Относительная плотность

Плотность определяется как количество массы в единице объема вещества, поскольку каждое вещество имеет разную плотность. В этой статье мы рассмотрим, что такое относительная плотность, расчеты, связанные с относительной плотностью, и плотность различных веществ.

Обратите внимание, как разные жидкости образуют разные слои. Различные вещества имеют разную плотность, а это означает, что при одном и том же объеме разные вещества весят по-разному, поэтому более тяжелые вещества имеют тенденцию оседать на дне, как в случае с медом, а в случае более легких материалов, таких как масло, они имеют тенденцию всплывать. наверху.

Относительная плотность

Определим плотность вещества как массу единицы объема вещества. Единицей плотности в системе СИ является килограмм на кубический метр (кгм- ³ ). Плотность любого данного вещества при определенных условиях всегда остается одной и той же. Плотность любого вещества – это его характерные свойства. В основном она различна для разных веществ. Например, плотность металлического золота составляет 19300 кг м ^-3 , а воды - 1000 кг м ^-3 . Плотность любого данного образца вещества может помочь нам определить его чистоту. Всегда легко выразить плотность вещества по сравнению с водой.

Разница между удельным весом или относительной плотностью и плотностью заключается в том, что при комнатной температуре и давлении 1 грамм на 1 куб. см - это плотность воды, эта плотность считается стандартной, а плотность любого другого материала (обычных жидкостей) всегда рассчитывается относительно этого, что называется относительной плотностью или удельным весом.

Следовательно, удельный вес – это отношение массы вещества к массе эталонного вещества. Ниже приведена формула для его расчета.

Относительная плотность = плотность вещества/плотность воды

Он не имеет единиц, так как представляет собой отношение подобных величин.

Удельный вес вещества говорит о том, будет ли объект плавать или тонет, и дает нам представление об относительной массе или относительной плотности. Считается, что если данный удельный вес вещества меньше 1, то оно всплывет, а если больше 1, то утонет.

Ниже приведена таблица, показывающая различную плотность материалов.

Как видно из таблицы, разные материалы имеют разные значения плотности. Следует отметить, что эти измерения производятся на основе определенной температуры и давления. Потому что изменение физических условий может каждый раз давать другое значение плотности, поскольку плотность зависит от этих факторов.

Факторы, влияющие на относительную плотность

Как указывалось выше, относительная плотность представляет собой отношение плотности вещества к плотности воды. Следовательно, любое изменение плотности любого вещества или воды будет влиять на отношение относительной плотности, поэтому ниже приведены факторы, которые влияют на плотность любого вещества и косвенно влияют на относительную плотность.

• Температура . Плотность — это масса на единицу объема, она изменится, если объем изменится, поскольку масса не изменится, пока мы не добавим к ней еще немного того же материала. Увеличение объема вещества приведет к уменьшению плотности и наоборот тоже верно. Мы можем изменить объем, если нагреваем или охлаждаем вещество. Соответственно изменится и его плотность, поэтому объем обратно пропорционален плотности. Таким образом, повышение температуры также обратно пропорционально плотности, поскольку оно увеличивает объем при повышении температуры.
• Давление . Например, представьте, что мы берем стакан воды с земли в космос, где он испаряется как можно быстрее из-за отсутствия давления. Однако его плотность уменьшается, так как объем увеличился. По мере увеличения давления пропорционально увеличивается и плотность, так как сила притяжения между молекулами усиливается, а межмолекулярные пространства становятся меньше, следовательно, увеличивается его плотность. Таким образом, мы можем сказать, что давление прямо пропорционально плотности материала.
• Природа вещества. Как видно из формулы, плотность является характеристическим свойством любого материала и, следовательно, относительная плотность полностью зависит от природы вещества, а также воды при определенной температуре.

