Реферат на тему плотность вещества по физике 7 класс

Обновлено: 05.07.2024

Описание плотности жидкостей, газов и древесины, зависимости плотности от температуры. Анализ приборов, которые используются для измерения плотности вещества: пикнометра, ареометра и бура Качинского. Изучение биографии и изобретений физика Паскаля Блеза.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 12.02.2011
Размер файла 506,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

На тему: Плотность и единицы плотности

Плотность

Плотность -- скалярная физическая величина, определяемая для однородного вещества массой его единичного объёма. Для неоднородного вещества плотность в определённой точке вычисляется как предел отношения массы тела (m) к его объёму (V), когда объём стягивается к этой точке. Средняя плотность неоднородного вещества есть отношение .

Виды плотности и единицы измерения

Плотность измеряется в кг/м? в системе СИ и в г/см? в системе СГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

· истинную плотность, определяемую без учёта пустот;

· кажущуюся плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины порозности -- доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведет себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне. Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (с ~ 10 ?33 кг/м?) [ источник не указан 534 дня ] . Плотность межзвёздной среды порядка 10 ?21 кг/м?. Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды, равной 1000 кг/м?, а средняя плотность Земли равна 5520 кг/м?. Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 500 кг/м?), а плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ?10 18 кг/м?.

Плотности некоторых газов

Плотность газов и паров (0° С, 101325 Па), кг/м?

Водяной пар (100°С)

Плотности некоторых жидкостей

Плотность жидкостей, г/см?

Жидкий водород (?253°C)

Плотность некоторых пород древесины

Плотность древесины, г/см?

Измерение плотности

Для измерения плотности используются:

· Пикнометр -- прибор для измерения истинной плотности

· Ареометр (денсиметр, плотномер) -- измеритель плотности жидкостей.

· Бурик Качинского и бур Зайдельмана -- приборы для измерения плотности почвы.

Плотность с (ро) - это масса единицы объема.

Формула нахождения плотности

Плотность находится по формуле:

Для вычисления плотности газов можно пользоваться формулой:

где М -- молярная масса газа, Vm -- молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).

В Международной системе единиц (СИ) основная единица плотности - кг/м 3 , остальные (г/мл, кг/л, 1 т/м 3 ) - производные.

При 4 °С масса 1 мл воды равна 1 г, 1 л - 1 кг, 1 м 3 - 1 т.Следовательно, с(Н2О) = 1 г/мл = 1 кг/л = 1 т/м 3 (при 4 °С).

Равные объемы веществ с разной плотностью имеют разные массы. Например:

Соответственно, равные массы веществ, отличающихся плотностью, занимают разные объемы:

Паскаль Блез

фр. Blaise Pascal

Блез Паскаль (автор Филипп де Шампень)

математик, философ, литератор, физик

19 июня 1623(1623-06-19)

плотность пикнометр ареометр физик

Блез Паскаль родился в Клермоне 19 июня 1623 года. Вся семья Паскалей отличалась выдающимися способностями. Что касается самого Блеза, он с раннего детства обнаруживал признаки необыкновенного умственного развития.

В 1631 году, когда маленькому Паскалю было восемь лет, его отец переселился со всеми детьми в Париж, продав по тогдашнему обычаю свою должность и вложив значительную часть своего небольшого капитала в Отель де-Вилль.

Имея много свободного времени, Этьен Паскаль специально занялся умственным воспитанием сына. Он сам много занимался математикой и любил собирать у себя в доме математиков. Раз в неделю математики, примыкавшие к кружку Этьена Паскаля, собирались, чтобы читать сочинения, предлагать разные вопросы и задачи. С шестнадцатилетнего возраста Блез стал принимать деятельное участие в этих занятиях. В это же время Паскаль написал трактат о конических сечениях, то есть о кривых линиях, получающихся при пересечении конуса плоскостью, - таковы эллипс, парабола и гипербола.

Со времени изобретения Паскалем арифметической машины имя его стало известным не только во Франции, но и за ее пределами.

В 1643 году один из учеников Галилея, Торричелли предпринял опыты по подъему различных жидкостей в трубках и насосах. Торричелли вывел, что причиною подъема как воды, так и ртути является вес столба воздуха, давящего на открытую поверхность жидкости. Таким образом, был изобретен барометр и явилось очевидное доказательство весомости воздуха.

