Плотность
| |
| |
| Размерность | L−3M |
| Единицы измерения | |
| СИ | кг/м³ |
| СГС | г/см³ |
| Примечания | |
| скалярная величина |
Плотность — скалярная физическая величина, определяемая для однородного вещества массой его единичного объёма. Для неоднородного вещества плотность в определённой точке вычисляется как предел отношения массы тела (m) к его объёму (V), когда объём стягивается к этой точке. Средняя плотность неоднородного вещества есть отношение 
.
Виды плотности и единицы измерения
Плотность измеряется в кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.
Для сыпучих и пористых тел различают:
· истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
· кажущуюся плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.
Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины порозности — доли объёма пустот в занимаемом объёме.
Зависимость плотности от температуры
Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведет себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.
Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне. Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (ρ ~ 10−33 кг/м³)[источник не указан 534 дня]. Плотность межзвёздной среды порядка 10−21 кг/м³. Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды, равной 1000 кг/м³, а средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³. Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 500 кг/м³), а плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017÷1018 кг/м³.
Плотности некоторых газов
| Плотность газов и паров (0° С, 101325 Па), кг/м³ | |||
| Азот | 1,250 | Кислород | 1,429 |
| Аммиак | 0,771 | Криптон | 3,743 |
| Аргон | 1,784 | Ксенон | 5,851 |
| Водород | 0,090 | Метан | 0,717 |
| Водяной пар (100°С) | 0,598 | Неон | 0,900 |
| Воздух | 1,293 | Углекислый газ | 1,977 |
| Хлор | 3,214 | Гелий | 0,178 |
| Этилен | 1,260 |
Плотности некоторых жидкостей
| Плотность жидкостей, г/см³ | |||
| Бензин | 0,74 | Молоко | 1,03 |
| Вода (4°C) | 1,00 | Ртуть (0°C) | 13,60 |
| Керосин | 0,82 | Эфир | 0,72 |
| Глицерин | 1,26 | Спирт | 0,80 |
| Морская вода | 1,03 | Скипидар | 0,86 |
| Масло оливковое | 0,92 | Ацетон | 0,792 |
| Масло машинное | 0,91 | Серная кислота | 1,84 |
| Нефть | 0,81—0,85 | Жидкий водород (−253°C) | 0,07 |
Плотность некоторых пород древесины
| Плотность древесины, г/см³ | |||
| Бальса | 0,15 | Пихта сибирская | 0,39 |
| Секвойя вечнозелёная | 0,41 | Ель | 0,45 |
| Ива | 0,46 | Ольха | 0,49 |
| Осина | 0,51 | Сосна | 0,52 |
| Липа | 0,53 | Конский каштан | 0,56 |
| Каштан съедобный | 0,59 | Кипарис | 0,60 |
| Черёмуха | 0,61 | Лещина | 0,63 |
| Грецкий орех | 0,64 | Берёза | 0,65 |
| Вишня | 0,66 | Вяз гладкий | 0,66 |
| Лиственница | 0,66 | Клён полевой | 0,67 |
| Тиковое дерево | 0,67 | Бук | 0,68 |
| Груша | 0,69 | Дуб | 0,69 |
| Свитения (Махагони) | 0,70 | Платан | 0,70 |
| Жостер (крушина) | 0,71 | Тис | 0,75 |
| Ясень | 0,75 | Слива | 0,80 |
| Сирень | 0,80 | Боярышник | 0,80 |
| Пекан (кария) | 0,83 | Сандаловое дерево | 0,90 |
| Самшит | 0,96 | Эбеновое дерево | 1,08 |
| Квебрахо | 1,21 | Бакаут | 1,28 |
| Пробка | 0,48 |
Измерение плотности
Для измерения плотности используются:
· Пикнометр — прибор для измерения истинной плотности
· Ареометр (денсиметр, плотномер) — измеритель плотности жидкостей.
· Бурик Качинского и бур Зайдельмана — приборы для измерения плотности почвы.
Плотность ρ (ро) – это масса единицы объема.
Формула нахождения плотности
Плотность находится по формуле:
.
Для вычисления плотности газов можно пользоваться формулой:
,
где М — молярная масса газа, Vm — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).
В Международной системе единиц (СИ) основная единица плотности – кг/м3, остальные (г/мл, кг/л, 1 т/м3) – производные.
При 4 °С масса 1 мл воды равна 1 г, 1 л – 1 кг, 1 м3 – 1 т.Следовательно, ρ (Н2О) = 1 г/мл = 1 кг/л = 1 т/м3 (при 4 °С).
