SUHTEELLINEN TIHEYS: LASKENTA, ESIMERKIT, HARJOITUKSET - FYYSINEN - 2026

Suhteellinen tiheys on dimensioton suhde tiheyden aineen ja viite, joka on yleensä vettä 4 ° C: ssa (39,2 ° F), nesteitä ja kiinteitä aineita, kun taas kaasut kuivaa ilmaa käytetään.

Joissakin tekstissä sitä kutsutaan myös erityiseksi painovoimaksi (ominaispainon kirjallinen käännös englanniksi), mutta se on sama käsite. Molempien tiheysten on oltava samassa yksikköjärjestelmässä ja ne on mitattu samoissa paine- ja lämpötilaolosuhteissa.

Kelluvien esineiden suhteellinen tiheys on alhaisempi kuin veden. Lähde: PIxabay.

Suhteellinen tiheys lasketaan matemaattisesti seuraavasti:

Vaikka minkä tahansa aineen tiheys riippuu paineesta ja lämpötilaolosuhteista, joissa sitä mitataan, etenkin kun kyse on kaasuista, suhteellinen tiheys on erittäin hyödyllinen käsite erilaisten materiaalien karakterisoimiseksi nopeasti.

Tätä arvostetaan välittömästi, koska veden tiheys on noin 1 gramma kutakin kuutiollista senttimetriä kohti: 1 g / cm3 tai 1000 kg / m ³, ilmakehän paineessa ja hyvällä lämpötila-alueella (0-15 ºC)..

Aineen suhteelliselle tiheydelle on heti tiedossa, kuinka kevyt tai raskas se on veteen nähden, universaali aine.

Lisäksi suhteellinen tiheys on helppo muistaa, koska se mitataan pienillä ja helposti käsiteltävillä numeroilla, kuten seuraavasta osiosta käy ilmi, jossa mainitaan joidenkin tunnettujen aineiden suhteellisten tiheysten arvot.

esimerkit

Veden suhteellinen tiheys on selvästi 1, koska kuten alussa mainittiin, se on nesteiden ja kiinteiden aineiden vertailustandardi. Nesteiden, kuten kahvin, maidon tai virvoitusjuomien, suhteelliset tiheydet ovat hyvin lähellä veden tiheyksiä.

Öljyjen osalta ei ole olemassa yhtä ainoata suhteellista tiheysarvoa, jota sovellettaisiin kaikkiin, koska se riippuu niiden alkuperästä, koostumuksesta ja prosessoinnista. Suurin osa öljyjen suhteellisista tiheyksistä on välillä 0,7 - 0,95.

Kaasut ovat paljon kevyempiä, joten monissa sovelluksissa viitearvo on ilman tiheys siten, että suhteellinen tiheys osoittaa kuinka kevyttä tai raskasta kaasua verrataan ilmaan. Veteen verrattuna ilman suhteellinen tiheys on 0,0013.

Tarkastellaan joitakin tunnettujen aineiden ja materiaalien suhteellisia tiheysarvoja.

Joidenkin tunnettujen aineiden suhteellinen tiheys

- Ihmisen ruumis: 1,07.

- Elohopea: 13,6.

- glyseriini: 1,26.

- Bensiini: 0,68.

- Merivesi: 1 025.

- Teräs: 7.8.

- Puu: 0,5.

- Jää: 0,92.

Suhteellisen tiheyden arvo antaa välitöntä tietoa siitä, kelluuko aine vai materiaalia vedessä vai uppoako päinvastoin.

Tämän vuoksi kerros öljyä jää vesikerroksen päälle, koska melkein kaikilla öljyillä on alhaisempi ominaispaino kuin tällä nesteellä. Vesikuutiossa voi olla osa siitä, aivan kuten jäänkin.

Ero absoluuttisen tiheyden kanssa

Absoluuttinen tiheys on jako aineen massan ja sen käyttämän tilavuuden välillä. Koska tilavuus puolestaan ​​riippuu lämpötilasta (suurin osa aineista laajenee kuumennettaessa) ja paineesta, tiheys puolestaan ​​riippuu näistä kahdesta suuruudesta. Matemaattisesti meillä on:

Missä ρ on tiheys, jonka yksiköt kansainvälisessä järjestelmässä ovat Kg / m ³, m on massa ja V on tilavuus.

