Что вы знаете об истинной и средней плотности материала кратко

Обновлено: 08.07.2024

Плотностью называют физическую величину, определяемую для однородного вещества его массой в единице объема. Для неоднородного вещества, плотность r его в определенной точке есть предел отношения массы m к объему V при объеме, стремящимся к этой точке:

r = lim m ¤ V при V ® 0.

Для характеристики макроструктуры материала с учетом наличия газовой фазы используют термин “средняя плотность”, обозначаемый символом rm. Средняя плотность всегда меньше истинной, т.к. на одну и ту же единицу массы приходится больший объем (rm rам-кр.стр. > rам.структуры или rкристалла > rситалла > rстекла.

Если рассматривать различные агрегатные состояния одного и того же соединения, то можно заметить:

rтв.тела > rжидк. > rгаза,

что вполне отвечает вышеизложенному положению. Исключение составляют лишь чугун и вода, у которых плотность в жидком состоянии больше плотности твердого тела.

Истинная плотность (прежнее название – удельный вес) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот. Определяют по формуле ? = m / V, где m – масса материала, кг; V – абсолютный объем, занимаемый материалом (без пор и пустот), м 3 . Истинная плотность жидкостей и материалов, полученных из расплавленных масс (металла, стекла, а также гранита, мрамора и других подобных горных пород), практически соответствует их плотности в естественном состоянии, а пористых материалов – приводится к абсолютно плотному состоянию искусственным путем.

Истинная плотность – свойство, которое контролируются только при геологической разведке с подземными сетями.

Для горных пород, служащих сырьем при производстве облицовочных материалов, не имеет решающего значения при их оценке. Однако этот показатель позволяет косвенно выявить другие свойства камня, например вычислить его пористость.

Плотность различных материалов

Истинную плотность р, кг/м 3 , вычисляют по формуле

где m – навеска порошка, высушенного до постоянной массы, г; m₁ – масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m₂— то же, с навеской и дистиллированной водой после удаления пузырьков воздуха, г; р„ – истинная плотность воды: р_в = 1 г/см 3 .

Средняя плотность ? (прежнее название – объемная масса) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Определяется по формуле ? = m / V₁, где m – масса материала, кг; V₁ – объем материала в естественном состоянии, м 3 . Средняя плотность металла и стекла практически равна их истинной плотности, у большинства строительных материалов она, как правило, меньше (из-за наличия пор).

Для каждого материала стандарты устанавливают значение влажности, при котором вычисляют среднюю плотность, необходимую для расчета пористости, теплопроводности и теплоемкости материалов, определения стоимости их перевозок и расчета прочности конструкций с учетом их собственной массы.

Истинная и средняя плотности широко используемых материалов показаны в табл. 1.

Средняя плотность – физическое свойство облицовочного камня, используемое обычно при его общей характеристике. Этим показателем пользуются при вычислении массы изделий из камня по их объему или при определении объема, когда известна масса изделий. Кроме того, используя среднюю плотность, определяют пористость камня и некоторые другие показатели. Особенно важное значение имеет это свойство для горных пород, используемых при производстве стеновых материалов, где значение этого показателя не должно превышать 2100 кг/м 3 .

Для определения средней плотности берут пять образцов кубической формы с размером ребра 40—50 мм или цилиндры диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц и высушивают до постоянной массы, после чего взвешивают на настольных (гирных) или циферблатных весах. Затем измеряют размеры кубов или цилиндров камня и вычисляют объемы образцов.

Среднюю плотность каждого образца вычисляют по формуле, приведенной в § 2. Средняя плотность горной породы будет средним арифметическим результатом определения этой характеристики для пяти образцов. Значения средней плотности у наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Среднюю плотность сыпучих (рыхлых) материалов (цемента, извести, песка, гравия, щебня) называют насыпной средней плотностью (прежнее название – насыпная объемная масса). В объем сыпучих материалов включают не только объем пор в самом материале, но и пустот между зернами или кусками материала.

Таблица 1. Плотность материалов в воздушно-сухом состоянии

Примечание. Для сыпучих (рыхлых) материалов: песка, цемента, гравия приведена насыпная средняя плотность.

