Фізика. 7 клас. Пістун

§ 25. Густина речовин

  • Чи завжди два тіла, які мають однакові об’єми, мають однакову масу?
  • Як можна визначити об’єм твердого тіла; рідини?

1. З’ясуємо, від чого залежить маса тіл. З цією метою проведемо дослід. Візьмемо два металічні кубики з однаковими об’ємами: один свинцевий, інший — алюмінієвий. Помістивши їх на праву і ліву шальки терезів, помітимо, що їхні маси різні: маса свинцевого кубика значно більша, ніж алюмінієвого (рис. 61, а). Свинець і алюміній — різні речовини, отже маси кубиків однакових об’ємів залежать від роду речовин, з яких вони виготовлені.

Рис. 61

Проведемо ще один дослід: наллємо у дві однакові мензурки по 100 мл води та соняшникової олії і помістимо їх на різні шальки терезів. Ми побачимо, що при однакових об’ємах маси цих рідин різні (рис. 61, б). Маса води більша, ніж маса олії. Аналогічно до першого досліду можна сказати, що маси рідин з однаковими об’ємами залежать від роду речовин.

2. Із цих дослідів можна зробити висновок про те, що маси різних тіл з однаковими об’ємами різні. Ця відмінність характеризується фізичною величиною, яку називають густиною речовини.

Щоб визначити густину речовини, потрібно масу тіла поділити на його об’єм:

3. Густину позначають грецькою буквою ρ («ро»). Тепер запишемо формулу для обчислення густини, позначивши масу літерою m, а об’єм — V:

4. Оскільки основною одиницею маси є 1 кг, а об’єму — 1 м3, то основною одиницею густини буде відповідно кілограм на кубічний метр (1 кг/м3).

На практиці використовують й інші одиниці густини: грам на кубічний сантиметр (1 г/см3), тонна на кубічний метр (1 т/м3).

Наприклад, густина міді складає 8900 кг/м3. Це число означає, що маса міді з об’ємом 1 м3 дорівнює 8900 кг.

Густину речовини (міді) з кг/м3 можна перетворити у г/см3 таким способом. Оскільки 1 кг = 1000 г = 103 г, а 1 м3 = 1 000 000 см3 = 106 см3, то

5. Порівняємо густину тих речовин, які були використані в описаних дослідах. Густина свинцю 11 300 кг/м3, алюмінію — 2700 кг/м3, води — 1000 кг/м3, соняшникової олії — 926 кг/м3. Тепер зрозуміло, чому тверді тіла і рідини з однаковими об’ємами мають різну масу. Це пояснюється різною густиною речовин, з яких вони складаються.

Різну густину мають не тільки тверді речовини або рідини, але й гази. Так, кисень має більшу густину, ніж повітря. Густина водню значно менша, ніж густина повітря чи кисню.

Густини усіх (або майже усіх) існуючих у природі речовин — твердих, рідких і газів — уже давно визначені. Деякі з них подані у таблицях 3-5.

Таблиця 3

Густини твердих речовин

Тверда речовина

р, кг/м3

р, г/см3

Іридій

22 400

22,4

Платина

21 500

21,5

Золото

19 300

19,3

Свинець

11 300

11,3

Срібло

10 500

10,5

Мідь

8900

8,9

Латунь

8500

8,5

Сталь, залізо

7800

7,8

Олово

7300

7,3

Цинк

7100

7,1

Алюміній

2700

2,7

Мармур

2700

2,7

Тверда речовина

р, кг/м3

р, г/см3

Граніт

2600

2,6

Скло

2500

2,5

Фарфор

2300

2,3

Бетон

2200

2,2

Цегла

1600

1,6

Парафін

900

0,9

Лід

900

0,9

Дуб сухий

800

0,8

Сосна суха

440

0,4

Корок

240

0,24

Поролон

200-600

0,2-0,6

Таблиця 4

Густини рідин (за температури 20 °С)

Рідина

р, кг/м3

р, г/см3

Рідина

р, кг/м3

р, г/см3

Ртуть

13 600

13,6

Спирт, гас

800

0,80

Вода морська

1030

1,03

Нафта

800

0,80

Вода чиста

1000

1

Ацетон

790

0,79

Машинне масло

900

0,9

Бензин

710

0,71

Таблиця 5

Густини газів (за нормального атмосферного тиску і температури 20 °С)

Газ

р, кг/м3

р, г/см3

Газ

р, кг/м3

р, г/см3

Вуглекислий газ

1,980

0,00198

Чадний газ

1,250

0,00125

Водяна пара

0,600

0,00060

Кисень

1,430

0,00143

(за 100 °С)

Повітря (за 0°С)

1,290

0,00129

Водень

0,090

0,00009

6. Знаючи густини речовин, можна, не користуючись вагами, визначити масу будь-якого тіла, якщо відомий його об’єм.

Так, якщо ви хочете визначити масу води, налитої у літрову банку, треба скористатися формулою густини і записати її у вигляді:

m = ρV.

Густина води 1000 кг/м3; об’єм води, що повністю заповнює літрову банку, дорівнює 1 л, або в основних одиницях об’єму:

1 л = 1 дм3 = 0,001 м3.

Тоді маса води в банці становить:

m = 103 кг/м3 • 10-3 м3 = 1 кг.

Запитання для самоперевірки

  • 1. На що вказує густина речовини?
  • 2. Назвіть одиниці густини.
  • 3. Густина скла дорівнює 2500 кг/м3. Що означає це число?
  • 4. Скориставшись даними таблиць густин речовин, запишіть, чому дорівнює густина заліза, нафти і водяної пари. Порівняйте ці числові значення і поясніть причину їхньої відмінності.
  • 5. Як знайти масу тіла, знаючи його об’єм і густину?

Завдання 16

  • 1. Щоб переконатися у правильності одержаної у кінці параграфа відповіді про масу води, налитої у літрову банку, проведіть зважування. (Не забудьте спочатку зважити порожню банку!). Чи співпали результати вашого експерименту з обчисленим значенням?
  • 2. Визначте густину крейди, якщо маса її кусочка дорівнює 3,6 г, а об’єм — 1,8 см3.
  • 3. Об’єм якої з двох кульок з однаковими масами більший — залізної чи гранітної?
  • 4. Подайте значення густини срібла, латуні, цинку, скла і льоду у вигляді стовпчастої діаграми.
  • 5. У мензурки А та В налиті вода і спирт (рис. 62). Маси рідин однакові. Відшукайте у таблиці густини цих рідин і встановіть, у якій мензурці вода, а в якій — спирт.

Рис. 62

  • 6. Оцініть об’єм свого тіла, якщо відомо, що середня густина речовини людського тіла близька до густини води.

Робота з комп’ютером

  • Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.