Опыты Торричелли, убедили молодого ученого в том, что есть возможность получить пустоту, если не абсолютную, то, по крайней мере, такую, в которой нет ни воздуха, ни паров воды. Зная, что воздух имеет вес, Паскаль решил объяснить явления, наблюдаемые в насосах и в трубках, действием этого веса.

15 ноября 1647 года Паскаль провел первый эксперимент. По мере подъема на гору Пюи-де-Дом ртуть понижалась в трубке. Этот и другие опыты окончательно убедили Паскаля в том, что явление подъема жидкостей в насосах и трубках обусловлено весом воздуха. Паскаль показал, что давление жидкости распространяется во все стороны равномерно и что из этого свойства жидкостей вытекают почти все остальные их механические свойства; затем - что и давление воздуха по способу своего распространения совершенно подобно давлению воды.

После смерти отца Паскаль, став неограниченным хозяином своего состояния, в течение некоторого времени жил светской жизнью.

Светские развлечения способствовали одному из математических открытий Паскаля. Некто кавалер де Мере, хороший знакомый ученого, страстно любил играть в кости. Он и поставил перед Паскалем и другими математиками две задачи. Первая: как узнать, сколько раз надо метать две кости в надежде получить наибольшее число очков, то есть двенадцать; другая: как распределить выигрыш между двумя игроками в случае неоконченной партии.

Первая задача сравнительно легка: надо определить, сколько может быть различных сочетаний очков; лишь одно из этих сочетаний благоприятно событию, все остальные неблагоприятны, и вероятность вычисляется очень просто. Вторая задача значительно труднее. Обе были решены одновременно в Тулузе математиком Ферма и в Париже Паскалем. По этому поводу в 1654 году между Паскалем и Ферма завязалась переписка, и, не будучи знакомы лично, они стали лучшими друзьями. Ферма решил обе задачи посредством придуманной им теории сочетаний. Решение Паскаля было значительно проще: он исходил из чисто арифметических соображений.

Работы над теорией вероятностей привели Паскаля к другому замечательному математическому открытию, он составил так называемый арифметический треугольник, позволяющий заменять многие весьма сложные алгебраические вычисления простейшими арифметическими действиями.

Подобные документы

Способы измерения плотности вещества. Единицы ее измерения, обозначение и формула. Плотность как физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему. Классифицирующий признак плотности. Ее измерение с помощью ареометра и плотметра.

презентация [307,3 K], добавлен 21.11.2011

Решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов, с различной массовой долей растворенного вещества. Измерение плотности веществ, оценка границ погрешностей. Установление зависимости плотности растворов от концентрации.

курсовая работа [922,0 K], добавлен 17.01.2014

Теории и методики измерения плотности горных пород способом гидростатического взвешивании. Метрологический контроль измерительного прибора. Плотность пород в естественном залегании. Определение плотности песчаника, гипса, аргиллита, гранита, алевролита.

лабораторная работа [401,7 K], добавлен 28.02.2016

Исходные данные и расчетные формулы для определения плотности твердых тел правильной формы. Средства измерений, их характеристики. Оценка границы относительной, абсолютной погрешностей результата измерения плотности по причине неровности поверхности тела.

лабораторная работа [26,9 K], добавлен 30.12.2010

Зависимость оптической плотности от концентрации вещества в растворе и толщины поглощающего слоя. Ознакомление с устройством и принципом работы спектрального прибора, его назначение; определение плотности и концентрации вещества на спектрофотометре.

лабораторная работа [34,1 K], добавлен 05.05.2011

Свойства объектов и методы измерения электронной плотности по упругому рассеянию. Экспериментальные методы исследования комптоновского рассеяния. Атомно-рассеивающий фактор, распределение радиальной электронной плотности в литии по комптоновским профилям.

дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.06.2011

Исследование устройства и принципов работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей. Абсолютная и относительная влажность воздуха, их отличительные особенности. Оценка преимуществ и недостатков гигрометра.

лабораторная работа [232,2 K], добавлен 09.05.2011

Любое физическое тело имеет некоторую массу. Определить массу тела можно с помощью весов — путем взвешивания. А также и более сложным способом — при взаимодействии двух тел, зная их скорости, и массу одного из них. Согласитесь, что первый способ — более легкий и практичный.

Тела имеют разные характеристики: разные размеры и формы, разные материалы, разные состояния и структуру (жидкие, твердые и газообразные), разные массы.

