RELATIV DENSITET: BERÄKNING, EXEMPEL, ÖVNINGAR - FYSISK - 2025

Den relativa densiteten är det måttlösa förhållandet mellan densiteten hos en substans och en referens som vanligtvis är vatten vid 4 ° C (39,2 ° F) för vätskor och fasta ämnen, medan för luft används torr luft.

I vissa texter kallas det också specifik tyngdkraft (bokstavlig översättning av specifik tyngdkraft på engelska), men det är samma begrepp. Båda tätheterna måste vara i samma enhetssystem och har uppmättts under samma tryck- och temperaturförhållanden.

Flytande föremål har en lägre relativ densitet än vatten. Källa: PIxabay.

Relativ densitet beräknas matematiskt enligt följande:

Även om densiteten hos något ämne beror på tryck- och temperaturförhållandena i vilka det mäts, särskilt när det gäller gaser, är den relativa densiteten ett mycket användbart koncept för att snabbt karakterisera olika material.

Detta kan ses omedelbart, eftersom vattentätheten är ungefär 1 gram för varje kubikcentimeter: 1 g / cc eller 1000 kg / m ³ , vid atmosfärstryck och i ett bra temperaturintervall (från 0 till 15 ºC) .

Genom att ge ett ämnes relativa densitet är det omedelbart känt hur lätt eller tungt det är med avseende på vatten, den universella substansen.

Dessutom är den relativa densiteten ett enkelt värde att komma ihåg eftersom den mäts med små och lätt att hantera siffror, vilket kommer att ses i nästa avsnitt, där de relativa densitetsvärdena för vissa kända ämnen nämns.

exempel

Den relativa densiteten för vatten är uppenbarligen 1, eftersom det som sagt i början är referensstandarden för vätskor och fasta ämnen. Vätskor såsom kaffe, mjölk eller läskedrycker har relativa tätheter mycket nära den för vatten.

När det gäller oljor finns det inget enda relativtäthetsvärde som är tillämpligt på alla, eftersom det beror på deras ursprung, sammansättning och bearbetning. De flesta av de relativa tätheterna för oljor ligger i området mellan 0,7 och 0,95.

Gaserna är mycket lättare, så i många tillämpningar är referensen som tas är lufttätheten på ett sådant sätt att den relativa densiteten indikerar hur lätt eller tung en gas jämförs med luft. Jämfört med vatten är den relativa lufttätheten 0,0013.

Låt oss titta på några relativa densitetsvärden för kända ämnen och material.

Relativ densitet för vissa kända ämnen

- Mänsklig kropp: 1,07.

- Kvicksilver: 13.6.

- Glycerin: 1,26.

- Bensin: 0,68.

- Havsvatten: 1 025.

- Stål: 7,8.

- Trä: 0,5.

- Is: 0,92.

Det relativa densitetsvärdet ger omedelbar information om ett ämne eller ett material flyter i vatten eller sjunker tvärtom.

Med tanke på detta kommer ett skikt olja att vara kvar på ett vattenlager, eftersom nästan alla oljor har en lägre specifik vikt än denna vätska. En kub av trä i vatten kan ha en del av den, precis som is.

Skillnad med absolut densitet

Den absoluta densiteten är kvoten mellan en ämnes massa och den volym som den upptar. Eftersom volymen i sin tur beror på temperatur (de flesta ämnen expanderar vid uppvärmning) och tryck, beror densiteten i sin tur på dessa två storlekar. Matematiskt har vi:

Där ρ är densiteten, vars enheter i det internationella systemet är Kg / m ³ , är m massan och V är volymen.

På grund av förhållandet mellan volym och temperatur och tryck, anges de täthetsvärden som visas i tabellerna vanligtvis vid atmosfärstryck och i vissa temperaturintervall.

Under normala förhållanden för gaser: 1 tryckatmosfär och 0 ° C temperatur ställs således luftens densitet till 1 293 kg / m ³ .

Även om dess värde upplever dessa variationer, är det en mycket lämplig mängd att bestämma ämnets beteende, särskilt i media som anses kontinuerliga.

Skillnaden med relativ densitet är att absolut densitet har dimensioner, i vilket fall dess värden beror på det valda enhetssystemet. På detta sätt är vattentätheten vid en temperatur på 4 ° C:

ρ _vatten = 1 g / cm ³ = 1000 kg / m ³ = 1,94 snigel / ft ³

Lösta övningar

-Övning 1

Hitta volymen upptagen av 16 gram olja vars specifika vikt är 0,8.

Lösning

Först hittar vi den absoluta densiteten ρ _olja av oljan. Om vi ​​betecknar dess relativa densitet som _{sg, har} vi:

ρ _olja = 0,8 x Vattentäthet

För vattentätheten kommer det värde som anges i föregående avsnitt att användas. När den relativa densiteten är känd återvinns den absoluta densiteten omedelbart genom att multiplicera detta värde med vattentätheten. Så:

Materialtäthet = Relativ densitet x Täthet av vatten (under normala förhållanden).

Därför för oljan i detta exempel:

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

Eftersom densitet är kvoten mellan massan m och volym V, kommer den att vara följande:

-Övning 2

En berg har en specifik vikt på 2,32 och en volym av 1,42 x 10 ^-4 m ³ . Hitta vikten på berget i enheter i det internationella systemet och i det tekniska systemet.

Lösning

Värdet på vattentätheten kommer att användas som 1000 kg / m ³ :

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

Bergens massa är i kilogram:

Vikten i enheterna i det tekniska systemet är 0,33 kg. Om det föredras i det internationella systemet är enheten Newton, för vilken massan multipliceras med värdet på g, tyngdens acceleration.

-Övning 3

En pyknometer är en behållare med vilken den relativa densiteten för ett ämne kan bestämmas vid en viss temperatur.

Pyknometern. Källa: Wikipedia.org.

För att bestämma densiteten för en okänd vätska i laboratoriet följdes denna procedur:

- Den tomma pyknometern vägdes och avläsningen var 26,038 g

- Därefter fylldes pyknometern med vatten vid 20 ° C (vattentäthet 0,99823 g / cc) och vägdes, vilket erhöll ett värde av 35,966 g.

- Slutligen vägdes pyknometern fylld med den okända vätskan och den erhållna avläsningen var 37 791 g.

Det uppmanas att härleda ett uttryck för att beräkna vätskans densitet och applicera det med de erhållna data.

Lösning

Massan för både vattnet och vätskan bestäms genom att subtrahera hela pyknometeravläsningen från den tomma pyknometern:

massa _H2O = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _fluidmassa = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Slutligen ersätts det i uttrycket som härleddes:

_vätska p = (11.753 g / 9.928 g). 0,99823 g / cc = 1,122 g / cc.

referenser

1. Encyclopedia Britannica. Specifik gravitation. Återställd från: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6: ^e .. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4:e. Utgåva. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Anteckningar om allmän fysik. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5: e upplagan. Mc Graw Hill. 17-18.