Равные объемы веществ с разной плотностью имеют разные массы. Например:
Соответственно, равные массы веществ, отличающихся плотностью, занимают разные объемы:
Паскаль Блез
| Блез Паскаль | |
| фр. Blaise Pascal | |
| |
| Блез Паскаль (автор Филипп де Шампень) | |
| Род деятельности: | математик, философ, литератор, физик |
| Дата рождения: | 19 июня 1623(1623-06-19) |
| Место рождения: | Клермон-Ферран, Овернь |
| Дата смерти: | 19 августа 1662(1662-08-19) (39 лет) |
| Место смерти: | Париж |
плотность пикнометр ареометр физик
Паскаль (Pascal) Блез (1623-1662), французский математик, физик, религиозный философ и писатель. Сформулировал одну из основных теорем проективной геометрии. Работы по арифметике, теории чисел, алгебре, теории вероятностей. Сконструировал (1641, по другим сведениям — 1642) суммирующую машину. Один из основоположников гидростатики, установил ее основной закон. Работы по теории воздушного давления. Сблизившись с представителями янсенизма, с 1655 вел полу монашеский образ жизни. Полемика с иезуитами отразилась в «Письмах к провинциалу» (1656-57) — шедевре французской сатирической прозы. В «Мыслях» (опубликованы в 1669) Паскаль развивает представление о трагичности и хрупкости человека, находящегося между двумя безднами — бесконечностью и ничтожеством (человек — «мыслящий тростник»). Путь постижения тайн бытия и спасения человека от отчаяния видел в христианстве. Сыграл значительную роль в формировании французской классической прозы.
Блез Паскаль родился в Клермоне 19 июня 1623 года. Вся семья Паскалей отличалась выдающимися способностями. Что касается самого Блеза, он с раннего детства обнаруживал признаки необыкновенного умственного развития.
В 1631 году, когда маленькому Паскалю было восемь лет, его отец переселился со всеми детьми в Париж, продав по тогдашнему обычаю свою должность и вложив значительную часть своего небольшого капитала в Отель де-Вилль.
Имея много свободного времени, Этьен Паскаль специально занялся умственным воспитанием сына. Он сам много занимался математикой и любил собирать у себя в доме математиков. Раз в неделю математики, примыкавшие к кружку Этьена Паскаля, собирались, чтобы читать сочинения, предлагать разные вопросы и задачи. С шестнадцатилетнего возраста Блез стал принимать деятельное участие в этих занятиях. В это же время Паскаль написал трактат о конических сечениях, то есть о кривых линиях, получающихся при пересечении конуса плоскостью, - таковы эллипс, парабола и гипербола.
Со времени изобретения Паскалем арифметической машины имя его стало известным не только во Франции, но и за ее пределами.
В 1643 году один из учеников Галилея, Торричелли предпринял опыты по подъему различных жидкостей в трубках и насосах. Торричелли вывел, что причиною подъема как воды, так и ртути является вес столба воздуха, давящего на открытую поверхность жидкости. Таким образом, был изобретен барометр и явилось очевидное доказательство весомости воздуха.
Опыты Торричелли, убедили молодого ученого в том, что есть возможность получить пустоту, если не абсолютную, то, по крайней мере, такую, в которой нет ни воздуха, ни паров воды. Зная, что воздух имеет вес, Паскаль решил объяснить явления, наблюдаемые в насосах и в трубках, действием этого веса.
15 ноября 1647 года Паскаль провел первый эксперимент. По мере подъема на гору Пюи-де-Дом ртуть понижалась в трубке. Этот и другие опыты окончательно убедили Паскаля в том, что явление подъема жидкостей в насосах и трубках обусловлено весом воздуха. Паскаль показал, что давление жидкости распространяется во все стороны равномерно и что из этого свойства жидкостей вытекают почти все остальные их механические свойства; затем - что и давление воздуха по способу своего распространения совершенно подобно давлению воды.
После смерти отца Паскаль, став неограниченным хозяином своего состояния, в течение некоторого времени жил светской жизнью.
Светские развлечения способствовали одному из математических открытий Паскаля. Некто кавалер де Мере, хороший знакомый ученого, страстно любил играть в кости. Он и поставил перед Паскалем и другими математиками две задачи. Первая: как узнать, сколько раз надо метать две кости в надежде получить наибольшее число очков, то есть двенадцать; другая: как распределить выигрыш между двумя игроками в случае неоконченной партии.
Первая задача сравнительно легка: надо определить, сколько может быть различных сочетаний очков; лишь одно из этих сочетаний благоприятно событию, все остальные неблагоприятны, и вероятность вычисляется очень просто. Вторая задача значительно труднее. Обе были решены одновременно в Тулузе математиком Ферма и в Париже Паскалем. По этому поводу в 1654 году между Паскалем и Ферма завязалась переписка, и, не будучи знакомы лично, они стали лучшими друзьями. Ферма решил обе задачи посредством придуманной им теории сочетаний. Решение Паскаля было значительно проще: он исходил из чисто арифметических соображений.
Работы над теорией вероятностей привели Паскаля к другому замечательному математическому открытию, он составил так называемый арифметический треугольник, позволяющий заменять многие весьма сложные алгебраические вычисления простейшими арифметическими действиями.
Размещено на Allbest.ru