Что называют относительной плотностью

Относительная плотность: расчет, примеры, упражнения

Содержание:

В Относительная плотность Это безразмерное соотношение, которое существует между плотностью вещества и другого эталонного вещества, которым обычно является вода при температуре 4 ° C (39,2 ° F) для жидкостей и твердых веществ, в то время как для газов используется сухой воздух.

В некоторых текстах его также называют удельный вес (дословный перевод удельный вес на английском языке), но это та же концепция. Обе плотности должны быть в одной системе единиц и измерены при одинаковых условиях давления и температуры.

Относительная плотность рассчитывается математически следующим образом:

Относительная плотность = плотность материала / плотность воды

Хотя плотность любого вещества зависит от давления и температурных условий, в которых оно измеряется, особенно когда речь идет о газах, относительная плотность является очень полезным понятием для быстрой характеристики различных материалов.

По относительной плотности вещества сразу становится известно, насколько оно легкое или тяжелое по отношению к воде, универсальному веществу.

Кроме того, относительную плотность легко запомнить, поскольку она измеряется небольшими и простыми в обращении числами, как будет показано в следующем разделе, в котором упоминаются значения относительной плотности для некоторых известных веществ.

Примеры

Относительная плотность воды, очевидно, равна 1, поскольку, как сказано в начале, это эталон для жидкостей и твердых тел. Такие жидкости, как кофе, молоко или безалкогольные напитки, имеют относительную плотность, очень близкую к плотности воды.

Что касается масел, не существует единого значения относительной плотности, применимого ко всем, поскольку оно зависит от их происхождения, состава и обработки. Большинство относительных плотностей масел находятся в диапазоне от 0,7 до 0,95.

Газы намного легче, поэтому во многих приложениях за основу берется плотность воздуха, т.е. относительная плотность показывает, насколько легким или тяжелым газ по сравнению с воздухом. По сравнению с водой, относительная плотность воздуха составляет 0,0013.

Давайте посмотрим на некоторые значения относительной плотности известных веществ и материалов.

Относительная плотность некоторых известных веществ

— Человеческое тело: 1.07.

Значение относительной плотности дает немедленную информацию о том, плавает ли вещество или материал в воде или, наоборот, тонет.

Ввиду этого слой масла останется поверх слоя воды, поскольку почти все масла имеют более низкий удельный вес, чем эта жидкость. У деревянного куба в воде может быть часть, как у льда.

Разница с абсолютной плотностью

Из-за взаимосвязи объема с температурой и давлением значения плотности в таблицах обычно указываются при атмосферном давлении и в определенных диапазонах температур.

Несмотря на то, что его значение подвержено этим колебаниям, это очень подходящая величина для определения поведения веществ, особенно в средах, считающихся непрерывными.

Разница с относительной плотностью состоит в том, что абсолютная плотность действительно имеет размеры, и в этом случае ее значения зависят от выбранной системы единиц. Таким образом, плотность воды при температуре 4º C составляет:

ρ_вода = 1 г / см 3 = 1000 кг / м 3 = 1,94 пули / фут 3

Решенные упражнения

-Упражнение 1

Найдите объем, занимаемый 16 граммами масла с удельным весом 0,8.

Решение

Сначала находим абсолютную плотность ρ_масло масла. Обозначая как s_грамм его относительная плотность составляет:

Для плотности воды будет использоваться значение, указанное в предыдущем разделе. Когда относительная плотность известна, абсолютная плотность немедленно восстанавливается путем умножения этого значения на плотность воды. Так:

Плотность материала = Относительная плотность x Плотность воды (при нормальных условиях).

Следовательно, для масла в этом примере:

ρ_масло = 0,8 х 1 г / см 3 = 0,8 г / см 3

V = м / р = 16 г / 0,8 г / см 3 = 20 см 3

-Упражнение 2.

Решение

Значение плотности воды будет использовано как 1000 кг / м3. 3 :

ρ_рок = 2,32 x 1000 кг / м 3 = 2,32 х 10 3 Кг / м 3

Масса м камня в килограммах:

Вес в единицах технической системы составляет 0,33 Килограмм-сила. Если это предпочтительнее в международной системе, то единицей измерения является Ньютон, для которого масса умножается на значение g, ускорение свободного падения.

P = м. g = 0,33 кг. 9,8 м / с 2 = 3,23 Н.

-Упражнение 3.

Для определения плотности неизвестной жидкости в лаборатории использовалась следующая процедура:

— Пустой пикнометр был взвешен, и показание составило 26,038 г.

— Затем пикнометр был наполнен водой при 20º C (плотность воды 0,99823 г / см3) и взвешен, получив значение 35,966 г.

— Наконец, пикнометр, заполненный неизвестной жидкостью, был взвешен, и полученное значение составило 37 791 г.

Его просят вывести выражение для расчета плотности жидкости и применить его к полученным данным.

Решение

Масса воды и жидкости определяется путем вычитания полного показания пикнометра из пустого пикнометра:

Наконец, он подставляется в выведенное выражение:

ρ_{жидкость} = (11 753 г / 9 928 г). 0,99823 г / см = 1,182 г / см.

Ссылки

Отрасли экономики Эквадора: основные характеристики

Экоппраксия (неконтролируемые имитации): причины и связанные с ними нарушения

Источник

Разница между относительной плотностью и плотностью

Содержание:

Относительная плотность против плотности

Плотность

Когда твердый объект помещен в жидкость, он будет плавать, если твердое тело имеет меньшую плотность, чем жидкость. Это причина того, что лед плавает на воде. Если две жидкости (которые не смешиваются друг с другом) с разной плотностью соединяются вместе, жидкость с меньшей плотностью плавает на жидкости с более высокой плотностью.

В некоторых конкретных приложениях плотность определяется как масса / объем. Это называется удельным весом, и в этом случае единицы измерения должны быть ньютонами на кубический метр.

Относительная плотность

Также относительная плотность не зависит от измеряемого количества, а значит, интенсивное свойство. Например, относительная плотность стали составляет 7,82, когда стандартным материалом является вода при температуре 4 градуса Цельсия и атмосферном давлении. Поскольку плотность зависит от температуры и давления, эти два параметра должны быть заданы, чтобы измерение было значимым. Если относительная плотность материала меньше единицы (по отношению к воде), он плавает по воде.

Разница между относительной плотностью и плотностью

1. И плотность, и относительная плотность измеряют количество вещества, доступного в единице объема.

2. Плотность измеряет прямое физическое свойство, хотя относительная плотность говорит о плотности материала относительно другого материала.

3. Плотность имеет размеры и единицы измерения, тогда как относительная плотность безразмерна и не имеет единиц измерения.

4. Объект в определенных условиях может иметь только одну плотность, хотя он может иметь много относительных плотностей по отношению к различным стандартным материалам.

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (1 2 3)

Плотностью вещества называют отношение массы тела к его объему:

Следовательно, плотность вещества выражают * в г/см3. Удельным весом у называют отношение веса (силы тяжести) вещества к объему:

Плотность и удельный вес вещества находятся в такой же зависимости между собой, как масса и вес, т. е.

где g — местное значение ускорения силы тяжести при свободном падении. Таким образом, размерность удельного веса ‘(г/см2 • сек2) и плотности (г/см3), а также их числовые значения, выраженные в одной системе единиц, отличаются друг от друга *.

Плотность тела не зависит от его местонахождения на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерить.

В ряде случаев предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности данного вещества к плотности другого вещества при определенных условиях. Относительная плотность выражается отвлеченным числом.

Относительную плотность d жидких и твердых веществ принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды:

Само собой разумеется, что р и рв должны выражаться одинаковыми единицами.

Относительную плотность d можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в том же объеме, что и вещество, при определенных, постоянных условиях.

Поскольку числовые значения как относительной плотности, так и относительного удельного веса при указанных постоянных условиях являются одинаковыми, пользоваться таблицами относительных удельных весов в справочниках можно так же, как если бы это были таблицы плотности.

Относительная плотность является постоянной величиной для каждого химически однородного вещества и для растворов при данной температуре. Поэтому по

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

* В ряде случаев плотность выражают в г/мл. Различие между числовыми значениями плотности, выраженными в г/см3 и г/мл, очень незначительно. Его следует принимать во внимание лишь при работах особой точности.

Поэтому по величине относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

Обычно плотность раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность больше, чем растворитель). Но имеются вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности.

Например, серная кислота имеет наивысшую плотность, равную 1,8415 при концентрации 97,35%. Дальнейшее увеличение концентрации сопровождается уменьшением плотности до 1,8315, что соответствует 99,31%.

Уксусная кислота имеет максимальную плотность при концентрации 77- 79%, а 100%-ная уксусная кислота имеет ту же плотность, что и 41%-ная.

Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды (объем взят за единицу). В справочниках это показывают при помощи соответствующих индексов, например eft; приведенное обозначение указывает, что относительная плотность определена при температуре 2O0C и за единицу для сравнения взята плотность воды при температуре 4е С. Встречаются также и другие индексы, обозначающие условия, при которых производилось определение относительной плотности, например Я4 Ul и т. д.

Изменение относительной плотности 90%-ной серной кислоты в зависимости от температуры окружающей среды приводится ниже:

Относительная плотность с повышением температуры уменьшается, с понижением ее —увеличивается.

При определении относительной плотности необходимо отмечать температуру, при которой оно проведено, и полученные величины сравнивать с табличными данны-, ми, определенными при той_же температуре.

Если измерение проведено не при той температуре, которая указана в справочнике, то. вводят поправку, вычисляемую как среднее изменение относительной плотпости на один градус. Например, если в интервале между 15 и 20 0C относительная плотность 90%-ной серной кислоты уменьшается на 1,8198—1,8144 = 0,0054, то в среднем можно принять, что при изменении температуры на 1 0С (выше 15 0C) относительная плотность уменьшается на 0,0054 : 5 = 0,0011.

Таким образом, если определение вести при 18 0C, то относительная плотность указанного раствора должна быть равна:

Однако для введения температурной поправки к относительной плотности удобнее пользоваться приведенной ниже номограммой (рис. 488). Эта номограмма, кроме того, дает возможность но известной относительной плотности, вычисленной при стандартной температуре 20° С, приближенно определять относительную плотность при других температурах, в чем иногда может возникнуть потребность.Относительную плотность жидкостей можно определять при помощи ареометров, пикнометров, специальных весов и т. п.

Определение относительной плотности ареометрами.

Для быстрого определения относительной плотности жидкости применяют так называемые ареометры (рис. 489). Это—стеклянная трубка (рис. 489, а), расширяющаяся внизу и имеющая на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью нли специальной массой, (реже — ртутью). В верхней узкой части ареометра имеется шкала с делениями. Чем меньше относительная плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр. Поэтому на его шкале вверху нанесено наименьшее значение относительной плотности, которое можно определить данным ареометром, внизу — наибольшее. Например, у ареометров для жидкостей с относительной плотностью меньше единицы внизу стоит 1,000, выше 0,990, еще выше 0,980 и т. д.

Промежутки между цифрами разделены на более мелкие деления, позволяющие определять относительную плотность с точностью до третьего десятичного знака. У наиболее точных ареометров шкала охватывает значения относительной плотности в пределах 0,2—0,4 единицы (например, Для определения плотности от 1,000 до 1,200, от 1,200 до 1,400 и т. д.). Такие ареометры обычно продают в виде наборов, которые дают возможность определять относительную плотность в широком интервале.

Номограмма для введения температурной поправки

Иногда ареометры снабжены термометрами (рис. 489,6), что позволяет одновременно измерять температуру, при которой проводится определение. Для определения относительной плотности при помощи ареометра жидкость наливают в стеклянный цилиндр (рис. 490) емкостью не менее 0,5 л, сходный по форме с мерным, но без носика и делений. Размер цилиндра должен соответствовать размеру ареометра. Наливать жидкость в цилиндр до краев не следует, так как при погружении ареометра жидкость может перелиться через край. Это бывает даже опасно при измерении плотности концентрированных кислот или концентрированных щелочей и пр. Поэтому уровень жидкости в цилиндре должен быть на несколько сантиметров ниже края цилиндра.

Иногда цилиндр для определения плотности имеет вверху желоб, расположенный концентрически, так что если жидкость при погружении ареометра перельется через край, то она не выльется на стол.

Для определения относительной плотности имеются специальные приборы, поддерживающие постоянный уровень жидкости в цилиндре. Схема одного из таких приборов приведена на рис. 491. Это — цилиндр 2, имеющий на определенной высоте отводную трубку 3 для стекания жидкости, вытесняемой ареометром при погружении его в жидкость. Вытесняемая жидкость поступает в трубку 4, имеющую кран 5, через который жидкость может быть слита. Цилиндр можно наполнять исследуемой жидкостью через уравнительную трубку /, имеющую в верхней части цилиндрическое расширение.

