צפיפות יחסית: חישוב, דוגמאות, תרגילים - גוּפָנִי - 2025

הצפיפות היחסית היא יחס הממדים בין הצפיפות של חומר והפניה שהוא בדרך כלל מים 4 ° C (39.2 ° F) עבור נוזלים ומוצקים, בעוד שעבור גזי האוויר יבש משמש.

בחלק מהטקסטים זה נקרא גם כוח משיכה ספציפי (תרגום מילולי של כוח הכבידה הספציפי באנגלית), אך זהו אותו מושג. שני הצפיפות חייבים להיות באותה מערכת של יחידות ונמדדו בתנאים שווים של לחץ וטמפרטורה.

לחפצים צפים יש צפיפות יחסית נמוכה יותר מאשר מים. מקור: PIxabay.

צפיפות יחסית מחושבת באופן מתמטי באופן הבא:

למרות שהצפיפות של חומר כלשהו תלויה בתנאי הלחץ והטמפרטורה בהם הוא נמדד, במיוחד כשמדובר בגזים, הצפיפות היחסית היא מושג שימושי מאוד לאפיון מהיר של חומרים מגוונים.

ניתן לראות זאת מיד, משום שצפיפות המים הוא כ 1 גרם לכל סנטימטר מעוקב: 1 גר '/ סמ"ק או 1000 ק"ג / מ' ³ , בלחץ אטמוספרי וב מגוון טוב של טמפרטורות (בין 0 ל 15 º צלזיוס) .

נותן את הצפיפות היחסית של חומר ידוע מיד כמה הוא קל או כבד לעומת מים, החומר האוניברסאלי.

בנוסף, הצפיפות היחסית היא ערך שקל לזכור מכיוון שהוא נמדד במספרים קטנים וקלים לטיפול, כפי שניתן לראות בסעיף הבא, בו מוזכרים ערכי הצפיפות היחסית של חומרים ידועים.

דוגמאות

הצפיפות היחסית של מים היא כמובן 1, שכן כאמור בהתחלה, זהו תקן ההתייחסות לנוזלים ומוצקים. לנוזלים כמו קפה, חלב או משקאות קלים יש צפיפות יחסית קרוב לזה של מים.

באשר לשמנים, אין ערך צפיפות יחסי יחיד החל על כולם, מכיוון שזה תלוי במקורם, בהרכבם ובעיבודם. מרבית הצפיפות היחסית לשמנים נמצאים בטווח שבין 0.7 ל- 0.95.

גזים קלים בהרבה, ולכן ביישומים רבים ההתייחסות אליו היא הצפיפות של האוויר, באופן שהצפיפות היחסית מצביעה על מידת השוואה בין גז קל או כבד לאוויר. בהשוואה למים, צפיפות האוויר יחסית היא 0.0013.

בואו נסתכל על כמה ערכי צפיפות יחסית של חומרים וחומרים ידועים.

צפיפות יחסית של כמה חומרים ידועים

- גוף האדם: 1.07.

- מרקורי: 13.6.

- גליצרין: 1.26.

- בנזין: 0.68.

- מי ים: 1,025.

- פלדה: 7.8.

- עץ: 0.5.

- קרח: 0.92.

ערך הצפיפות היחסי מספק מידע מיידי אם חומר או חומר צפים במים או שופכים להפך.

לאור זאת, שכבת שמן תישאר על גבי שכבת מים, מכיוון שכמעט לכל השמנים יש כוח משיכה ספציפי נמוך יותר מנוזל זה. קוביית עץ במים עשויה להוציא ממנו חלק, ממש כמו קרח.

הבדל בצפיפות מוחלטת

הצפיפות המוחלטת היא המנה בין המסה של חומר לנפח שהוא תופס. מכיוון שהנפח בתורו תלוי בטמפרטורה (כאשר החימום מתרחב מרבית החומרים) ולחץ, הצפיפות בתורו תלויה בשני כמויות אלה. מבחינה מתמטית יש לנו:

כאשר ρ הוא הצפיפות, שהיחידות במערכת הבינלאומית הן Kg / m ³ , m הוא המסה ו- V הוא הנפח.

בשל הקשר שיש לנפח עם הטמפרטורה והלחץ, ערכי הצפיפות המופיעים בטבלאות נקבעים בדרך כלל בלחץ אטמוספרי ובטווחי טמפרטורה מסוימים.