Сегодня мы познакомимся с такой характеристикой как плотность, она покажет и объяснит нам, как может различаться масса тел одинаковой формы и размера.

Опытное подтверждение

Рассмотрим опыт, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1. Взвешивание двух одинаковых тел, состоящих из разных веществ.

Возьмем два одинаковых цилиндра: они одинаковой формы и объема, но изготовлены из разных материалов.

Один сделан из алюминия, а другой из свинца. Поместим их на разные чаши весов.

В итоге, мы увидим, что масса цилиндра из алюминия будет почти в 4 раза меньше массы цилиндра из свинца.

Тела, имеющие равные объемы, но состоящие из разных веществ, имеют разные массы.

На рисунке изображены 3 тела массой 100 г: лед, железо и золото.

Рисунок 2. Тела одинаковой массы, но состоящие из разных веществ.

Здесь представлены тела одинаковой массы, но взгляните на их объем. Объем льда будет почти в 8,5 раз больше объема куска железа той же массы. А объем золота будет почти в 3 раза меньше объема железа.

Тела с равными массами, но состоящие из разных веществ, имеют разные объемы.

Определение плотности вещества

Вышерассмотренные свойства веществ, из которых состоят тела, объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность.

Рассмотрим два тела объемом $1 м^3$ каждое. Если они будут состоять из разных веществ, то их массы тоже будут разными.

Итак, алюминий такого объема будет иметь массу 2700 кг, а свинец такого же объема ( $1 м^3$) будет имеет массу 11 300 кг.

На рисунке 3 приведены другие примеры тел равного объема, но состоящих из разных веществ.

Рисунок 3. Тела равного объема, состоящие из разных веществ.

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме $1 м^3$ (или $1 см^3$). Чтобы найти плотность вещества, нужно массу тела разделить на его объем.

Плотность — это физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему:

$$плотность = \frac$$

или

$$\rho = \frac$$

где $\rho$ (“ро”) — плотность вещества, $m$ — масса тела, $V$ — объем тела.

Единицы измерения плотности

В СИ плотность вещества измеряется в килограммах на кубический метр ($1 \frac$).

Также часто используется другая единица измерения — граммы на кубический сантиметр ($1 \frac$) (рисунок 4).

Рисунок 4. Плотности различных веществ в $\frac$.

Иногда нам потребуется переводить плотность веществ, выраженную в $\frac$ в $ \frac$.

Давайте выразим плотность мрамора ($2700 \frac$) в $\frac$:

Таблицы плотности некоторых тел и веществ

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях различна.

Например, плотность воды составляет $1000 \frac$, льда $900 \frac$, водяного пара $0,590 \frac$ (рисунок 5).

Рисунок 5. Плотности одного вещества в разных агрегатных состояниях.

Плотности различных твердых тел

Твердое тело$\rho, \frac$$\rho, \frac$Твердое тело$\rho, \frac$$\rho, \frac$
Осмий22 60022,6Мрамор27002,7
Иридий22 40022,4Стекло25002,5
Платина21 50021,5Фарфор23002,3
Золото19 30019,3Бетон23002,3
Свинец11 30011,3Кирпич18001,8
Серебро10 50010,5Сахар16001,6
Медь89008,9Оргстекло12001,2
Латунь85008,5Капрон11001,1
Сталь, железо78007,8Полиэтилен9200,92
Олово73007,3Парафин9000,90
Цинк71007,1Лед9000,90
Чугун70007,0Дуб сухой7000,70
Корунд40004,0Сосна сухая4000,40
Алюминий27002,7Пробка2400,24
Таблица 1

Плотности различных жидкостей

Жидкость$\rho, \frac$$\rho, \frac$Жидкость$\rho, \frac$$\rho, \frac$
Ртуть13 60013,60Керосин8000,80
Серная кислота18001,80Спирт8000,80
Мед13501,35Нефть8000,80
Вода морская10301,03Ацетон7900,79
Молоко цельное10301,03Эфир7100,41
Вода чистая10001,00Бензин7100,71
Масло подсолнечное9300,93Жидкое олово (при $400^$)68006,80
Масло машинное9000,90Жидкий воздух (при $-194^$)8600,86
Таблица 2

Плотности различных газов

Газ$\rho, \frac$$\rho, \frac$Газ$\rho, \frac$$\rho, \frac$
Хлор3,2100,00321Угарный газ1,2500,00125
Углекислый газ1,9800,00198Природный газ0,8000,0008
Кислород1,4300,00143Водяной пар (при $100^$)0,5900,00059
Воздух (при $0^C$1,2900,00129Гелий0,1800,00018
Азот1,2500,00125Водород0,0900,00009
Таблица 3

Примеры расчета плотности вещества

1. В таблице 1 указана плотность сахара — $1600 \frac$. Что это значит? Какой здесь физический смысл?

