGS, останалата част (g/ml, kg/l, 1 t/ М3) са производни.

За насипни и порести тела има:

Истинската плътност, определена без отчитане на празнините

Привидна плътност, изчислена като съотношението на масата на веществото към общия обем, който то заема

3. Формула за плътност

Плътността се намира по формулата:

Следователно числената стойност на плътността на дадено вещество показва масата на единица обем на това вещество. Например, плътността излято желязо 7 kg/dm3. Това означава, че 1 dm3 чугун има маса 7 kg. Плътността на прясната вода е 1 кг/л. Следователно масата на 1 литър вода е 1 kg.

За да изчислите плътността на газовете, можете да използвате формулата:

където M е моларната маса на газа, Vm е моларният обем (при нормални условия е 22,4 l / mol).

4. Зависимост на плътността от температурата

Като правило, когато температурата намалява, плътността се увеличава, въпреки че има вещества, чиято плътност се държи различно, като вода, бронз и чугун. Така плътността на водата има максимална стойност при 4 °C и намалява както с повишаване, така и с понижаване на температурата.

Когато агрегатното състояние се промени, плътността на веществото се променя рязко: плътността се увеличава по време на прехода от газообразно състояние към течно състояние и когато течността се втвърдява. Вярно е, че водата е изключение от това правило, нейната плътност намалява по време на втвърдяването.

За различни природни обекти плътността варира в много широк диапазон. Междугалактическата среда има най-ниска плътност (ρ ~ 10-33 kg/m³). Плътността на междузвездната среда е около 10-21 kg/M3. Средната плътност на Слънцето е около 1,5 пъти по-голяма от тази на водата, която е 1000 kg/M3, а средната плътност на Земята е 5520 kg/M3. Осмият има най-висока плътност сред металите (22 500 kg/M3), а плътността на неутронните звезди е от порядъка на 1017÷1018 kg/M3.

5. Плътности на някои газове

- Плътност на газове и пари (0° С, 101325 Pa), kg/m³

Кислород 1,429

Амоняк 0,771

Криптон 3743

Аргон 1,784

Ксенон 5.851

Водород 0,090

Метан 0,717

Водна пара (100°C) 0,598

Въздух 1.293

Въглероден диоксид 1,977

Хелий 0,178

Етилен 1.260

- Плътност на някои видове дървесина

Плътност на дървесината, g/cm³

Балса 0,15

Сибирска ела 0,39

Секвоя вечнозелена 0,41

Конски кестен 0,56

Ядлив кестен 0,59

Кипарис 0,60

Птича череша 0,61

леска 0,63

Орех 0,64

Бреза 0,65

Бряст гладък 0,66

Лиственица 0,66

Полски клен 0,67

Тиково дърво 0,67

Свитения (Махагон) 0.70

Платан 0,70

Жостер (зърнастец) 0,71

Люляк 0,80

Глог 0,80

Пекан (кария) 0,83

Сандалово дърво 0,90

Чемшир 0,96

Райска ябълка абанос 1.08

Quebracho 1.21

Gueyakum, или backout 1.28

- Плътностметали(при 20°C) t/M3

Алуминий 2.6889

Волфрам 19,35

Графит 1.9 - 2.3

Желязо 7.874

злато 19.32

Калий 0,862

Калций 1,55

Кобалт 8.90

Литий 0,534

Магнезий 1,738

Мед 8.96

Натрий 0,971

Никел 8,91

Калай(бял) 7.29

Платина 21.45

Плутоний 19.25

Водя 11.336

Сребро 10.50

Титан 4.505

Цезий 1.873

Цирконий 6,45

- Плътност на сплавите (при 20°C)) t/M3

Бронз 7,5 - 9,1

Сплав на Уудс 9.7

Дуралуминий 2.6 - 2.9

Константан 8.88

Месинг 8.2 - 8.8

Нихром 8.4

Платинен иридий 21.62

Стомана 7,7 - 7,9

Неръждаема стомана (средно) 7.9 - 8.2

класове 08X18H10T, 10X18H10T 7.9

класове 10X17H13M2T, 10X17H13M3T 8

класове 06KhN28MT, 06KhN28MDT 7.95

класове 08X22H6T, 12X21H5T 7.6

Чугун бял 7.6 - 7.8

Чугун сив 7.0 - 7.2

В много отрасли, както и в строителството и селското стопанство, се използва понятието "плътност на материала". Това е изчислена стойност, която е съотношението на масата на веществото към обема, който то заема. Познавайки такъв параметър, например за бетон, строителите могат да изчислят необходимото количество от него при изливане на различни стоманобетонни конструкции: строителни блокове, тавани, монолитни стени, колони, защитни саркофази, басейни, портали и други обекти.

