RELATIVNA GUSTOĆA: PRORAČUN, PRIMJERI, VJEŽBE - FIZIČKA - 2024

Relativna gustoća je bezdimenzionalna odnos gustoće tvari i reference koja je obično vodi na 4 ° C (39,2 ° F) za tekućina i krutina, dok je za plinove se koristi suhi zrak.

U nekim se tekstovima naziva i specifična gravitacija (doslovni prijevod specifične gravitacije na engleski), ali to je isti koncept. Obje gustoće moraju biti u istom sustavu jedinica i mjerene pod jednakim uvjetima tlaka i temperature.

Plutajući objekti imaju manju relativnu gustoću od vode. Izvor: PIxabay.

Relativna gustoća izračunava se matematički na sljedeći način:

Iako gustoća bilo koje tvari ovisi o tlaku i temperaturnim uvjetima u kojima se mjeri, posebno kada je riječ o plinovima, relativna gustoća je vrlo koristan pojam za brzo karakteriziranje različitih materijala.

To se može vidjeti odmah, budući da je gustoća vode otprilike 1 gram za svaki kubični centimetar: 1 g / cc ili 1000 kg / m ³, pri atmosferskom tlaku i dobrom rasponu temperatura (od 0 do 15 ° C),

Dajući relativnu gustoću neke tvari odmah se zna koliko je lagana ili teška u odnosu na vodu, univerzalnu tvar.

Pored toga, relativnu gustoću lako je zapamtiti, jer se mjeri malim i lako rukovanjem brojevima, kao što će biti vidljivo u sljedećem odjeljku, u kojem se navode vrijednosti relativne gustoće nekih poznatih tvari.

Primjeri

Relativna gustoća vode očito je 1, jer je, kako je rečeno na početku, referentni standard za tekućine i krute tvari. Tekućine poput kave, mlijeka ili bezalkoholnih pića imaju relativnu gustoću vrlo blisku gustoći vode.

Što se tiče ulja, ne postoji niti jedna vrijednost relativne gustoće za sve jer ovisi o njihovom podrijetlu, sastavu i preradi. Većina relativne gustoće ulja je u rasponu između 0,7 i 0,95.

Plinovi su puno lakši, pa je u mnogim primjenama referentna gustoća zraka na takav način da relativna gustoća ukazuje na to koliko se lagan ili težak plin uspoređuje s zrakom. U usporedbi s vodom, relativna gustoća zraka je 0,0013.

Pogledajmo neke vrijednosti relativne gustoće poznatih tvari i materijala.

Relativna gustoća nekih poznatih tvari

- Ljudsko tijelo: 1,07.

- Merkur: 13.6.

- Glicerin: 1,26.

- Benzin: 0,68.

- Morska voda: 1.025.

- Čelik: 7.8.

- Drvo: 0,5.

- led: 0,92.

Vrijednost relativne gustoće daje neposredne podatke o tome da li tvar ili materijal pluta u vodi ili suprotno tone.

S obzirom na to, sloj nafte ostat će iznad sloja vode, jer gotovo sva ulja imaju nižu specifičnu težinu od ove tekućine. Kocka drveta u vodi može imati dio iz njega, baš kao i led.

Razlika s apsolutnom gustoćom

Apsolutna gustoća je kvocijent između mase tvari i volumena koji zauzima. Kako zapremina zauzvrat ovisi o temperaturi (većina tvari se širi pri zagrijavanju) i tlaku, gustoća zauzvrat ovisi o ove dvije veličine. Matematički imamo:

Gdje je ρ gustoća, čije su jedinice u međunarodnom sustavu Kg / m ³, m je masa, a V volumen.

Zbog odnosa koji volumen ima s temperaturom i tlakom, vrijednosti gustoće koje se pojavljuju u tablicama obično se navode pri atmosferskom tlaku i u određenim temperaturnim rasponima.

Dakle, u normalnim uvjetima za plinove: 1 atmosferski tlak i 0ºC temperature, gustoća zraka se uspostavlja na 1,293 Kg / m ³.

Iako njegova vrijednost doživljava ove varijacije, vrlo je prikladna količina za određivanje ponašanja tvari, posebno u medijima koji se smatraju kontinuiranim.

Razlika u odnosu na gustoću je da apsolutna gustoća ima dimenzije, u kojem slučaju njegove vrijednosti ovise o odabranom jedinici sustava. Na taj način gustoća vode pri temperaturi od 4 ° C je:

ρ _voda = 1 g / cm ³ = 1000 Kg / m ³ = 1,94 puža / ft ³

Riješene vježbe

-Vježba 1

Pronađite volumen koji zauzima 16 grama ulja čija je specifična težina 0,8.

Riješenje

Prvo nalazimo apsolutnu gustoću ρ _ulja ulja. Označavajući njegovu relativnu gustoću s s _g, imamo:

ρ _ulje = 0,8 x Gustoća vode

Za gustoću vode koristit će se vrijednost navedena u prethodnom odjeljku. Kad je poznata relativna gustoća, apsolutna gustoća se dobiva odmah množenjem ove vrijednosti s gustoćom vode. Tako:

Gustoća materijala = Relativna gustoća x Gustoća vode (u normalnim uvjetima).

Stoga, za ulje u ovom primjeru:

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

Budući da je gustoća kvocijent između mase m i volumena V, iznosit će sljedeće:

-Vježba 2

Kamen ima specifičnu težinu 2,32 i volumen 1,42 x 10 ^-4 m ³. Pronađite težinu stijene u jedinicama Međunarodnog sustava i u tehničkom sustavu.

Riješenje

Vrijednost gustoće vode koristit će se kao 1000 Kg / m ³:

ρ _stijena = 2,32 x 1000 Kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ Kg / m ³

Masa m stijene je u kilogramima:

Težina u jedinicama tehničkog sustava iznosi 0,33 kilogram-sile. Ako je u međunarodnom sustavu prednost, onda je jedinica Newton, za koju se masa množi s vrijednošću g, ubrzanjem gravitacije.

-Vježba 3

Piknometr je spremnik s kojim se može odrediti relativna gustoća tvari pri određenoj temperaturi.

Piknometra. Izvor: Wikipedia.org.

Da bi se utvrdila gustoća nepoznate tekućine u laboratoriju, slijedio je ovaj postupak:

- Prazni piknometri se izvažu, a očitanje je bilo 26.038 g

- Potom se piknometr napuni vodom na 20 ° C (gustoća vode 0,99823 g / cc) i izvaže, dobivajući vrijednost od 35,966 g.

- Napokon, izmjerio se piknometar napunjen nepoznatom tekućinom i dobiveno očitanje je 37,791 g.

Od njega se traži da se izuzme izraz za izračunavanje gustoće tekućine i primijeni ga prema dobivenim podacima.

Riješenje

Masa vode i tekućine određuje se oduzimanjem čitavog očitanja piknometra od praznog piknometra:

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

Konačno, zamijenjen je izrazom koji je zaključen:

_tekućina ρ = (11.753 g / 9.928 g). 0,99823 g / cc = 1,182 g / cc.

Reference

1. Enciklopedija Britannica. Specifična gravitacija. Oporavilo od: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela s primjenama. 6 ^-og.. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Mehanika fluida. 4.. Izdanje. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Bilješke o općoj fizici. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Mehanika fluida. 5. izdanje Mc Graw Hill. 17-18.