Materjal tihedus on määratletud selle massina mahuühiku kohta. Teisisõnu - tihedus on massi ja mahu või massi suhe ruumalaühikus. See on mõõt, kui palju "kraami" objektil on ühiku ruumalas (kuupmeeter või kuupsentimeeter). Tihedus on sisuliselt selle mõõtmine, kui tihedalt mateeria omavahel kokku on segatud. Tiheduse põhimõtte avastas Kreeka teadlane Archimedes, ja seda on lihtne arvutada, kui teate valemit ja mõistate sellega seotud ühikuid.
Tiheduse valem
Tiheduse arvutamiseks (tavaliselt tähistab Kreeka kiri "ρ"), võtke mass (m) ja jagage mahu järgi (v):
ρ = m / v
SI ühik tihedus on kilogramm kuupmeetri kohta (kg / m 2)3). Samuti on seda sageli esindatud cgs üksus grammi kuupsentimeetri kohta (g / cm3)3).
Kuidas leida tihedust
Tiheduse uurimisel võib abi olla a prooviprobleem kasutades tiheduse valemit, nagu eelmises jaotises mainitud. Pidage meeles, et kuigi tihedus jagatakse tõepoolest massist ruumalaga, mõõdetakse seda sageli ühikutes grammides kuupmeetri kohta sentimeetrit, kuna grammid tähistavad standardkaalu, samas kui kuupsentimeetrid tähistavad massi objekt.
Selle probleemi lahendamiseks võtke soola tellis mõõtmetega 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, mis kaalub 433 grammi. Tiheduse leidmiseks kasutage valemit, mis aitab teil määrata massi mahuühiku kohta, või:
ρ = m / v
Selles näites on teil objekti mõõtmed, nii et peate arvutage maht. mahu valem sõltub objekti kujust, kuid see on kasti lihtne arvutus:
v = pikkus x laius x paksus
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm3
Nüüd, kui teil on mass ja maht, arvutage tihedus, järgnevalt:
ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm3
ρ = 2,165 g / cm3
Seega on soola tellise tihedus 2,165 g / cm3.
Tiheduse kasutamine
Tiheduse üks levinumaid kasutusviise on see, kuidas erinevad materjalid omavahel segunevad. Puit hõljub vees, kuna selle tihedus on madalam, samas kui ankur vajub, kuna metalli tihedus on suurem. Heeliumpallid hõljuvad, kuna heeliumi tihedus on madalam kui õhu tihedus.
Kui teie autoteenindusjaam katsetab mitmesuguseid vedelikke, näiteks käigukasti vedelikku, valatakse see osa vedelikust hüdromeetrisse. Hüdromeetril on mitu kalibreeritud objekti, millest mõned hõljuvad vedelikus. Jälgides, millised objektid hõljuvad, saavad teenindusjaama töötajad määrata vedeliku tiheduse. Ülekandevedeliku puhul selgub selle testiga, kas teenindusjaama töötajad peavad selle viivitamatult asendama või on vedelikul veel teatav elu.
Tihedus võimaldab teil lahendada massi ja mahu korral, kui neile antakse teine kogus. Alates tavaliste ainete tihedus on teada, see arvutus on vormis üsna arusaadav. (Pange tähele, et tärniga sümbolit * kasutatakse segiajamise vältimiseks ruumala ja tiheduse muutujatega, ρ ja vvastavalt.)
v * ρ = mvõi
m / ρ = v
Tiheduse muutus võib olla kasulik ka mõne olukorra analüüsimisel, näiteks kui toimub keemiline muundamine ja energia vabaneb. Näiteks aku laadimine on happeline lahus. Kui aku tühjendab elektrit, siis hape koos aku pliiga moodustab uue kemikaali, mille tagajärjel lahuse tihedus väheneb. Seda tihedust saab mõõta aku järelejäänud laetuse taseme määramiseks.
Tihedus on võtmekontseptsioon materjalide koostoime analüüsimisel vedeliku mehaanika, ilmastiku, geoloogia, materjaliteaduste, tehnika ja muudes füüsika valdkondades.
Erikaal
Tihedusega seotud mõiste on erikaal (või veelgi sobivam, suhteline tihedus), mis on materjali tiheduse ja vee tihedus. Objekt, mille erikaal on väiksem kui üks, hõljub vees, samal ajal kui erikaal on suurem kui üks, see tähendab, et see vajub. Just see põhimõte võimaldab näiteks kuuma õhuga täidetud õhupalli ülejäänud õhu suhtes hõljuda.