Как да определите плътността

Важно е да се отбележи, че при определяне на плътността на строителните материали можете да използвате специални референтни таблици, където тези стойности са дадени за различни вещества. Разработени са и изчислителни методи и алгоритми, които правят възможно получаването на такива данни на практика, ако няма достъп до референтни материали.

Плътността се определя от:

• течни тела с устройство за хидрометър (например добре познатия процес на измерване на параметрите на електролита на автомобилна батерия);
• твърди и течни вещества, използвайки формула с известни начални данни за маса и обем.

Всички независими изчисления, разбира се, ще имат неточности, тъй като е трудно да се определи надеждно обемът, ако тялото има неправилна форма.

Несигурности при измерванията на плътността

• Грешката е системна. Той се появява постоянно или може да се променя по определен закон в процеса на няколко измервания на един и същ параметър. Свързва се с грешката на скалата на инструмента, ниската чувствителност на устройството или степента на точност на изчислителните формули. Така например, чрез определяне на телесното тегло с помощта на тежести и пренебрегване на ефекта на плаваемостта, данните са приблизителни.
• Грешката е случайна. Причинява се от входящи причини и има различен ефект върху достоверността на определяните данни. Промените в температурата на околната среда, атмосферното налягане, вибрациите в помещението, невидимата радиация и вибрациите на въздуха - всичко това се отразява в измерванията. Напълно невъзможно е да се избегне подобно влияние.

• Грешка при закръгляването на стойностите. При получаване на междинни данни при изчисляване на формули числата често имат много значещи цифри след десетичната запетая. Необходимостта от ограничаване на броя на тези знаци предполага появата на грешка. Тази неточност може да бъде частично намалена, като в междинните изчисления се оставят няколко порядъка повече, отколкото изисква крайният резултат.
• Грешки (пропуски) поради небрежност възникват поради погрешни изчисления, неправилно включване на границите на измерване или устройството като цяло, нечетливост на контролните записи. Получените по този начин данни могат рязко да се различават от подобни изчисления. Следователно те трябва да бъдат изтрити и работата да бъде свършена отново.

Измерване на истинска плътност

Като се има предвид плътността на строителния материал, трябва да вземете предвид неговия истински показател. Тоест, когато структурата на веществото на единица обем не съдържа черупки, празнини и чужди включвания. На практика няма абсолютна еднородност, когато например бетонът се излее във форма. За да се определи неговата реална якост, която пряко зависи от плътността на материала, се извършват следните операции:

• Структурата се подлага на смилане до състояние на прах. На този етап се отървете от порите.
• Суши се при температура над 100 градуса, като останалата влага се отстранява от пробата.
• Охлажда се до стайна температура и се прекарва през ситно сито с размер на отворите 0,20 х 0,20 mm, придавайки еднородност на праха.
• Получената проба се претегля на прецизна електронна везна. Обемът се изчислява в обемен метър чрез потапяне в течна структура и измерване на изместената течност (пикнометричен анализ).

Изчислението се извършва по формулата:

където m е масата на пробата в g;

V е стойността на обема в cm3.

Често е приложимо измерване на плътността в kg/m 3 .

Средна плътност на материала

За да определите как се държат строителните материали в реални работни условия под въздействието на влага, положителни и отрицателни температури, механични натоварвания, трябва да използвате средната плътност. Той характеризира физическото състояние на материалите.

Ако истинската плътност е постоянна стойност и зависи само от химичния състав и структурата на кристалната решетка на веществото, тогава средната плътност се определя от порьозността на структурата. Това е отношението на масата на материала в хомогенно състояние към обема на пространството, заето в естествени условия.

Средната плътност дава на инженера представа за механичната якост, степента на абсорбция на влага, топлопроводимостта и други важни фактори, използвани при изграждането на елементите.

