✅Густина речовини – опис, визначення

Як відомо з курсу фізики 7 класу, однією з найважливіших характеристик будь-якого тіла є його маса. Великі тіла, як правило, важкі, дрібні — легкі. Однак, якщо тіла мають однакові розміри, вони зовсім не обов’язково матимуть одну і ту ж масу. І це обов’язково відіб’ється на фізичних явищах цих тіл. Як у фізиці враховується різна маса однакових за розміром тіл?

Маса і густина речовини

Кулька для настільного тенісу важить 2,7 г.

Але такий же за розміром кулька з дерева буде важити 15-20 г, а з заліза — 260 г. Якщо ж кулька виготовити зі свинцю, його маса досягне 380 г.

Настільки велика різниця в масі однакових за розміром тіл пояснюється тим, що елементарні частинки всередині різних речовин мають різне просторове розташування, і в одному і тому ж обсязі поміщається різна їх кількість. Наприклад, в ядрах атомів свинцю в середньому 208 нуклонів, що складають основну масу. А в ядрах заліза – тільки 56 нуклонів. У ядрах елементів, з яких складаються молекули дерева і повітря, нуклонів ще менше.

Мало того, в складі молекул і кристалічних решіток атоми можуть перебувати на різних відстанях, і в одному і тому ж обсязі буде поміщатися їх різну кількість.

Нарешті, в газах молекули знаходяться один від одного на відносно великих відстанях, це і пояснює легкість газів (і малу масу кульки від пінг-понгу, на 99% заповненого повітрям).

Виникає питання: Як врахувати цю різницю?

У фізиці для цього використовується спеціальна величина – густина, яка показує, наскільки сильно «упаковано» речовина в даному обсязі.

У наведеному прикладі найвища густина буде у свинцевого кульки, найменша — у Кульки для пінг-понгу.

Формула густини речовини

Густина речовини дорівнює відношенню маси речовини до обсягу, який ця маса займає. Густина позначається грецькою буквою ρ (ро).

Густина речовин - таблиця

Тобто, якщо об’єм тіла позначити буквою V, а масу – m, то формула густини речовини набуде вигляду:

З даної формули можна отримати одиницю густини. Оскільки маса вимірюється в кілограмах, а обсяг – в кубічних метрах, то одиницею вимірювання густини буде кілограм на кубічний метр.

Фізичний сенс густина – це маса одного кубічного метра даної речовини.

Використання густини в розрахунках

Густина речовини – це таблична величина, і вона дозволяє по відомій масі обчислити обсяг тіла, або навпаки, отримати масу тіла відомого обсягу.

Наприклад, в наведеному прикладі з кульками з різних речовин не потрібно виготовляти кульки, щоб знати їх масу. Досить виміряти діаметр кульки (для настільного тенісу він становить 0,04 м) і за геометричними формулами обчислити його обсяг (він складе 0,0000335 куб.м). Множачи отриманий обсяг на густина речовини, взяту з таблиці, можна отримати вагу кульки, не виготовляючи і не зважуючи його. Наприклад, скляна кулька такого розміру буде важити близько 85 г, а Золота кулька — 647 г.

Густина можна виміряти не тільки для твердих, але і для рідких і газоподібних тел.наприклад, густина повітря становить 1,29 кг на кубічний метр.

А значить, повітря, що знаходиться в кімнаті середніх розмірів (наприклад, $6 \ times 3.5 \ times 3$м) важить близько 80 кг! Цілком помітна маса, хоча зазвичай здається, що повітря нічого не важить. Маса і щільність повітря вперше була визначена г. Галілеєм шляхом зважування судини до і після відкачування з нього повітря.

Що ми дізналися?

Густина – це фізична величина, що показує, наскільки сильно “упаковано” речовина в даному обсязі. Вона дорівнює відношенню маси речовини до обсягу, займаному цією масою, і вимірюється в кілограмах на кубічний метр.

Посилання на основну публікацію