Berekening van de relatieve dichtheid, voorbeelden, oefeningen

De Relatieve dichtheid Het is de dimensieloze relatie tussen de dichtheid van de ene stof en een andere referentie die in het algemeen water is bij 4 ° C (39.2 ºF) voor vloeistoffen en vaste stoffen, terwijl voor gassen droge lucht wordt gebruikt.

In sommige teksten wordt het ook genoemd Soortelijk gewicht (Letterlijke vertaling van Soortelijk gewicht in het Engels), maar het is hetzelfde concept. Beide dichtheden moeten zich in hetzelfde systeem van eenheden bevinden en zijn gemeten in dezelfde druk- en temperatuuromstandigheden.

De zwevende objecten hebben een relatieve dichtheid minder dan die van water. Bron: Pixabay.

De relatieve dichtheid wordt wiskundig berekend als volgt:

Relatieve dichtheid = dichtheid van het water/dichtheid van water

Hoewel de dichtheid van elke stof afhankelijk is van de druk- en temperatuuromstandigheden waarin deze wordt gemeten, vooral als het gaat om gassen, is de relatieve dichtheid een zeer nuttig concept om verschillende materialen snel te karakteriseren.

Vervolgens wordt dit op prijs gesteld, omdat de waterdichtheid ongeveer 1 gram per kubieke centimeter is: 1 g /cc of 1000 kg /m³, bij atmosferische druk en in een goed temperatuurbereik (van 0 tot 15 ° C).

Met de relatieve dichtheid van een stof is het onmiddellijk bekend hoe licht of zwaar met betrekking tot water, de universele substantie.

Bovendien is de relatieve dichtheid een gemakkelijke waarde om te onthouden, omdat het wordt gemeten met kleine en gemakkelijk te verwerken getallen, zoals in de volgende sectie zal worden gezien, waarin de waarden van de relatieve dichtheden worden genoemd voor sommige bekende stoffen.

[TOC]

Voorbeelden

De relatieve dichtheid van het water is duidelijk 1, want zoals in het begin is vermeld, is het het referentiepatroon voor vloeistoffen en vaste stoffen. Vloeistoffen zoals koffie, melk of frisdranken hebben relatieve dichtheden die heel dicht bij dat van water zijn.

Wat oliën betreft, er is geen unieke waarde van relatieve dichtheid van toepassing op iedereen, omdat het afhankelijk is van de oorsprong, samenstelling en verwerking. De meeste relatieve oliedichtheden bevinden zich in een bereik van 0.7 en 0.95.

Kan u van dienst zijn: Watt Law: wat is voorbeelden, aanvragen

Gassen zijn veel lichter, dus in veel toepassingen is de referentie die wordt genomen de dichtheid van de lucht, zodat de relatieve dichtheid aangeeft hoe licht of zwaar een gas met betrekking tot lucht. In vergelijking met water is de relatieve dichtheid van de lucht 0.0013.

Laten we eens kijken naar enkele relatieve dichtheidswaarden voor bekende stoffen en materialen.

Relatieve dichtheid van enkele bekende stoffen

- Menselijk lichaam: 1.07.

- Mercurius: 13.6.

- Glycerine: 1.26.

- Benzine: 0.68.

- Zeewater: 1.025.

- Staal: 7.8.

- Hout: 0.5.

- Ice: 0.92.

De waarde van de relatieve dichtheid informeert onmiddellijk of een stof of materiaal in water drijft of in de tegendeel afzuigt.

Gezien dit zal een laag olie bovenop een water bevinden, omdat bijna alle oliën een relatieve dichtheid minder hebben dan die van deze vloeistof. Een houten kubus in water kan er een uit hebben, op dezelfde manier als ijs.

Verschil met absolute dichtheid

Absolute dichtheid is het quotiënt tussen de massa van een stof en het volume dat het bezet. Aangezien het volume op zijn beurt afhangt van de temperatuur (wanneer de meerderheid van de stoffen wordt verwijd) en de druk, hangt de dichtheid op zijn beurt af van deze twee magnitudes. Wiskundig heb je:

Waarbij ρ dichtheid is, waarvan de eenheden in het internationale systeem kg/m zijn³, M is het deeg en V Het is het volume.

Vanwege de relatie met het volume met de temperatuur en de druk worden de waarden van absolute dichtheid die in de tabellen voorkomen meestal gespecificeerd in atmosferische druk en in bepaalde temperatuurbereiken.