Различные способы расчета относительной плотности:

• Метод плавучести
• Ареометр
• Гидростатический баланс
• Метод погруженного тела
• Пикнометрический метод
• Метод пикнометра сравнения воздуха для твердых тел
• Осциллирующий денситометр

Ареометр

Относительную плотность любой жидкости определяют с помощью ареометра. Луковица полностью прикреплена к стеблю с постоянной площадью поперечного сечения. Ареометр сначала погружают в эталонную жидкость (светло-голубой), а смещение (уровень жидкости в стержне) отмечают (синей линией). Ссылкой может быть на практике вода.

Затем ареометр погружают в жидкость неизвестной плотности. Затем отмечают изменение смещения. В показанном примере ареометр упал в зеленую жидкость; поэтому его плотность ниже, чем у эталонной жидкости. Важно, чтобы ареометр плавал в обеих жидкостях. Применение простых физических принципов, таких как изменение смещения, может помочь определить относительную плотность.

пикнометр

Пикнометр используется для определения плотности жидкости. Он обычно изготавливается из стекла с притертой стеклянной пробкой с капиллярной трубкой, проходящей через нее, чтобы пузырьки воздуха могли выходить из аппарата. Он позволяет рассчитать плотность жидкости по отношению к соответствующей рабочей жидкости, такой как вода или ртуть.

Если колба пуста, наполнена водой и наполнена жидкостью, относительная плотность которой необходима, относительную плотность можно легко рассчитать. Плотность частиц также рассчитывается с помощью пикнометра. Пикнометр заполнен жидкостью известной плотности, в которой совершенно нерастворим порошок известной массы. Рассчитывается вес вытесненной жидкости, а значит, и относительная плотность порошка.

Цифровые плотномеры

Приборы на основе гидростатического давления:

Он использует принцип Паскаля, который гласит, что разница давлений между двумя точками в вертикальном столбе любой жидкости или жидкости зависит от вертикального расстояния между двумя заданными точками, плотности жидкости и силы гравитации. Это широко используется для измерения уровня жидкости в резервуарах в качестве удобного средства измерения уровня жидкости, приближения и измерения плотности.

Преобразователи вибрирующих элементов:

Для этого требуется, чтобы вибрирующий элемент находился в контакте с интересующей жидкостью. Резонансная частота этого конкретного элемента измеряется и связана с плотностью жидкости характеристикой, которая полностью зависит от конструкции элемента. В новых лабораториях для точных измерений относительной плотности используются осциллирующие U-образные измерители. Поэтому они используются в пивоваренной, винокуренной, фармацевтической, нефтяной и других отраслях промышленности.

Ультразвуковой преобразователь:

Ультразвуковые мощные волны проходят от взятого источника через интересующую нас жидкость в металлоискатель, который измеряет акустическую спектроскопию бегущих волн. Свойства жидкости, такие как плотность и вязкость, можно определить по спектру.

Радиационный датчик:

Излучение передается от удаленного источника через интересующую нас жидкость в сцинтилляционный детектор или счетчик. Так как всякий раз, когда плотность жидкости увеличивается, обнаруженное излучение потока или «отсчеты» будут уменьшаться. Источником обычно считается радиоактивный изотоп цезий-137 с периодом полураспада около 30 лет. Преимущество этого заключается в том, что инструмент не должен находиться в контакте с жидкостью.

Датчик выталкивающей силы:

Выталкивающая сила, создаваемая поплавком в однородной жидкости, равна весу жидкости, вытесняемой поплавком. Поскольку выталкивающая сила является линейной, мера выталкивающей силы обычно дает меру плотности жидкости. Когда головка объекта погружается в жидкость вертикально, поплавок перемещается несколько вертикально, а положение поплавка контролирует положение очень эффективного постоянного магнита, смещение которого обычно измеряется концентрической матрицей датчиков линейного смещения на эффекте Холла. Выходные сигналы датчиков смешиваются в специальной электронной машине, которая обеспечивает единое выходное напряжение, величина которого является прямой линейной мерой измеряемой величины.