Значение плотности показывает нам, какое количество вещества (его масса) будет находиться в объеме $1 м^3$. Итак, это означает, что масса сахара объемом $1 м^3$ будет равна $1600 кг$.

2. Канистра объемом 30 л наполнена бензином. Масса полной канистры составляет 21,3 кг. Рассчитайте плотность бензина.

Переведем литры в кубические метры ($1 л = 0,001 м^3$):

$30 \cdot 0,001 = 0,03 м^3$.

Дано:
$V = 30 л$
$m = 21,3 кг$

Найти:
$\rho -?$

Показать решение и ответ

Решение:

По определению плотности: $\rho = \frac$

Если мы сравним полученное значение с табличным, то получим подтверждение, что задача решена верно.

Ответ: $\rho = 710 \frac$.

3. Деревянный брусок из березы имеет следующие размеры: длину 3 м, высоту 10 см, и ширину 50 см. Масса бруска составляет 75 кг. Найдите плотность березы.

Дано:
$а = 3 м$
$b = 10 см$
$c = 50 см$
$m = 75 кг$

Найти:
$\rho -?$

Показать решение и ответ

Решение:
Найдем объем бруска:
$V = a \cdot b \cdot c = 3 м \cdot 0,1 м \cdot 0,5 м = 0,15 м^3$.

Известно, что масса тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого это тело состоит. Например, если изготовить цилиндр точно таких же размеров из алюминия, то его масса будет меньше массы эталона.


И наоборот, можно найти тела одинаковой массы, но это вовсе не будет означать, что их объемы будут равны.


Это объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность. То есть, в более плотном теле, в единице объёма находится больше частиц, чем в том же объеме менее плотного тела.


Плотность позволяет узнать, чему равна масса данного вещества объемом в один кубический метр. Например, 1 м 3 чугуна имеет массу 7 т (то есть, 7 000 кг). А 1 м 3 древесины дуба имеет массу 7 ц (то есть, 700 кг).


Рассмотрим простой пример. Глыба льда имеет массу 1800 кг, а её объём составляет 2 м 3 . Можно ли, исходя из этих данных, найти плотность льда?


Итак, плотность – это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму. Плотность обозначается греческой буквой ρ (ро).

Так как масса в системе СИ измеряется в кг, а объём – в м 3 , единицей измерения плотности в системе СИ является килограмм на метр кубический.

Иногда используют и другие единицы измерения – это грамм на сантиметр кубический (г/см 3 ). Возникает вопрос, как перевести кг/м 3 в г/см 3 . Известно, что в одном метре сто сантиметров. Это не означает, что кубический метр равен ста кубическим сантиметрам. Из математики известно, как найти объем куба или прямоугольного параллелепипеда: необходимо длину умножить на ширину и умножить на высоту. То есть, объём нашего куба ребром в 1 м будет равен одному кубическому метру. А теперь, заменим метры на сантиметры: таким образом, получается куб размером сто на сто на сто сантиметров. Если определить объем этого куба, то получится миллион кубических сантиметров. Следовательно, один кубический сантиметр в миллион раз меньше кубического метра. Но килограмм в тысячу раз больше грамма. Таким образом, один грамм на сантиметр кубический равен тысяче килограммов на метр кубический.


Необходимо отметить, что плотность одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях различна.


Например, плотность ртути в твердом состоянии составляет 14 200 кг/м 3 , а в жидком – 13 600 кг/м 3 . А вот плотность паров ртути составляет менее 20 мг/м 3 .

Итак, в твердом состоянии вещества наиболее плотные, при переходе в жидкое состояние их плотность уменьшается, ну а при переходе в газообразное состояние плотность уменьшается в сотни и тысячи раз.

Исключение из этого правила – это вода. Плотность льда равна 900 кг/м 3 . Плотность воды составляет 1 000 кг/м 3 .