Источник

Химия. 10 класс

*§ 8-1. Закон Авогадро. Относительная плотность газов. Объёмная доля газа в смеси

Закон Авогадро. Относительная плотность газов. Объёмная доля газа в смеси

Как вам известно, вещества могут находиться в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Молекулы жидкости и твёрдого вещества располагаются близко друг к другу. Это возможно благодаря тому, что молекулы притягиваются друг к другу. То есть существуют силы, которые удерживают молекулы жидкости или твёрдого вещества вместе. Из курса химии 8-го класса вы знаете, что эти силы называются силами межмолекулярного взаимодействия. Молекулы газов находятся на значительно большем расстоянии друг от друга, чем в случае жидкостей и твёрдых веществ. На таком расстоянии молекулы практически не взаимодействуют друг с другом. Поэтому, чтобы превратить жидкость или твёрдое вещество в газ, необходимо преодолеть силы межмолекулярного взаимодействия, отдалив молекулы друг от друга.

Переход в газообразное состояние осуществляется в результате нагревания веществ, находящихся в твёрдом или жидком состоянии (кипение жидкостей, возгонка твёрдых веществ).

Так как расстояние между молекулами газов значительно больше размеров самих молекул, то объём, который занимает газ, — это, по существу, объём свободного пространства между хаотически движущимися молекулами газа. Величина этого пространства определяется условиями, при которых находится газ, т. е. температурой и давлением. Эта величина примерно одинакова для всех газов. При этом объёмом, занимаемым самими молекулами, можно пренебречь. Отсюда следует закон Авогадро — в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Интересно знать

Из закона Авогадро вытекают два основных следствия.

.

Таким образом, из закона Авогадро следует, что 22,4 дм 3 любого газа при нормальных условиях содержат 6,02 ∙ 10 23 молекул.

Второе следствие. Плотности газов относятся между собой как молярные массы газов.

Это видно из следующих соображений. Пусть имеется две порции различных газов. Рассчитаем их плотности:

газ 1: ;

газ 2: .

Разделив плотность первого газа на плотность второго, получим: .

Зная D и молярную массу одного газа, легко найти молярную массу другого газа:

Пример 1. Относительная плотность газа по водороду равна 8. Определите молярную массу газа.

Пример 2. Относительная плотность некоторого газообразного углеводорода по воздуху равна 2. Определите молярную массу углеводорода.

Средняя молярная масса воздуха равна 29 г/моль ;

Следует отметить, что газы с молярной массой меньше 29 легче воздуха, больше 29 — тяжелее.

В расчётных задачах могут быть даны относительные плотности неизвестного газа по азоту, кислороду и другим газам. В этом случае для нахождения молярной массы неизвестного газа необходимо умножить относительную плотность на молярную массу соответственно азота (28 г/моль ), кислорода (32 г/моль ) и т. д.

Закон Авогадро широко применяется в химических расчётах. Поскольку для газов объёмы пропорциональны количествам (моль) веществ, то коэффициенты в уравнении реакции между газообразными веществами, отражающие количественное соотношение реагирующих веществ, пропорциональны объёмам взаимодействующих газов. Очевидно, что объёмы должны быть измерены при одинаковых условиях.

Пример 3. Какой объём кислорода потребуется для сжигания 2 дм 3 пропана? Объёмы измерены при н. у.

Уравнение реакции горения пропана:

С₃Н₈ + 5О₂ 3СО₂ + 4Н₂О

2 дм 3 С₃Н₈ — 10 дм 3 О₂

Смеси газов

Состав смеси газов часто выражают в объёмных долях. Объёмная доля газа обозначается греческой буквой φ (фи) и равна отношению объёма данного газа к объёму смеси. Рассчитаем объёмную долю азота в полученной выше смеси газов:

φ = = 0,5, или 50 %.

Пример 4. В результате пропускания 150 дм 3 (н. у.) воздуха через избыток известковой воды выпало 0,201 г осадка. Найдите объёмную долю (%) углекислого газа в данном образце воздуха.

Уравнение реакции взаимодействия углекислого газа с известковой водой:

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О

Найдём количество (моль) карбоната кальция, выпавшего в осадок (M(CaCO₃) = 100 г/моль ):

По уравнению реакции:

Рассчитаем объёмную долю углекислого газа в воздухе:

V(CO₂) = 0,00201 ∙ 22,4 = 0,045 дм 3 ;

φ(СО₂) = 0,045/150 = 0,0003, или 0,03 %.

Уравнение реакции взаимодействия водорода с хлором:

H₂ + Cl₂ 2HCl

Поскольку после взаимодействия осталось 10 см 3 хлора, то 40 см 3 исходной смеси прореагировало. Хлор и водород реагируют между собой в равных объёмных отношениях. Исходя из этих соображений, в реакцию вступили по 20 см 3 хлора и водорода. Поскольку осталось 10 см 3 хлора, то в первоначальной смеси было 20 см 3 водорода и 30 см 3 хлора.

