RELATÍV SŰRŰSÉG: SZÁMÍTÁS, PÉLDÁK, GYAKORLATOK - FIZIKAI - 2026

A relatív sűrűség az anyag sűrűsége és a referencia közötti dimenzió nélküli kapcsolat, amely folyadékok és szilárd anyagok esetében általában víz 4 ° C (39,2 ° F) hőmérsékleten, míg gázok esetében száraz levegőt használnak.

Egyes szövegekben azt specifikus gravitációnak is nevezik (a speciális gravitáció szó szerinti fordítása angolul), de ez ugyanaz a fogalom. Mindkét sűrűségnek ugyanabban az egységrendszerben kell lennie, és azonos nyomás- és hőmérsékleti viszonyok között kell mérni.

Az úszó tárgyak relatív sűrűsége alacsonyabb, mint a vízé. Forrás: PIxabay.

A relatív sűrűséget matematikailag a következőképpen kell kiszámítani:

Bár bármely anyag sűrűsége attól a nyomástól és hőmérsékleti viszonyoktól függ, amelyben mérik, különösen a gázok esetében, a relatív sűrűség nagyon hasznos fogalom a különféle anyagok gyors jellemzésére.

Ez azonnal látható, mivel a víz sűrűsége kb. 1 gramm minden köbcentiméterre: 1 g / cm3 vagy 1000 kg / m ³, légköri nyomáson és jó hőmérsékleti tartományban (0-15 ºC)..

Ha megadjuk az anyag relatív sűrűségét, azonnal megtudhatjuk, milyen könnyű vagy nehéz a vízhez, az univerzális anyaghoz viszonyítva.

Ezenkívül a relatív sűrűség könnyen megjegyezhető érték, mivel kicsi és könnyen kezelhető számokkal mérik, amint azt a következő szakaszban láthatjuk, amelyben néhány ismert anyag relatív sűrűségének értékeit említik.

Példák

A víz relatív sűrűsége nyilvánvalóan 1, mivel ahogy az elején már említettük, ez a folyadékok és szilárd anyagok referencia-standardja. A folyadékok, például a kávé, a tej vagy az üdítőitalok relatív sűrűsége nagyon közel áll a vízhez.

Az olajok vonatkozásában nincs egyetlen, az összesre vonatkoztatható relatív sűrűségérték, mivel az az eredetüktől, összetételüktől és feldolgozástól függ. Az olajok relatív sűrűségeinek többsége 0,7 és 0,95 között van.

A gázok sokkal könnyebbek, így sok alkalmazásban a referencia a levegő sűrűsége, oly módon, hogy a relatív sűrűség megmutatja, milyen könnyű vagy nehéz gáz van a levegővel összehasonlítva. A vízhez viszonyítva a levegő relatív sűrűsége 0,0013.

Nézzük meg az ismert anyagok és anyagok néhány relatív sűrűségértékét.

Néhány ismert anyag relatív sűrűsége

- Emberi test: 1,07.

- Higany: 13,6.

- Glicerin: 1,26.

- Benzin: 0,68.

- Tengeri víz: 1 025.

- Acél: 7.8.

- Fa: 0,5.

- Jég: 0,92.

A relatív sűrűségérték azonnali információt nyújt arról, hogy egy anyag vagy anyag vízben úszik-e vagy éppen ellenkezőleg süllyed-e.

Ennek fényében egy réteg olajat marad a vízréteg tetején, mivel szinte minden olaj kisebb fajsúlyú, mint ez a folyadék. Vízben lévő fakockából egy rész is belőle fordulhat elő, akárcsak a jég.

Különbség az abszolút sűrűséggel

Az abszolút sűrűség az anyag tömege és az által elfoglalt térfogat hányadosa. Mivel a térfogat viszont függ a hőmérséklettől (a legtöbb anyag melegítéskor tágul) és a nyomástól, a sűrűség viszont ettől a két nagyságostól függ. Matematikailag:

Ahol ρ a sűrűség, amelynek egységei a nemzetközi rendszerben Kg / m ³, m a tömeg és V a térfogat.

A térfogatnak a hőmérséklettel és a nyomással való kapcsolatának köszönhetően a táblázatokban szereplő sűrűségértékeket általában légköri nyomáson és bizonyos hőmérsékleti tartományokban adják meg.

Így normál körülmények között gázok esetén: 1 nyomás atmoszférában és 0 ° C hőmérsékleten a levegő sűrűségét 1,293 Kg / m ^3-re állítják.

Noha értéke megtapasztalja ezeket a variációkat, ez egy nagyon megfelelő mennyiség az anyagok viselkedésének meghatározására, különösen a folyamatosnak tekinthető közegekben.

A relatív sűrűséggel való különbség az, hogy az abszolút sűrűségnek vannak méretei, amelyek értékei a kiválasztott egységrendszertől függenek. Ilyen módon a víz sűrűsége 4º C hőmérsékleten:

ρ _víz = 1 g / cm ³ = 1000 Kg / m ³ = 1,94 mez / láb ³

Megoldott gyakorlatok

-1. Feladat

Keresse meg a 0,8 gramm fajlagos tömegű 16 gramm olaj által elfoglalt térfogatot.

Megoldás

Először megkeressük az _olaj abszolút sűrűségét ρ. Ha relatív sűrűségét s _g- ként jelöljük , akkor:

ρ _olaj = 0,8 x a víz sűrűsége

A víz sűrűségére az előző szakaszban megadott értéket kell használni. Ha a relatív sűrűség ismert, az abszolút sűrűséget azonnal visszanyerik, megszorozva ezt az értéket a víz sűrűségével. Így:

Anyag sűrűsége = Relatív sűrűség x A víz sűrűsége (normál körülmények között).

Ezért a példában szereplő olaj esetében:

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

Mivel a sűrűség az m tömeg és az V. térfogat hányadosa, a következő lesz:

- 2. gyakorlat

Egy kőzet fajsúlya 2,32, térfogata 1,42 x ^10-4 m ³. Keresse meg a kőzet súlyát a Nemzetközi Rendszer egységeiben és a műszaki rendszerben.

Megoldás

A víz sűrűségének értékét 1000 Kg / m ^3- ként kell használni:

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

A kő tömege m kilogrammban:

A műszaki rendszer egységnyi súlya 0,33 kilóerő. Ha ez a nemzetközi rendszerben előnyös, akkor az egység Newton, amelynek tömegét megszorozzuk g értékével, a gravitációs gyorsulással.

- 3. gyakorlat

A piknométer olyan tartály, amellyel az anyag relatív sűrűsége meghatározható egy bizonyos hőmérsékleten.

Tesszük. Forrás: Wikipedia.org.

Az ismeretlen folyadék sűrűségének meghatározására a laboratóriumban ezt az eljárást követték:

- Az üres piknométert lemértük és a leolvasás 26,038 g volt

- Ezután a piknométert megtöltöttük 20 ° C-os vízzel (víztartalom 0,99823 g / cm3), és lemértük. 35,966 g értéket kaptunk.

- Végül megmérjük az ismeretlen folyadékkal töltött piknométert, és a kapott leolvasott érték 37,791 g.

Felkérjük, hogy vegyen le egy kifejezést a folyadék sűrűségének kiszámításához és alkalmazza azt a kapott adatokkal.

Megoldás

A víz és a folyadék tömegét úgy határozzuk meg, hogy kivonjuk a teljes piknométer értékét az üres piknométerből:

tömeg _H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _folyadék tömege = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Végül helyébe a következtetés lép:

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

Irodalom

1. Encyclopedia Britannica. Fajsúly. Helyreállítva: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6 ^th.. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4.. Kiadás. Pearson oktatás. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Megjegyzések az általános fizikáról. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5. kiadás. Mc Graw Hill. 17-18.