Истинная плотность ρ– это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот.

ρ =m/V_a г/см 3 (кг/м 3 )

m – масса материала, г

V_a – абсолютный объем, см 3

Определение истинной пористости производится с помощью объемометров или стеклянного мерного цилиндра.

Истинная плотность большинства стройматериалов >1 (за единицу условно принимают массу 1 г/см 3 воды при температуре 4 °С); исключение составляют лаки, олифы, некоторые пластмассы.

ρ= 2,2— 3,3 г/см 3 для каменных материалов (горных пород)

ρ = 0,9—1,6 г/см 3 для органических материалов (дерево, битумы, дегти, пеки, оли‑

фа, лаки, пластмассы)

ρ = 7,25—7,85г/см 3 для черных металлов (чугун сталь)

^ Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами)

ρ₀ = m/V_е г/см 3 (кг/м 3 )

m – масса материала, г

V_е – объем материала в естественном состоянии (с порами и пустотами), см 3

Среднюю плотность рыхлых материалов (песка, щебня) определяют без вычета пустот между их частицами и называют насыпной плотностью ρ_н.

Плотность материала по отношению к плотности воды – относительная плотность d
ρ₀ 3 .

ρ₀ = ρ для абсолют‑

но плотных материалов (стекло, сталь, битум, Ме и жидкие материалы) Среднюю плотность необходима при расчетах прочности (устойчивости) строительных конструкций, для подсчетов при перевозках материалов. В отличие от истинной плот‑

ности средняя плотность различных строительных материалов колеблет‑

ся в очень широких пределах: от 20 кг/м 3 у некоторых легчайших теплоизоляционных материалов до 7850 кг/м 3 у сталей. Увеличение влажности материала повышает его среднюю плотность. Кирпич глиняный 1800-2400 кг/м 3 Дуб 700-900 кг/м 3 Бетон обычный 1800-2400 кг/м 3

2. Насыпная плотность и плотность зёрен сыпучих материалов.

Насыпная плотность, это отношение массы к занимаемому объему. Учитывается и пространство между зёрнами заполнителя. Эта характеристика достаточно важна при расчёте состава бетона. Как же определить насыпную плотность? Для этого заполнитель с высоты в сто миллиметров насыпают в мерный сосуд. Перед выполнением этой операции сосуд взвешивается. Засыпается заполнитель до образования конуса над сосудом. После чего конус необходимо срезать, при помощи линейки, и сосуд взвешивается. Насыпная плотность заполнителя высчитывается по простой формуле: Pн = (m2 – m1)/V, где m2 – масса сосуда с заполнителем, m1 – масса этого же сосуда без заполнителя, V – вместимость мерного сосуда.

Насыпную плотность, когда масса материала в единице объема находится в насыпном состоянии (в насыпной объем включены межзерновые пустоты);

r_н – насыпная плотность, г/см 3 ;

m_н – насыпная масса материала, г;

V_н – насыпной объем, см 3 .

Насыпную плотность определяют как в рыхлонасыпном состоянии, так и в уплотненном. В первом случае материал засыпается в сосуд с определенной высоты, во втором – уплотняется на виброплощадке (30-60 сек).

Насыпная плотность - это плотность в не уплотненном состоянии. При уплотнении (трамбовки) сыпучего материала, его плотность увеличивается и перестает быть насыпной. Отвал щебня, или двадцать кубов песка в кузове самосвала - все они находятся в не уплотненном состоянии и обладают свою насыпную плотность. Она учитывает как объем самих частиц материала (песчинок или отдельных камней гравия), так и пространство между ними, так что насыпная плотность меньше, чем плотность обычная.

Насыпная плотность сыпучих материалов р_п определяется отношением массы m_d к единице объема просушенного, свободно насыпанного материала V_н.
Насыпную плотность определяют по формуле (г/см 3 , кг/м 3 , т/м 3 )

где: m_d—масса просушенного материала в мерном сосуде, г, кг, т; V_d - объем мерного сосуда, см 3 , м 3 .
Для определения насыпной плотности материал насыпают в тару с помощью специальной воронки, наклонного лотка или совка. Расстояние от насыпающего приспособления до верхней кромки сосуда должно быть 50-100 мм. Насыпную плотность сыпучих (рыхлых) материалов (песок, цемент, гравий) определяют вместе с пустотами между их частицами. Показатель средней насыпной плотности увеличивается с повышением влажности материала.