לכן, בתנאים נורמליים עבור גזים: 1 אוירת לחץ 0º C של טמפרטורה, צפיפות האוויר נקבעת 1293 ק"ג / מ ' ³ .

למרות שערכו חווה וריאציות אלה, מדובר בכמות מתאימה מאוד לקביעת התנהגותם של חומרים, במיוחד במדיות הנחשבות רצופות.

ההבדל בצפיפות יחסית הוא שלצפיפות מוחלטת יש ממדים, ובמקרה זה ערכיה תלויים במערכת היחידות שנבחרה. באופן זה צפיפות המים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס היא:

ρ _מים = 1 g / ס"מ ³ = 1000 ק"ג / מ ³ = 1.94 שבלול / ft ³

תרגילים שנפתרו

-תרגיל 1

מצא את הנפח תפוס על ידי 16 גרם שמן שכובד הכוח הספציפי שלו הוא 0.8.

פִּתָרוֹן

ראשית נמצא את _שמן הצפיפות המוחלט של שמן. מציין את הצפיפות היחסית שלו כ- s _, יש לנו:

_שמן ρ = 0.8 x צפיפות מים

לצפיפות המים, ישמש בערך הנקוב בסעיף הקודם. כאשר ידוע הצפיפות היחסית, הצפיפות המוחלטת מתאוששת מייד על ידי הכפלת ערך זה בצפיפות המים. כך:

צפיפות חומר = צפיפות יחסית x צפיפות מים (בתנאים רגילים).

לכן עבור השמן בדוגמה זו:

_שמן ρ = 0.8 x 1 גרם / ס"מ ³ = 0.8 גרם / ס"מ ³

מכיוון שהצפיפות היא כמות בין המסה m לנפח V, היא תהיה כדלקמן:

- תרגיל 2

לסלע יש כוח משיכה ספציפי של 2.32 ונפח של 1.42 על 10 ^-4 מ ' ³ . מצא את משקל הסלע ביחידות המערכת הבינלאומית ובמערכת הטכנית.

פִּתָרוֹן

ערך צפיפות המים ישמש כ 1000 ק"ג / מ " ³ :

ρ _רוק = 2.32 x 1000 ק"ג / מ ³ = 2.32 x 10 ³ ק"ג / מ ' ³

מ 'הסלע של הסלע הוא בקילוגרמים:

המשקל ביחידות של המערכת הטכנית הוא 0.33 ק"ג. אם הוא מועדף במערכת הבינלאומית, אז היחידה היא ניוטון, שעבורה מכפילים את המסה בערך g, תאוצה של כוח הכבידה.

- תרגיל 3

פיקניקטר הוא מיכל איתו ניתן לקבוע את הצפיפות היחסית של חומר בטמפרטורה מסוימת.

פיקניקומטר. מקור: Wikipedia.org.

כדי לקבוע את צפיפות הנוזל הלא ידוע במעבדה, נוהל זה פעל:

- פיקניקומטר הריק נשקל והקריאה הייתה 26.038 גרם

ואז הפיקנומטר היה מלא במים בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס (צפיפות מים 0.99823 גרם / סמ"ק) ומשקלו, וקבל ערך של 35.966 גרם.

- לבסוף, שקל הפיקנומטר הממולא בנוזל הלא ידוע והקריאה שהתקבלה הייתה 37,791 גרם.

הוא מתבקש להסיק ביטוי לחישוב צפיפות הנוזל ולהחיל אותו על הנתונים שהתקבלו.

פִּתָרוֹן

המסה של המים וגם של הנוזל נקבעת על ידי הפחתת קריאת הפיקנומטר המלאה מהפנימומטר הריק:

מסה _H2O = 35.966 גרם - 26.038 גרם = 9.928 גרם; מסת _נוזלים = 37.791 גרם - 26.038 גרם = 11.753 גרם

לבסוף הוא מחליף בביטוי שהוסק:

_נוזל ρ = (11.753 גרם / 9.928 גרם). 0.99823 גרם / סמ"ק = 1.182 גרם / סמ"ק.

הפניות

1. אנציקלופדיה בריטניקה. כוח משיכה ספציפי. התאושש מ: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. פיזיקה: עקרונות עם יישומים. 6 ^th .. אד פרנטיס הול.
3. Mott, R. 2006. מכניקת נוזלים. רביעי. מַהֲדוּרָה. פירסון חינוך. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. הערות על פיזיקה כללית. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. מכניקת נוזלים. המהדורה החמישית. מק גריי היל. 17-18.