Плотность вещества

Тела, изготовленные из различных веществ, при одинаковой массе занимают разные объемы. Если взять два цилиндра одинаковой массы, изготовленные один из свинца, другой из алюминия (рис. 45, а), то можно видеть, что объем алюминиевого цилиндра почти в четыре раза больше свинцового. Железный брус массой 1 т занимает объем 0,13 м3, а 1 т льда — объем 1,1 м3, т. е. почти в 9 раз больше (рис. 45, б).

Из этих примеров видно, что масса 1 м3 разных веществ различна.

Вещества отличаются друг от друга своими плотностями. Плотность показывает, чему равна масса 1 м3 вещества. Например, масса 1 м3 железа равна 7800 кг. Следовательно, плотность железа составляет 7800 кг на 1 м3.

Рассмотрим пример. 2 м3 льда имеют массу 1800 кг. Определим плотность льда. 2 м³ льда имеют массу 1800 кг, тогда масса 1 м³ льда в 2 раза меньше, т. е. 1800 кг: 2 =900 кг. Значит, плотность льда составляет 900 кг на 1 м3. Из этого примера следует, что зная массу и объем, можно вычислить плотность.

Чтобы определить плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем:

плотность = масса/объем

Обозначим величины буквами: р¹ — плотность вещества, m — масса тела, V— его объем. Тогда правило для вычисления плотности вещества можно записать в виде формулы:

Единицей плотности вещества является 1 кг/м³.

Следовательно, плотность железа 7800 кг/м³, а плотность льда 900 кг/м³. Плотность вещества выражают также в граммах на кубический сантиметр (г/см³, рис. 46). Вычислим, например, плотность железа, равную 7800 кг/м³, в этих единицах. Для этого переведем килограммы в граммы, а кубические метры в кубические сантиметры: 7800 кг = 7 800 000 г; 1 м³ = 1 000 000 см³.

Разделив массу на объем, найдем плотность железа:

p = 7800000 г/ 1000000 см³ = 7,8 г/см³.

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях различна. Например, плотность льда равна 900 кг/м³, воды 1000 кг/м³, водяного пара 0,590 кг/м³.

Вопросы. 1. Что показывает плотность вещества? 2. Напишите, чему равна плотность железа. Что означает записанное число? 3. Как рассчитать плотность вещества? 4. Как выразить плотность в г/см³, если она дана в кг/м³?

Упражнение. 1. Плотность редкого металла осмия равна 22 500 кг/м³, Что означает это число? 2. Три кубика—из мрамора, льда и латуни — имеют одинаковый объем. Какой из них имеет наибольшую массу, какой — наименьшую? 3. Какое из двух тел, массой по 2 кг каждое, имеет больший объем — фарфоровое или железное? Почему? 4. Самое легкое дерево — бальза. Масса 100 см³ его древесины равна 12 г. Вычислите плотность древесины бальзы в г/см³ и в кг/м³.

Задание. Возьмите кусок мыла, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, на котором написана его масса. Определите плотность мыла.