Рассчитаем объёмные доли газов в исходной смеси:

φ(Cl₂) = 30/50 = 0,6, или 60 %.

Согласно закону Авогадро, в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое количество молекул.

Один моль любого газа при нормальных условиях (температура таяния льда, атмосферное давление) занимает объём

Плотности газов, измеренные при одинаковых условиях, относятся между собой как их молярные массы. Это отношение называется относительной плотностью одного газа по другому газу.

Объёмная доля газа в смеси равна отношению объёма данного газа к общему объёму смеси.

Источник

Формула плотности вещества. Формулы относительной плотности

После того как школьники познакомились с понятием массы и объема веществ в физике, они изучают важную характеристику любого тела, которая называется плотностью. Приведенная ниже статья посвящена именно этой величине. Ниже раскрываются вопросы физического смысла плотности. Также приводится формула плотности. Описываются способы ее экспериментального измерения.

Понятие плотности

Начнем статью с непосредственной записи формулы плотности вещества. Она имеет следующий вид:

Вам будет интересно: Почему Гитлер не напал на Швейцарию? Почему не осуществилась операция «Танненбаум»?

Символом V в формуле обозначен объем, который характеризует геометрические параметры тела. Измеряется в СИ он в кубических метрах, однако, также используются кубические километры, литры, миллилитры и т. д.

Формула плотности показывает, какая масса вещества содержится в единице объема. При помощи величины ρ можно оценить, вес какого из двух тел будет больше при равных объемах, или объем какого из двух тел будет больше при равных массах. Например, дерево менее плотное, чем железо. Поэтому при равных объемах этих веществ масса железа будет значительно превышать аналогичную величину для дерева.

Понятие относительной плотности

Уже само название этой величины говорит о том, что изучаемая величина для одного тела будет рассматриваться относительно аналогичной характеристики для другого. Формула относительной плотности ρr имеет такой вид:

Для газовых систем в качестве стандартной принято использовать плотность воздуха при атмосферном давлении и температуре 0 oC.

Зависимость плотности от давления и температуры

Изучаемая величина не является постоянной для конкретного тела, если изменять его температуру или внешнее давление. Тем не менее, жидкости и твердые тела во многих ситуациях являются несжимаемыми, то есть их плотность сохраняется постоянной при изменении давления, а также при изменении температуры.

Влияние давления проявляется следующим образом: когда оно увеличивается, то средние межатомные и межмолекулярные расстояния уменьшаются, что увеличивает число молей вещества в единице объема. Значит, плотность возрастает. Явное влияние давления на изучаемую характеристику наблюдается в случае газов.

Температура оказывает противоположный давлению эффект. С возрастанием температуры повышается кинетическая энергия частиц материи, они начинают активнее двигаться, что приводить к повышению средних расстояний между ними. Последний факт приводит к снижению плотности.

Однородные и неоднородные тела

Записанная выше формула плотности соответствует так называемой средней ρ для рассматриваемого тела. Если же выделить в нем некоторый небольшой объем, то рассчитанная величина ρi может сильно отличаться от предыдущего значения. Связан этот факт с наличием неоднородного распределения массы по объему. В таком случае плотность ρi называют локальной.

Рассматривая вопрос неоднородного распределения вещества, представляется интересным пояснить один момент. Когда мы начинаем рассматривать элементарный объем близкий к атомным масштабам, то нарушается понятие непрерывности среды, а значит, использовать характеристику локальной плотности не имеет никакого смысла. Известно, что практически вся масса атома сконцентрирована в его ядре, радиус которого составляет порядка 10-13 метра. Плотность ядра оценивают огромной цифрой. Это 2,3 * 1017 кг/м3.

Измерение плотности

Выше было показано, что в соответствии с формулой, плотность равна отношению массы к объему. Этот факт позволяет определить указанную характеристику простым взвешиванием тела и измерением его геометрических параметров.

Если форма тела является очень сложной, то универсальным методом определения плотности будет гидростатическое взвешивание. Основано оно на использовании архимедовой силы. Суть метода проста. Сначала тело взвешивают в воздухе, а затем, в воде. Разницу в весе используют для вычисления неизвестной плотности. Для этого применяют следующую формулу:

Метод гидростатического взвешивания для определения плотности, согласно легенде, впервые использовал философ из Сиракуз Архимед. Он смог, не нарушая физическую целостность короны, определить, что для ее изготовления использовалось не только золото, но и другие менее плотные металлы.

Источник