NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Mật độ là gì?
- Mật độ nói chung
- Tầm quan trọng của mật độ: Độ nổi
- Tầm quan trọng của mật độ: Tính khối lượng
Mật độ là một khái niệm cơ bản trong vật lý và kỹ thuật. Nó không chỉ gắn chặt với khối lượng của một vật thể, mà mật độ còn là trọng tâm để xác định liệu một thứ gì đó sẽ nổi khi được đặt trên bề mặt của chất lỏng. Mặc dù mật độ có thể không quan trọng theo cùng một cách với các lực cơ bản, nó vẫn là một trong những điều quan trọng nhất bạn có thể biết về một chất.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Mật độ được định nghĩa là ρ = m V, trong đó ρ là mật độ, m là khối lượng và V là khối lượng. Mật độ rất quan trọng khi làm việc nếu có thứ gì đó trôi nổi trong nước, và nó cũng có thể hữu ích cho việc tính toán khối lượng của một thể tích cụ thể của một chất.
Mật độ là gì?
Mật độ là khối lượng của một chất trên một đơn vị thể tích. Ở dạng phương trình, điều này có nghĩa là:
ρ = m V
Chữ Hy Lạp rho, ρ, theo truyền thống được sử dụng để đại diện cho mật độ; m là đại chúng; và V là khối lượng. Các đơn vị mật độ là kg trên mét khối, hoặc một cái gì đó tương đương với đơn vị này trong các đơn vị khác như pound trên mỗi feet khối.
Nước là một ví dụ điển hình cho mật độ vì ở nhiệt độ hàng ngày, mật độ của nó gần 1.000 kg / mét khối hoặc 1 g / mét khối. Mặt khác, thép không gỉ có mật độ 8.000 kg / mét khối. Điều này phù hợp với kinh nghiệm hàng ngày, bởi vì một khối thép không gỉ nặng hơn một khối nước có kích thước bằng nhau.
Bạn có thể thay đổi mật độ của một cái gì đó bằng cách nén nó theo âm lượng (nghĩa là giảm âm lượng) hoặc tăng khối lượng trong cùng một âm lượng.
Mật độ nói chung
Mặc dù mật độ thường đề cập đến khối lượng trên một đơn vị khối lượng, trong một số trường hợp, thuật ngữ này có thể được sử dụng khác nhau. Ví dụ, mật độ số của điểm số của các đối tượng là số lượng của bất cứ thứ gì bạn đang đếm trong một đơn vị âm lượng. Mật độ điện tích là lượng điện tích trên một đơn vị thể tích. Mật độ dân số cũng được sử dụng làm thước đo số người trên một đơn vị diện tích hoặc khối lượng. Nói chung, mật độ có nghĩa là lượng của một cái gì đó trong một không gian nhất định.
Tầm quan trọng của mật độ: Độ nổi
Mật độ có tầm quan trọng rõ ràng khi nói đến độ nổi của các vật thể. Nhìn rộng ra, nếu thứ gì đó đậm đặc hơn nước (có mật độ trên 1.000 kg / mét khối) thì nó sẽ chìm, nhưng nếu thứ gì đó có mật độ thấp hơn nước, nó sẽ nổi.
Về mặt kỹ thuật, một cái gì đó sẽ bắt đầu nổi khi trọng lượng của nước nó thay thế (do diện tích bề mặt tiếp xúc với nước và nó đẩy nước xuống bao xa) phù hợp với trọng lượng của vật thể, nhưng nếu điều này không bao giờ xảy ra bồn rửa. Nếu vật thể đậm đặc hơn nước (ví dụ, một khối thép), trọng lượng của nước mà nó thay thế không bao giờ có thể phù hợp với trọng lượng của vật thể, vì vậy nó sẽ tiếp tục chìm.
Nhôm là một ví dụ tốt. Nó dày hơn nước, nhưng một mảnh nhôm trải dài sẽ nổi trên mặt nước vì diện tích bề mặt lớn tiếp xúc với nước. Tuy nhiên, nếu bạn cuộn cùng một lượng giấy bạc thành một quả bóng, diện tích bề mặt tiếp xúc với nước trở nên nhỏ hơn nhiều và khối lượng tập trung ở trên nó, do đó mật độ nhôm lớn hơn sẽ thắng và giấy bạc sẽ chìm xuống. Đây là lý do tại sao những chiếc thuyền làm bằng vật liệu dày hơn nước sẽ nổi, mặc dù một khối vật liệu sẽ chìm: Toàn bộ cấu trúc có mật độ thấp hơn khối vì nó chứa nhiều không khí hoặc vật liệu ít đậm đặc hơn.
Sự khác biệt về mật độ cũng là lý do tại sao dầu nổi trên bề mặt nước. Mật độ của các loại dầu dao động từ khoảng 0,91 đến 0,93 g trên mỗi cm khối, chỉ nhỏ hơn mật độ của nước. Bạn có thể thực hiện nhiều thí nghiệm trên cơ sở đơn giản này, cho thấy rằng các chất lỏng đậm đặc hơn sẽ chìm xuống đáy của một thùng chứa nước trong khi các chất lỏng ít đậm đặc hơn sẽ nổi.
Tầm quan trọng của mật độ: Tính khối lượng
Vì mật độ và khối lượng có liên quan mật thiết với nhau, bạn có thể tính được khối lượng của một lượng nhất định của một chất dễ dàng với điều kiện bạn biết mật độ của nó và thể tích của chất đó. Điều này có thể hữu ích trong kỹ thuật và các ứng dụng khác. Sử dụng công thức đơn giản:
m = ρ × V
Để làm việc ra khối lượng của chất. Ví dụ: sử dụng mật độ thép được trích dẫn trước đó, 0,5 mét khối thép có khối lượng:
m = ρ × V = 8.000 kg / mét khối × 0,5 mét khối = 4.000 kg
Điều này rất hữu ích trong nhiều tình huống khác nhau. Ví dụ: nếu bạn biết có bao nhiêu không gian trong một chiếc xe tải và tải trọng an toàn tối đa mà chiếc xe van có thể mang theo là bao nhiêu, bạn có thể tìm hiểu xem việc lấp đầy nó bằng một vật liệu cụ thể có an toàn không. Bạn cũng có thể sử dụng phiên bản ρ = m V của phương trình để tìm ra vật liệu dày nhất mà bạn có thể vận chuyển một cách an toàn.