Фізика. 7 клас. Шут

§ 17. Густина речовини

1. Поняття про густину речовини. Спостереження і досліди свідчать, що тіла, виготовлені з різних речовин, за однакових об’ємів мають різні масу. Наприклад, якщо за допомогою терезів визначити маси алюмінієвого і свинцевого циліндрів однакового об’єму, то маса свинцевого циліндра виявиться в чотири рази більшою, ніж маса алюмінієвого (рис. 96).

І навпаки, якщо тіла, виготовлені з різних речовин, мають однакові маси, то їх об’єми будуть різними. Наприклад, покладений на шальку терезів невеликий алюмінієвий циліндр можна зрівноважити склянкою з водою, об’єм якої майже в три рази більший (рис. 97).

Для встановлення співвідношення між масою та об’ємом речовини вводять фізичну величину — густину. Густина речовини показує, чому дорівнює маса даної речовини в одиниці об’єму (в 1 м³ або 1 см³).

Відношення маси тіла до його об’єму для даної речовини є величиною сталою і важливою характеристикою цієї речовини.

2. Визначення густини речовини.

Густиною речовини називається фізична величина, яка визначається відношенням маси речовини до її об’єму:

Густина позначається грецькою літерою р (читається «ро»), тоді

де р — густина речовини, m — маса тіла, V — об’єм тіла.

Рис. 96. Дослід підтверджує, що при однакових об’ємах маси тіл залежать від виду речовин, з яких вони виготовлені

Рис. 97. Дослід підтверджує, що тіла однакової маси, виготовлені з різних речовин, мають різні об’єми

Співвідношення між масою і об’ємом тіл, що, виготовлені з різних речовин, є різними.

7000 кг = 7 000 000 г;

1 м³ = 1 000 000 см³.

Тоді густина чавуну дорівнює:

З означення густини випливає, що вона дорівнює масі одиниці об’єму речовини (рис. 98).

Значення густини речовини залежить від температури і зменшується з її підвищенням.

Густину різних речовин можна визначити з таблиць, які вміщені у довідниках та збірниках задач.

Густини деяких речовин подано в таблиці 9.

Таблиця густин дає можливість визначити вид речовини, з якої виготовлене тіло, без проведення хімічного аналізу. Для цього достатньо виміряти масу і об’єм тіла, обчислити густину і, скориставшись таблицею густин, визначити вид речовини.

Рис. 98. З рисунку видно, що маса 1 см³ води дорівнює 1 г, ртуті — 13,6 г, заліза 7,8 г, повітря — 0,0013 г

Густини деяких речовин

Таблиця 9

Наведемо приклад розв’язування задачі на визначення густини речовини.

3. Вимірювання густин рідких тіл. Густини рідин визначають за допомогою приладу, який має назву ареометра (рис. 99). Вважається, що ареометр був винайдений ще на початку нашої ери (близько 400 р.).

Корпус ареометра виготовлений зі скла. У верхній частині ареометр забезпечений шкалою, проградуйованою в одиницях густини. Для практичних потреб використовуються різновиди ареометра, зокрема:

— спиртометр — визначає міцність напою;

— лактометр — визначає відсоток жиру у молоці, тобто контролює його якість;

— солемір — визначає концентрацію розчину солі;

— цукромір — визначає концентрацію розчину цукру.

Рис. 99. Ареометр — прилад для вимірювання густин рідин

Ареометр — від грецьких слів araios — рідкий, metreo — міряю).

Спробуйте зробити власноруч

Оскільки ареометр виготовлений зі скла, то він може несподівано розбитися. Але його дуже просто виготовити зі звичайної кулькової ручки та пластмасової пляшки (наприклад, від крапель для носу або очей). Як це зробити, ви можете дізнатися з мережі Інтернет.

Фізичне знання в техніці

Сьогодні все більшого поширення набувають цифрові ареометри (або густиноміри), які призначені для вимірювання густин не лише рідин, але й газів (рис. 100). Такі пристрої забезпечують швидкі і точні вимірювання, запобігають ризику роботи зі скляними ареометрами, дозволяють вимірювати густини у більш широкому діапазоні. Важливо, що результати вимірювань цифровими густиномірами можна пересилати на портативні і стаціонарні комп’ютери, що дозволяє створювати бази даних. Передові технології та висока якість таких приладів забезпечують їх максимальну надійність.

Подумайте і дайте відповідь

• 1. Як можна експериментально підтвердити, що тіла однакового об’єму, виготовлені з різних речовин, мають різні маси, і навпаки, при однаковій масі — різні об’єми? (для відповіді скористайтесь рис. 96, 97.)
• 2. Що називається: густиною речовини?
• 3. За якою формулою обчислюють густину речовини?
• 4. У яких одиницях вимірюється густина речовини?

Рис. 100. Сучасні цифрові ареометри (густиноміри)

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 17.

• 1. Як за допомогою таблиці густин речовин можна визначити вид речовини, з якої виготовлене тіло, без проведення хімічного аналізу.
• 2. Розміри цеглини 250x120x65 мм, маса цеглини 3,6 кг. Знайдіть її густину.

• 4. Обчисліть густину бджолиного меду, якщо у банку місткістю 3 л вміщується 4,5 кг меду.
• 5. Срібна столова ложка має масу 126 г і об’єм 12 см³. За цими даними обчисліть густину срібла. Користуючись табл. 9, перевірте одержаний результат.