Koska tilavuudella on suhde lämpötilaan ja paineeseen, taulukoissa olevat tiheysarvot määritetään yleensä ilmanpaineessa ja tietyillä lämpötila-alueilla.

Siksi kaasujen normaaleissa olosuhteissa: 1 paineilmakehä ja 0 ° C lämpötilassa, ilman tiheys asetetaan 1 293 Kg / m ³.

Vaikka arvonsa kokee nämä vaihtelut, se on erittäin sopiva määrä määrittämään aineiden käyttäytyminen, etenkin jatkuvatoimisissa väliaineissa.

Ero suhteellisen tiheyden kanssa on, että absoluuttisella tiheydellä on mitat, jolloin sen arvot riippuvat valitusta yksikköjärjestelmästä. Tällä tavoin veden tiheys lämpötilassa 4º C on:

ρ _vesi = 1 g / cm ³ = 1000 kg / m ³ = 1,94 patruunan / ft ³

Ratkaistuja harjoituksia

-Harjoitus 1

Löydä 16 gramman öljyn tilavuus, jonka ominaispaino on 0,8.

Ratkaisu

Ensin löydämme _öljyn absoluuttisen tiheyden ρ. Merkitsemällä sen suhteellinen tiheys s _g: nä , meillä on:

ρ _öljy = 0,8 x veden tiheys

Veden tiheydelle käytetään edellisessä osassa annettua arvoa. Kun suhteellinen tiheys tiedetään, absoluuttinen tiheys saadaan välittömästi talteen kertomalla tämä arvo veden tiheydellä. Niin:

Materiaalitiheys = suhteellinen tiheys x veden tiheys (normaaleissa olosuhteissa).

Siksi tässä esimerkissä olevalle öljylle:

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

Koska tiheys on massan m ja tilavuuden V välinen jako, se on seuraava:

-Harjoitus 2

Kallion ominaispaino on 2,32 ja tilavuus 1,42 x ^10-4 m ³. Löydä kallion paino kansainvälisen järjestelmän yksiköissä ja teknisessä järjestelmässä.

Ratkaisu

Veden tiheyden arvoa käytetään 1000 Kg / m ³:

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

Kallion massa m on kilogrammoina:

Teknisen järjestelmän paino yksiköissä on 0,33 kilo- voimaa. Jos se on edullinen kansainvälisessä järjestelmässä, niin yksikkö on Newton, jolle massa kerrotaan arvolla g, painovoiman kiihtyvyydellä.

-Harjoitus 3

Pyknometri on säiliö, jolla aineen suhteellinen tiheys voidaan määrittää tietyssä lämpötilassa.

Pyknometri. Lähde: Wikipedia.org.

Tätä menetelmää noudatettiin tuntemattoman nesteen tiheyden määrittämiseksi laboratoriossa:

- Tyhjä pyknometri punnittiin ja lukema oli 26,038 g

- Sitten pyknometri täytettiin vedellä 20 ° C: ssa (vesitiheys 0,99823 g / cm3) ja punnittiin, jolloin saatiin arvo 35,966 g.

- Lopuksi punnittiin tuntemattomalla nesteellä täytetty pyknometri ja saatu lukema oli 37 791 g.

Pyydetään päättämään lauseke nesteen tiheyden laskemiseksi ja soveltamaan sitä saatuihin tietoihin.

Ratkaisu

Sekä veden että nesteen massa määritetään vähentämällä tyhjästä pyknometristä täydet pyknometrimäärät:

massa _H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _nesteen massa = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Lopuksi se korvataan päätelmässä ilmaisulla:

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

Viitteet

1. Encyclopedia Britannica. Tietty painovoima. Palautettu osoitteesta: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fysiikka: Periaatteet ja sovellukset. 6 ^th.. painos Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4th. Painos. Pearson koulutus. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Muistiinpanoja yleisfysiikasta. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5. painos. Mc Graw Hill. 17-18.