Kan u van dienst zijn: fysieke optiek: geschiedenis, frequente voorwaarden, wetten, applicaties

Dus in normale omstandigheden voor gassen: 1 atmosfeer van druk en 0º C temperatuur, wordt de luchtdichtheid vastgesteld in 1.293 kg/m³.

Hoewel de waarde ervan deze variaties ervaart, is het een zeer geschikte hoeveelheid om het gedrag van stoffen te bepalen, vooral in middelen die als continu worden beschouwd.

Het verschil met de relatieve dichtheid is dat het absolute dimensies heeft, in welk geval de waarden ervan afhankelijk zijn van het systeem van geselecteerde eenheden. Op deze manier is de waterdichtheid bij 4e C van temperatuur:

ρ_water = 1 g /cm³ = 1000 kg/m³ = 1.94 slak/voet³

Opgeloste oefeningen

-Oefening 1

Vind het volume bezet door 16 gram olie waarvan de relatieve dichtheid 0 is.8.

Oplossing

Eerst vinden we absolute dichtheid ρ_olie van olie. Duidt op hoe s_G De relatieve dichtheid is:

ρ_olie = 0.8 x waterdichtheid

Voor waterdichtheid zal de waarde in de vorige sectie worden gebruikt. Wanneer de relatieve dichtheid bekend is, wordt het absolute onmiddellijk hersteld door deze waarde te vermenigvuldigen door waterdichtheid. Dus:

Materiaaldichtheid = relatieve dichtheid x waterdichtheid (in normale omstandigheden).

Daarom voor de olie van dit voorbeeld:

ρ_olie = 0.8 x 1 g/cm³= 0.8 g/cm³

Omdat dichtheid het quotiënt is tussen de massa M en deel V, dit blijft als volgt:

V = m/ρ = 16 g / 0.8 g/cm³= 20 cm³

-Oefening 2

Een rots heeft een soortelijk gewicht van 2.32 en een volume van 1.42 x 10 ^-4 M³. Vind het gewicht van de rots in eenheden van het internationale systeem en in het technische systeem.

Oplossing

Waterdichtheidswaarde wordt gebruikt als 1000 kg/m³:

Het kan u dienen: aardse vertaalbeweging

ρ_steen = 2.32 x 1000 kg/m³= 2.32 x 10³ Kg/m³

Massa M van de rots is in kilogrammen:

M = R_steen . V = 2.32 x 10³ Kg/m³. 1.42 x 10 ^-4 M³ = 0.33 kg.

Het gewicht in technische systeemeenheden is 0.33 kilogram-force. Indien de voorkeur in het internationale systeem, is de eenheid Newton, waarvoor de massa wordt vermenigvuldigd met de waarde van G, de versnelling van de zwaartekracht.

P = m. G = 0.33 kg. 9.8 m/s² = 3.23 n.

-Oefening 3

Een picknometer is een container waarmee de relatieve dichtheid van een stof bij een bepaalde temperatuur kan worden bepaald.

Pycnometer. Bron: Wikipedia.borg.

Om de dichtheid van een onbekende vloeistof in het laboratorium te bepalen, werd deze procedure gevolgd:

- De lege picknometer werd gewogen en de lezing was 26.038 g

- Dan de picknometer met water bij 20 ° C (waterdichtheid 0.99823 g/cc) en gewogen, het verkrijgen van een waarde van 35.966 g.

- Uiteindelijk werd de picknometer vol met de onbekende vloeistof gewogen en was de verkregen lezing 37.791 g.

Er wordt gevraagd om een ​​uitdrukking af te leiden om de dichtheid van de vloeistof te berekenen en toe te passen met de verkregen gegevens.

Oplossing

De massa van zowel het water als de vloeistof worden bepaald door de lezing van de picknometer vol met die van de lege picknometer af te trekken:

massa _H2O = 35.966 g - 26.038 g = 9.928 g; massa _vloeiend  = 37.791 g - 26.038 g = 11.753 g

Eindelijk wordt het vervangen in de uitdrukking die is afgeleid:

ρ_vloeiend = (11.753 g / 9.928 g) . 0.99823 g/cc = 1.182 g/cc.

Referenties

1. Britse encyclopedie. Soortelijk gewicht. Hersteld van: Britannica.com.
2. Giancoli, D.  2006. Fysica: principes met toepassingen. 6^e… Ed Prentice Hall.
3. Mott, r.  2006. Vloeistofmechanica. 4e. Editie. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. ALGEMENE FYSICA -NOTIES. UNAM. 44-45.
5. Wit, f. 2004. Vloeistofmechanica. 5e editie. MC Graw Hill. 17-18.