Приведем еще один интересный пример: это плотность планет Солнечной системы. Это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун называют планетами-гигантами. Действительно, эти планеты в сотни раз превосходят размеры Земли. Но вот их плотность довольно мала, потому что они в основном состоят из водорода и гелия, находящихся в газообразном и жидком состоянии. Например, плотность Сатурна меньше плотности воды. Поэтому, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать.

Другие четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс называются планетами земной группы. Эти планеты состоят из твердых веществ, поэтому, их плотность в пять-шесть раз превышает плотность планет гигантов.

1. Все тела притягиваются друг к другу. Это – явление гравитации (явление всемирного тяготения). Гравитационное притяжение тел проявляется тем заметнее, чем больше их масса.

2. Масса тела является мерой инертности тела: чем больше масса, тем меньше изменяется скорость тела при одном и том же воздействии на него. Массу тела можно измерить взвешиванием.

масса тела

3. Весы – прибор для измерения массы тел. Действие рычажных весов основано на сравнении гравитационного притяжения взвешиваемого тела и гравитационного притяжения гирь к Земле.

4. Единица массы в СИ – 1 кг (один килограмм). Это масса единственной в мире гири – международного эталона килограмма.

5. Скорость никакого тела нельзя изменить мгновенно; для этого необходимо некоторое время. Свойство тел требовать некоторого времени для изменения своей скорости называют инертностью тел.

6. Свойство инертности может быть использовано для измерения массы какого-либо тела при помощи метода взаимодействия с другим телом известной массы.

Масса тела

Плотность вещества

8. Частное от деления массы любого вещества на его объём – величина постоянная, называемая плотностью вещества. Единица для измерения плотности – 1 кг/м³. Числовое значение плотности вещества показывает массу единицы объёма этого вещества.


9. Средняя плотность вещества – физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму. Если тело однородное (состоит из одного вещества), то средняя плотность тела равна плотности его вещества.

10. Плотность веществ зависит от их состояния и температуры. При переходе в газообразное состояние плотность всех веществ уменьшается. При переходе из твёрдого состояния в жидкое плотность большинства веществ также уменьшается. Исключение: вода и лёд.

11. Плотность веществ зависит от атмосферного давления (строго говоря, от давления всех тел, включая атмосферный воздух). При увеличении давления плотность всех веществ возрастает.

масса и плотность

Проект по физике

Физика - наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у нас большой интерес к познанию окружающего мира и самих себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, например, объем тела и его плотность.

Плотность как физическая величина.

Тела, изготовленные из различных веществ, при одинаковой массе имеют разные объемы. Железный брус массой 1 т имеет объем 0,13 м 3 , а лед массой 1 т – объем 1,1 м 3 , т.е. почти в 9 раз больше. Из этих примеров можно сделать и такой вывод, что тела объемом 1 м 3 каждое, изготовленные из различных веществ, имеют разные массы. Железо объемом 1м 3 имеет массу 7800 кг, а лед того же объема – 900 кг, т.е. почти в 9 раз меньше. Это различие объясняется тем, что различные вещества имеют разную плотность. Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме 1 м 3 . Плотность – физическая величина, характеризующая свойство тел равного объема иметь разную массу. Чтобы определить плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем. Следовательно, плотность есть физическая величина, равная отношению массы тела к его объему.

Единицей плотности вещества является 1 кг/м 3 . Это плотность однородного вещества, масса которого равна 1 кг при объеме 1 м 3 .

Методы измерения плотности тела.

Как рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический.

Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Мы нашли информацию и привели примеры.

Теперь решим несколько задач для того чтобы закрепить тему .

1.Найдите плотность молока, если 206 г молока занимают объем 200 см 3 ?



2. Определите объем кирпича, если его масса 5 кг?

3. Определите массу стальной детали объёмом 120 см 3


4 .Размеры двух прямоугольных плиток одинаковы. Какая из них имеет большую массу, если одна плитка чугунная, другая — стальная?

Решение: Из таблицы плотности веществ определим, что плотность чугуна ( ρ2 = 7000 кг/м 3 ) меньше плотности стали ( ρ1 = 7800 кг/м 3 ). Следовательно, в единице объема чугуна содержится меньшая масса, чем в единице объема стали, так как чем меньше плотность вещества, тем меньше его масса, если объемы тел одинаковы.

Вывод: Одной из важнейших характеристик вещества является – плотность. Плотность – физическая величина, которая выражается числом и характеризует зависимость массы тела от вещества, равна отношению массы тела в единице объема

Читайте также: