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Densità (D) è una quantità definita come massa (m) per unità di volume (v): D = m ÷ v. Poiché 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, supponendo che tu conosca la composizione del materiale. I calcoli sono semplici per gli oggetti solidi, ma le cose si complicano 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 a densità, massa e volume è semplice e consente di calcolare la densità di un materiale se si misura la sua 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 litri, è necessario misurare la massa in libbre. I tre sistemi che probabilmente utilizzerai 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 di densità
Esempio: Supponiamo di avere un becher pieno di una misteriosa soluzione acquosa. Calcolare la sua densità e confrontarla con quella dell'acqua pura può aiutare a determinarne la composizione.
Calcola il volume della soluzione misurando le dimensioni del becher e il livello del liquido e lo trovi a 355 ml. Poiché un millilitro è un centimetro cubo, dovresti trovare la massa in grammi. Trovi che sono 372 grammi. 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: Trovi una grande roccia con una forma approssimativamente sferica e vuoi conoscerne la composizione. Trovare la sua densità può aiutarti a determinarlo.
Calcola il volume della roccia misurando il suo diametro e dividendolo per 2 per trovare il suo raggio (r). Il volume di una sfera è 4 / 3πr3, quindi se la roccia ha un raggio di 10 pollici, il suo volume è di 418,67 pollici cubici. Convertire in piedi cubi moltiplicando per 0.00057. Il risultato è 0,239 piedi cubici. Se la roccia pesa 40 libbre, la sua densità è di 40 libbre / 0,239 piedi3 = 167. 36 lb / ft3. Questo è molto vicino alla densità del granito, quindi c'è una buona probabilità che la roccia sia granito solido.
Utilizzo delle tabelle di densità
Se hai un oggetto fatto di un materiale noto, puoi cercarne la densità in una tabella. Questa informazione consente di calcolarne il volume pesandolo. Se conosci già il suo volume, puoi calcolarne la massa. Tutto quello che devi fare è riorganizzare l'equazione della densità per esprimere il parametro desiderato in termini di altri due.
Esempio: Supponi di avere una statua d'oro e di voler trovare il suo volume.
D = m ÷ v, quindi v = m ÷ D
Trovi che la statua pesa 2 kg. In una tabella troverai una densità dell'oro di circa 19.300 kg / m3. Inserendo i numeri, il volume è compreso tra 2 kg e 19.300 kg / m3 = 0,0001 m3 o circa un decimo di litro.
Esempio: Quanto pesa un millilitro di mercurio?
D = m ÷ v, quindi m = Dv
La densità del mercurio è di 13,6 g / ml, quindi un volume di 1 ml ha una massa di 13,6 grammi.