Плотность вещества

Что такое плотность

Плотность — это физическая величина, которая показывает, какая масса вещества содержится в единице объёма. Плотность обозначают греческой буквой ро и вычисляют по формуле:

ро = m / V

где m — масса тела, V — его объём. В Международной системе единиц плотность измеряют в килограммах на кубический метр (кг/м^3), а в задачах часто встречается грамм на кубический сантиметр (г/см^3).

Почему у тел разная плотность

Разные вещества состоят из разных частиц, и эти частицы по-разному расположены. Поэтому одинаковые по объёму тела из разных веществ имеют разную массу. Кусок свинца тяжелее куска дерева такого же размера, потому что у свинца плотность больше.

Как найти массу и объём

Из основной формулы выводятся ещё две:

• масса: m = ро * V;
• объём: V = m / ро.

Как находят объём тела

Объём тела правильной формы вычисляют по формулам геометрии. Объём тела неправильной формы измеряют с помощью мензурки: тело опускают в воду и смотрят, на сколько поднялся уровень. Этот прирост объёма воды и есть объём тела. Зная массу тела (её определяют на весах) и объём, легко вычислить плотность.

Разобранный пример

Найдём массу алюминиевой детали объёмом 0,002 м^3.

m = ро * V = 2700 * 0,002 = 5,4 кг

Значит, деталь имеет массу 5,4 кг.

Зачем нужна плотность

По плотности можно определить вещество, из которого сделано тело. Если найти плотность неизвестного тела и сравнить её с табличными значениями, можно узнать материал. Плотность объясняет, почему деревянный брусок плавает, а железный гвоздь тонет: тело плавает, если его плотность меньше плотности жидкости. Лёд плавает в воде, потому что у льда плотность меньше, чем у воды.

Плотность газов, жидкостей и твёрдых тел

Обычно у твёрдых тел плотность больше, чем у жидкостей, а у газов она самая маленькая, ведь между частицами газа большие промежутки. Например, плотность воздуха примерно в восемьсот раз меньше плотности воды. Поэтому воздушный шар, наполненный лёгким газом, поднимается вверх: газ внутри менее плотный, чем окружающий воздух.

Ещё один пример

Определим объём, который занимает 3,9 кг железа. Плотность железа 7800 кг/м^3.

V = m / ро = 3,9 / 7800 = 0,0005 м^3

Получился небольшой объём — половина литра, потому что железо плотное и тяжёлое. Так по плотности и массе всегда можно найти объём тела, а по плотности и объёму — массу.

Частые ошибки. Нельзя складывать плотности разных тел. Перед подстановкой переводите единицы в одну систему: 1 г/см^3 = 1000 кг/м^3. Плотность не зависит от размера тела — это свойство вещества. Большая масса тела ещё не значит большую плотность: важен и объём.

Кратко о главном

• Плотность — масса вещества в единице объёма.
• Формула: ро = m / V.
• Единицы: кг/м^3 и г/см^3, причём 1 г/см^3 = 1000 кг/м^3.
• Из формулы находят массу m = ро * V и объём V = m / ро.
• Плотность — это свойство вещества, а не размера тела.