Ενότητα 5: Μέτρηση Πυκνότητας
Ορισμός, υπολογισμός και εφαρμογές
Τι είναι η Πυκνότητα;
Ορισμός
Η πυκνότητα ενός υλικού είναι η μάζα ανά μονάδα όγκου. Μας δείχνει πόσο "πυκνό" ή "συμπαγές" είναι ένα υλικό.
Συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα $\rho$ (ρο).
$\rho$ = πυκνότητα, $m$ = μάζα, $V$ = όγκος
Μονάδες Πυκνότητας
| Μονάδα | Χρήση |
|---|---|
| $\text{kg/m}^3$ | Μονάδα SI |
| $\text{g/cm}^3$ | Συνήθης στο εργαστήριο |
| $\text{kg/L}$ | Για υγρά |
Πυκνότητες Υλικών
| Υλικό | Πυκνότητα ($\text{g/cm}^3$) |
|---|---|
| Νερό | $1{,}0$ |
| Ξύλο | $0{,}5 - 0{,}9$ |
| Σίδηρος | $7{,}9$ |
| Χρυσός | $19{,}3$ |
| Αέρας | $0{,}0013$ |
Άνωση και Πυκνότητα
Γιατί κάποια σώματα επιπλέουν;
Ένα σώμα επιπλέει όταν έχει μικρότερη πυκνότητα από το υγρό.
Ένα σώμα βυθίζεται όταν έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το υγρό.
Παράδειγμα
Το ξύλο ($\rho \approx 0{,}7 \; \text{g/cm}^3$) επιπλέει στο νερό ($\rho = 1 \; \text{g/cm}^3$) γιατί έχει μικρότερη πυκνότητα.
Ο σίδηρος ($\rho = 7{,}9 \; \text{g/cm}^3$) βυθίζεται στο νερό γιατί έχει μεγαλύτερη πυκνότητα.
Υπολογισμός Πυκνότητας
Παράδειγμα 1
Ένα μεταλλικό αντικείμενο έχει μάζα $156 \; \text{g}$ και όγκο $20 \; \text{cm}^3$. Ποια είναι η πυκνότητά του;
Λύση
$\rho = \frac{m}{V} = \frac{156}{20} = \mathbf{7{,}8 \; \text{g/cm}^3}$
Πιθανόν είναι σίδηρος!
Παράδειγμα 2
Ένα κομμάτι ξύλο έχει μάζα $180 \; \text{g}$ και όγκο $250 \; \text{cm}^3$. Θα επιπλεύσει στο νερό;
Λύση
$\rho = \frac{m}{V} = \frac{180}{250} = \mathbf{0{,}72 \; \text{g/cm}^3}$
Ναι, θα επιπλεύσει! ($\rho < 1 \; \text{g/cm}^3$)
Ασκήσεις
Ένα σώμα έχει μάζα $500 \; \text{g}$ και όγκο $100 \; \text{cm}^3$. Ποια η πυκνότητά του;
Λύση
$\rho = \frac{500}{100} = \mathbf{5 \; \text{g/cm}^3}$
Ένα υγρό έχει πυκνότητα $0{,}8 \; \text{g/cm}^3$. Θα επιπλεύσει στο νερό;
Λύση
Ναι, γιατί $\rho = 0{,}8 < 1 \; \text{g/cm}^3$ (πυκνότητα νερού)
Ποια είναι η μάζα $50 \; \text{cm}^3$ σιδήρου; ($\rho = 7{,}9 \; \text{g/cm}^3$)
Λύση
$m = \rho \times V = 7{,}9 \times 50 = \mathbf{395 \; \text{g}}$