Концепцията за обемна плътност

Въведен за анализ на насипни строителни материали (пясък, чакъл, експандирана глина и др.). Индикаторът е важен за изчисляване на рентабилното използване на определени компоненти на строителната смес. Той показва съотношението на масата на веществото към обема, който то заема в състояние на рохкава структура.

Например, ако гранулираният материал и средната плътност на зърната са известни, тогава е лесно да се определи параметърът на празнотата. При производството на бетон е по-целесъобразно да се използва пълнител (чакъл, трошен камък, пясък), който има по-ниска порьозност на сухото вещество, тъй като за запълването му ще се използва основният циментов материал, което ще увеличи цената .

Стойности на плътността на някои материали

Ако вземем изчислените данни от някои таблици, тогава в тях:

• материали, които съдържат оксиди на калций, силиций и алуминий, варира от 2400 до 3100 kg на m 3.
• Дървесни видове с целулозна основа - 1550 kg/m 3.
• Органични вещества (въглерод, кислород, водород) - 800-1400 kg на m 3.
• Метали: стомана - 7850, алуминий - 2700, олово - 11300 kg на m 3.

При съвременните строителни технологии индикаторът за плътност на материала е важен от гледна точка на здравината на носещите конструкции. Всички топлоизолационни и влагоустойчиви функции се изпълняват от материали с ниска плътност със структура със затворени пори.

Плътността обикновено се нарича такова физическо количество, което определя съотношението на масата на обект, вещество или течност към обема, който заемат в пространството. Нека да поговорим за това какво е плътност, как се различава плътността на тялото и материята и как (използвайки каква формула) да намерим плътността във физиката.

Видове плътност

Трябва да се изясни, че плътността може да бъде разделена на няколко вида.

В зависимост от обекта на изследване:

• Плътността на тялото - за еднородните тела - е прякото съотношение на масата на тялото към неговия обем, зает в пространството.
• Плътността на веществото е плътността на телата, състоящи се от това вещество. Плътността на веществата е постоянна. Има специални таблици, в които е посочена плътността на различни вещества. Например, плътността на алуминия е 2,7 * 103 kg / m 3. Като знаем плътността на алуминия и масата на тялото, което е направено от него, можем да изчислим обема на това тяло. Или знаейки, че тялото се състои от алуминий и знаейки обема на това тяло, можем лесно да изчислим масата му. Как да намерим тези стойности, ще разгледаме малко по-късно, когато изведем формула за изчисляване на плътността.
• Ако тялото се състои от няколко вещества, тогава за да се определи неговата плътност, е необходимо да се изчисли плътността на неговите части за всяко вещество поотделно. Тази плътност се нарича средна плътност на тялото.

В зависимост от порьозността на веществото, от което е изградено тялото:

• Истинската плътност е плътността, която се изчислява, без да се вземат предвид кухините в тялото.
• Специфичното тегло - или привидната плътност - е това, което се изчислява, като се вземат предвид кухините на тяло, състоящо се от поресто или ронливо вещество.

И така, как намирате плътността?

Формула за плътност

Формулата, която помага да се намери плътността на тялото, е следната:

• p = m / V, където p е плътността на веществото, m е масата на тялото, V е обемът на тялото в пространството.

Ако изчислим плътността на определен газ, тогава формулата ще изглежда така:

• p \u003d M / V m p е плътността на газа, M е моларната маса на газа, V m е моларният обем, който при нормални условия е 22,4 l / mol.

Пример: масата на едно вещество е 15 кг, то заема 5 литра. Каква е плътността на материята?

Решение: Заменете стойностите във формулата

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Отговор: плътността на веществото е 3 kg / l

Единици за плътност

Освен да знаете как да намерите плътността на тяло и вещество, е необходимо да знаете и единиците за измерване на плътността.

• За твърди вещества - kg / m 3, g / cm 3
• За течности - 1 g / l или 10 3 kg / m 3
• За газове - 1 g / l или 10 3 kg / m 3

Можете да прочетете повече за единиците за плътност в нашата статия.

Как да намерите плътност у дома

За да намерите плътността на тяло или вещество у дома, ще ви трябва:

1. Везни;
2. сантиметър, ако тялото е твърдо;
3. Съд, ако искате да измерите плътността на течност.

