La densità (D) è una quantità definita come massa (m) per unità di volume (v): D = m ÷ v. Dato che queste tre quantità sono correlate, puoi trovarne una se conosci le altre due. Questo è più utile di quanto sembri perché la densità è spesso una quantità nota che puoi cercare, assumendo che tu conosca la composizione del materiale. I calcoli sono semplici per gli oggetti solidi, ma le cose si fanno più complicate per i liquidi, la cui densità cambia con la temperatura e per i gas, per i quali la densità dipende dalla temperatura e dalla pressione.
Usa unità coerenti
L'equazione relativa alla densità, alla massa e al volume è semplice e consente di calcolare la densità di un materiale misurandone massa e volume. L'unica avvertenza è che devi effettuare le misurazioni nello stesso sistema. Ad esempio, se si misura la massa in chilogrammi, è necessario misurare il volume in metri cubi e, se si misura il volume in quarti, è necessario misurare la massa in libbre. I tre sistemi che probabilmente userete sono CGS (centimetri, grammi, secondi), MKS (metri, chilogrammi, secondi) e British Imperial. Le unità più utilizzate per le densità in questi tre sistemi sono:
Calcoli densità -
Esempio: supponiamo di avere un becher pieno di una soluzione acquosa misteriosa. Calcolare la sua densità e confrontarla con quella dell'acqua pura può aiutare a determinarne la composizione.
Calcoli il volume della soluzione misurando le dimensioni del becher e il livello del liquido e trova 355 ml . Poiché un millilitro è un centimetro cubo, dovresti trovare la massa in grammi. Trovi che è 372 gm. La densità è quindi 372 gm ÷ 355 ml = 1,05 gm /ml. Questo è solo un po 'più denso dell'acqua pura (1 gm /ml), quindi tutto ciò che è dissolto nell'acqua è a bassa concentrazione.
Esempio: si trova una grande roccia con una forma approssimativamente sferica e si vuole sapere la sua composizione Trovare la sua densità può aiutarti a determinarlo.
Calcola il volume della roccia misurandone il diametro e dividendolo per 2 per trovare il suo raggio (r). Il volume di una sfera è 4 /3πr 3, quindi se la roccia ha un raggio di 10 pollici, il suo volume è di 418,67 pollici cubici. Converti in piedi cubici moltiplicando per 0,00057. Il risultato è 0.239 piedi cubici. Se la roccia pesa 40 libbre, la sua densità è 40 lb /0.239 ft 3 = 167. 36 lb /ft 3. Questo è molto vicino alla densità del granito, quindi ci sono buone probabilità che la roccia sia di granito solido. Usare le tabelle della densità Se hai un oggetto fatto di un materiale conosciuto, puoi guardare sulla sua densità in una tabella. Questa informazione ti consente di calcolarne il volume pesandolo. Se conosci già il suo volume, puoi calcolarne la massa. Tutto quello che devi fare è ridisporre l'equazione della densità per esprimere il parametro che vuoi nei termini degli altri due. Esempio: Supponi di avere una statua d'oro e vuoi trovare il suo volume. D = m ÷ v, quindi v = m ÷ D La statuetta pesa 2 kg. In una tabella, troverai la densità dell'oro di circa 19.300 kg /m 3. Collegando i numeri, si trova il volume da 2 kg ÷ 19,300 kg /m 3 = 0,0001 m 3 o circa un decimo di litro. Esempio: quanto costa un millilitro di peso di mercurio? D = m ÷ v, quindi m = D ÷ v La densità di mercurio è 13,6 g /ml, quindi un volume di 1 ml ha una massa di 13,6 grammi.