Примеры проблем

Вопрос 1: Дана относительная плотность серебра 10,8. Плотность воды 1000 кгм ^-3 . Какова плотность серебра в единицах СИ?

Решение:

Given,

Relative density of silver = 10.8

Density of water = 1000 kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of silver/Density of water

Density of silver= Relative density imes Density of water

Density of silver= 10.8 x 10³kgm^-3.

Hence, the density of silver is 10800kgm^-3

Вопрос 2: Что такое относительная плотность и ее единица СИ?

Отвечать:

The relative density or specific density is the ratio of density of a substance with respect to the density of water at 40 C. Since the units for both the numerator and denominator in the ratio are same, they cancel each other. Therefore, relative density has no units. The density of any substance defined as mass per unit volume. Hence, its SI unit is: kg/m3.

Вопрос 3: Укажите разницу между плотностью и объемом?

Отвечать:

Volume – States that how much space a material or substance takes up. Mass – It is a measurement of the amount of matter present in an object or substance. Density – It is defined as how much space a material or substance takes up (its volume) with respect to the amount of matter in that object or material (its mass).

Вопрос 4: Дана плотность ртути 13600 кгм ³ . Плотность воды 1000 кгм ³ . Какова относительная плотность ртути в единицах СИ?

Решение:

Given,

Density of mercury = 13600kgm^-3

Density of water = 1000 kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of mercury/Density of water 

herefore Relative density =13600/1000 = 13.6

Hence the relative density of mercury is 13.6.

Вопрос 5: Дана плотность железа 7800 кгм ^-3 . Плотность воды 1000 кгм ^-3 . Какова относительная плотность железа в единицах СИ? Это больше, чем относительная плотность ртути, которая составляет 13,6? Утонет ли в нем железный стержень или всплывет?

Решение:

Given,

Density of iron = 7800kgm^-3.

We know that,

Relative density =Density of mercury/Density of water

Relative density 

Hence, the relative density of iron is 7.8.

As its relative density is lower than mercury it will float in it.

Вопрос 6: Дана плотность дизельного топлива 860 кгм ^-3 . Плотность воды 1000 кгм- ³ . Какова относительная плотность дизельного топлива в единицах СИ?

Решение:

Given,

Density of diesel = 860 kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of diesel/Density of water

Relative density 

Hence the relative density of diesel is 0.86

Вопрос 7: Дана плотность золота 19300 кгм ^-3 . Плотность воды 1000 кгм- ³ . Какова относительная плотность золота в единицах СИ? Будет ли он плавать в ртути с относительной плотностью 13,6 и в воде с плотностью 1?

Решение:

Given,

Density of gold = 19300kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of gold/Density of water

Relative density 

Hence the relative density of gold is 19.3.

So it will not float in both mercury and water as it has a greater density.

Вопрос 8. Дана плотность меди 8900 кгм ^-3 . Плотность воды 1000 кгм ^-3 . Какова относительная плотность меди в единицах СИ?

Решение:

Given,

Density of copper = 8900 kgm^-3

We know that,

Relative density =Density of copper/Density of water

Relative density 

Hence the relative density of iron is 8.9

Вопрос 9: Дана плотность железа 7800 кгм ^-3 . Плотность воды 1000 кгм ^-3 . Какова относительная плотность железа в единицах СИ? Это больше, чем относительная плотность ртути, которая составляет 13,6? Утонет ли в нем железный стержень или всплывет? Что будет со стержнем из золота плотностью 19300?

Решение:

Given,

Density of iron = 7800kgm^-3

Density of gold = 19300kgm^-3

We know that,

Relative density 

Relative density

Hence the relative density of gold is 19.3.

Also the relative density of mercury can be found.

Relative density =Density of mercury/Density of water 

Relative density 

Hence the relative density of iron is 7.8.

As iron has a relative density that is lower than mercury it will float in it and the rod of gold will sink as it has a greater relative density.