За да намерите плътността на тялото у дома, трябва да измерите обема му със сантиметър или съд и след това да поставите тялото на везната. Ако измервате плътността на течност, не забравяйте да извадите масата на съда, в който сте излели течността, преди да изчислите. Много по-трудно е да се изчисли плътността на газовете у дома, препоръчваме да използвате готови таблици, в които вече са посочени плътностите на различните газове.

Фигура 1. Таблица на плътностите на някои вещества. Author24 - онлайн обмен на студентски работи

Всички тела в света около нас имат различни размери и обеми. Но дори и при еднакви обемни данни, масата на веществата ще се различава значително. Във физиката това явление се нарича плътност на материята.

Плътността е основно физическо понятие, което дава представа за характеристиките на всяко известно вещество.

Определение 1

Плътността на веществото е физична величина, която показва масата на определено вещество на единица обем.

Единиците за обем по отношение на плътността на дадено вещество обикновено са кубичен метър или кубичен сантиметър. Определянето на плътността на веществото се извършва със специално оборудване и инструменти.

За да се определи плътността на дадено вещество, е необходимо да се раздели неговата маса на собствения му обем. При изчисляване на плътността на веществото се използват следните количества:

телесно тегло ($m$); обем на тялото ($V$); телесна плътност ($ρ$)

Забележка 1

$ρ$ е буквата от гръцката азбука "ro" и не трябва да се бърка с подобния символ за натиск - $p$ ("pe").

Формула за плътност на материята

Изчисляването на плътността на веществото става с помощта на системата за измерване SI. В него единиците за плътност се изразяват в килограми на кубичен метър или грамове на кубичен сантиметър. Можете също така да използвате всякаква система за измерване.

Едно вещество има различни степени на плътност, ако е в различни агрегатни състояния. С други думи, плътността на веществото в твърдо състояние ще бъде различна от плътността на същото вещество в течно или газообразно състояние. Например водата има плътност в нормалното си течно състояние от 1000 килограма на кубичен метър. В замръзнало състояние водата (ледът) вече ще има плътност от 900 килограма на кубичен метър. Водните пари при нормално атмосферно налягане и температура, близка до нула градуса, ще имат плътност от 590 килограма на кубичен метър.

Стандартната формула за плътността на веществото е следната:

В допълнение към стандартната формула, която се използва само за твърди вещества, има формула за газ при нормални условия:

$ρ = M / Vm$, където:

• $M$ - моларна маса на газа,
• $Vm$ - моларен обем газ.

Има два вида твърди вещества:

• порест;
• разхлабен.

Забележка 2

Техните физически характеристики пряко влияят върху плътността на веществото.

Плътност на еднородни тела

Определение 2

Плътността на еднородните тела е отношението на масата на тялото към неговия обем.

Определението за плътност на хомогенно и равномерно разпределено тяло с нехомогенна структура, което се състои от това вещество, е включено в понятието плътност на веществото. Това е постоянна стойност и за по-добро разбиране на информацията се формират специални таблици, където се събират всички често срещани вещества. Стойностите за всяко вещество са разделени на три компонента:

• плътност на твърдо състояние;
• плътността на тялото в течно състояние;
• плътността на тялото в газообразно състояние.

Водата е доста хомогенно вещество. Някои вещества не са толкова хомогенни, следователно за тях се определя средната плътност на тялото. За да се изведе тази стойност, е необходимо да се знае резултатът от ρ на веществото за всеки компонент поотделно. Насипните и порести тела имат истинска плътност. Определя се без да се вземат предвид кухините в структурата му. Специфичното тегло може да се изчисли чрез разделяне на масата на веществото на общия обем, който заема.

Подобни стойности са свързани помежду си с коефициента на порьозност. Той представлява съотношението на обема на кухините към общия обем на тялото, което в момента се изследва.

Плътността на веществата зависи от много допълнителни фактори. Редица от тях едновременно повишават тази стойност за някои вещества и я понижават за останалите. При ниски температури плътността на веществото се увеличава. Някои вещества могат да реагират на температурни промени по различен начин. В този случай е обичайно да се каже, че плътността при определен температурен диапазон се държи аномално. Такива вещества често включват бронз, вода, чугун и някои други сплави. Плътността на водата е най-висока при 4 градуса по Целзий. При по-нататъшно нагряване или охлаждане този индикатор също може да се промени значително.

Метаморфозите с плътността на водата се случват при прехода от едно агрегатно състояние към друго. Индексът ρ в тези случаи променя стойностите си рязко. Прогресивно нараства при преминаване в течност от газообразно състояние, както и в момента на течна кристализация.

Има, и то много, изключителни случаи. Например, силицийът има малки стойности на плътност по време на втвърдяване.

Измерване на плътността на веществото

За да се измери ефективно плътността на дадено вещество, обикновено се използва специално оборудване. Състои се от:

• везни;
• измервателно устройство под формата на владетел;
• мерителна колба.

Ако тестваното вещество е в твърдо състояние, тогава като измервателно устройство се използва измервателно устройство под формата на сантиметър. Ако тестваното вещество е в течно агрегатно състояние, тогава за измерванията се използва мерителна колба.

Първо трябва да измерите обема на тялото със сантиметър или мерителна колба. Изследователят наблюдава измервателната скала и записва резултата. Ако се изследва дървена греда с кубична форма, тогава плътността ще бъде равна на стойността на страната, повдигната на трета степен. При изследване на течност е необходимо допълнително да се вземе предвид масата на съда, с който се извършват измерванията. Получените стойности трябва да бъдат заменени в универсалната формула за плътността на веществото и да се изчисли индикаторът.

За газовете изчисляването на индикатора е много трудно, тъй като е необходимо да се използват различни измервателни уреди.

Обикновено за изчисляване на плътността на веществата се използва хидрометър. Той е предназначен за постигане на резултати при течности. Истинската плътност се изследва с помощта на пикнометър. Почвите се изследват с помощта на сеялки Качински и Зайделман.

Нека поставим на везните железен и алуминиев цилиндър с еднакъв обем (фиг. 122). Равновесието на везните е нарушено. Защо?

Ориз. 122

В лабораторната работа сте измерили телесното тегло, като сравните теглото на гири с телесното тегло. Когато теглата бяха в равновесие, тези маси бяха равни. Дисбаланс означава, че масите на телата не са еднакви. Масата на железния цилиндър е по-голяма от тази на алуминиевия. Но обемите на цилиндрите са равни. Това означава, че единица обем (1 cm 3 или 1 m 3) желязо има по-голяма маса от алуминия.

Масата на веществото, съдържаща се в единица обем, се нарича плътност на веществото. За да намерите плътността, трябва да разделите масата на веществото на неговия обем. Плътността се обозначава с гръцката буква ρ (rho). Тогава

плътност = маса/обем

ρ = m/V.

Единицата SI за плътност е 1 kg/m 3. Плътностите на различни вещества са определени експериментално и са представени в таблица 1. Фигура 123 показва масите на известните ви вещества в обем V = 1 m 3.

Ориз. 123

Плътност на твърди, течни и газообразни вещества
(при нормално атмосферно налягане)

Как да разберем, че плътността на водата ρ \u003d 1000 kg / m 3? Отговорът на този въпрос следва от формулата. Масата на водата в обем V \u003d 1 m 3 е равна на m \u003d 1000 kg.

От формулата за плътност, масата на веществото

m = ρV.

От две тела с еднакъв обем тялото с по-голяма плътност на материята има по-голяма маса.

Сравнявайки плътността на желязото ρ w = 7800 kg / m 3 и алуминия ρ al = 2700 kg / m 3, разбираме защо в експеримента (виж фиг. 122) масата на железен цилиндър се оказа по-голяма от масата от алуминиев цилиндър със същия обем.

Ако обемът на тялото се измерва в cm 3, тогава за определяне на масата на тялото е удобно да се използва стойността на плътността ρ, изразена в g / cm 3.

Формулата за плътност на веществото ρ = m/V се използва за хомогенни тела, т.е. за тела, състоящи се от едно вещество. Това са тела, които нямат въздушни кухини или не съдържат примеси на други вещества. Чистотата на веществото се съди по стойността на измерената плътност. Има ли например добавен евтин метал в златно кюлче?

Помислете и отговорете

1. Как ще се промени балансът на баланса (виж фиг. 122), ако вместо железен цилиндър върху чашата се постави дървен цилиндър със същия обем?
2. Какво е плътност?
3. Зависи ли плътността на веществото от неговия обем? От масата?
4. В какви единици се измерва плътността?
5. Как да преминем от единицата за плътност g/cm 3 към единицата за плътност kg/m 3?

Интересно да се знае!

По правило веществото в твърдо състояние има по-голяма плътност, отколкото в течно състояние. Изключение от това правило са ледът и водата, състоящи се от молекули H 2 O. Плътността на леда е ρ = 900 kg / m 3, плътността на водата? \u003d 1000 kg / m 3. Плътността на леда е по-малка от плътността на водата, което показва по-малко плътно опаковане на молекули (т.е. големи разстояния между тях) в твърдо състояние на материята (лед), отколкото в течно състояние (вода). В бъдеще ще се срещнете с други много интересни аномалии (аномалии) в свойствата на водата.

Средната плътност на Земята е приблизително 5,5 g/cm 3 . Този и други факти, известни на науката, позволиха да се направят някои изводи за структурата на Земята. Средната дебелина на земната кора е около 33 km. Земната кора е изградена предимно от почва и скали. Средната плътност на земната кора е 2,7 g / cm 3, а плътността на скалите, разположени директно под земната кора, е 3,3 g / cm 3. Но и двете стойности са по-малко от 5,5 g/cm 3, т.е. по-малко от средната плътност на Земята. От това следва, че плътността на материята, намираща се в дълбините на земното кълбо, е по-голяма от средната плътност на Земята. Учените предполагат, че в центъра на Земята плътността на материята достига 11,5 g/cm 3, т.е. се доближава до плътността на оловото.

Средната плътност на тъканите на човешкото тяло е 1036 kg / m 3, плътността на кръвта (при t = 20 ° C) е 1050 kg / m 3.

Балсовото дърво има ниска плътност на дървото (2 пъти по-малко от корка). От него се правят салове, спасителни пояси. В Куба расте дърво ехиномена с бодлива коса, чиято дървесина има плътност 25 пъти по-малка от плътността на водата, т.е. ρ = 0,04 g / cm 3. Змийското дърво има много висока плътност на дървесината. Дървесината потъва във вода като камък.

Направете го сами у дома

Измерете плътността на сапуна. За да направите това, използвайте правоъгълен сапун. Сравнете стойността на плътността, която сте измерили, със стойностите, получени от вашите съученици. Равни ли са получените стойности на плътността? Защо?

Интересно да се знае

Още по време на живота на известния древногръцки учен Архимед (фиг. 124) за него са съставени легенди, причината за които са неговите изобретения, които учудват съвременниците му. Една от легендите разказва, че сиракузкият цар Херон II помолил мислителя да определи дали короната му е направена от чисто злато или бижутер е смесил значително количество сребро в нея. Разбира се, короната трябваше да остане непокътната. За Архимед не беше трудно да определи масата на короната. Много по-трудно беше точното измерване на обема на короната, за да се изчисли плътността на метала, от който е излята и да се определи дали е чисто злато. Трудността беше, че имаше грешна форма!

Ориз. 124

Веднъж Архимед, погълнат от мисли за короната, се къпел във вана и му хрумнала гениална идея. Обемът на короната може да се определи чрез измерване на обема на водата, изместена от нея (запознат сте с този метод за измерване на обема на тяло с неправилна форма). След като определи обема на короната и нейната маса, Архимед изчисли плътността на веществото, от което бижутерът направи короната.

Според легендата плътността на материала на короната се оказала по-малка от плътността на чистото злато и нечестният бижутер бил хванат в измама.

Упражнения

1. Плътността на медта е ρ m = 8,9 g / cm 3, а плътността на алуминия е ρ al = 2700 kg / m 3. Кое вещество е по-плътно и с колко?
2. Определете масата на бетонна плоча, чийто обем е V = 3,0 m 3.
3. От какво вещество е направена топка с обем V = 10 cm 3, ако нейната маса е m = 71 g?
4. Определете масата на прозорец с дължина a = 1,5 m, височина b = 80 cm и дебелина c = 5,0 mm.
5. Общата маса N = 7 еднакви листа покривно желязо m = 490 kg. Размерът на всеки лист е 1 х 1,5 м. Определете дебелината на листа.
6. Стоманените и алуминиевите бутилки имат еднакви площи и маси на напречното сечение. Кой от цилиндрите има по-голяма височина и с колко?