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.
Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю [1] , или, записывая кратко, " width="" height="" />
. При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Содержание

Виды плотности и единицы измерения

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

истинную плотность, определяемую без учёта пустот; , рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Формула нахождения плотности

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

$\rho = \frac<m></p> <p>,$

Плотность тела в точке записывается как ," width="" height="" />
тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт 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 относительно этого числа.

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.

Диапазон плотностей в природе

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.

Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10 −31 ÷5·10 −31 кг/м³) [2] .
Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10 −23 ÷10 −21 кг/м³.
Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды.
Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше, чем у Солнца, из-за того, что их радиус в сотни раз больше.
Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³. при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
Плотность пресной воды составляет 1000 кг/м³. имеет плотность 2600 кг/м³.
Плотность железа равна 7874 кг/м³.
Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 587 кг/м³).
Плотность атомных ядер приблизительно равна 2·10 17 кг/м³.
Плотность белых карликов составляет 10 8 ÷10 12 кг/м³.
Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ÷10 18 кг/м³.
Теоретически верхнюю границу представляет планковская плотность (современная физика оценивает её в 5,1·10 96 кг/м³, хотя не исключено, что она очень сильно завышена).

Плотности астрономических объектов

Средние плотности планет Солнечной системы и Солнца:

Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли ~10 −21 ÷10 −20 кг/м³.
Плотность межзвёздной среды ~10 −23 ÷10 −21 кг/м³.
Плотность межгалактической среды от 2×10 −34 до 5×10 −34 кг/м³.
Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
Плотность белых карликов 10 8 ÷10 12 кг/м³
Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ÷10 18 кг/м³.
Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры
- у чёрной дыры с массой порядка солнечной превышает ядерную плотность,
- у сверхмассивной чёрной дыры с массой в 10 9 солнечных масс (существование таких чёрных дыр подозревается в квазарах) оставляет около 20 кг/м³,
- у сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики может быть 0,2 кг/м³.
Плотности некоторых газов

Плотности некоторых жидкостей

Плотность некоторых пород древесины

Измерение плотности

Для измерения плотности используются:
См. также

Примечания
1. ↑ Подразумевается также, что область стягивается к точке, то есть, не только ее объем стремится к нулю (что могло бы быть не только при стягивании области к точке, но, например, к отрезку), но также стремится к нулю и ее диаметр (максимальный линейный размер).
2. ↑Агекян Т. А. Расширение Вселенной. Модель Вселенной. // Звёзды, галактики, Метагалактика / Под ред. А. Б. Васильева. — 3-е изд. — М .: Наука, 1982. — С. 249. — 416 с.
3. ↑ (англ.) Planetary Fact Sheet
4. ↑ (англ.) Sun Fact Sheet
Ссылки

Источники
- Физические величины по алфавиту
- Плотность
Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Плотность" в других словарях:

ПЛОТНОСТЬ — ПЛОТНОСТЬ, плотности, жен. 1. только ед. отвлеч. сущ. к плотный. Плотность населения. Плотность ткани. Плотность воздуха. Плотность огня (воен.). 2. Масса какого нибудь тела, заключенная в единице его объема (физ.). За единицу плотности… … Толковый словарь Ушакова

ПЛОТНОСТЬ — (r), масса единицы объема вещества. В СИ единица плотности 1 кг/м3. Отношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды). Малой плотностью… … Современная энциклопедия

ПЛОТНОСТЬ — (обозначение r) отношение массы к объему для данного вещества, обычно выражаемое в единицах СИ как килограммы на кубический метр (кг/м 1). Эта величина является показателем концентрации частиц в материале. Плотность твердого или жидкого вещества… … Научно-технический энциклопедический словарь

плотность — густота, концентрация; массивность, тесность, коренастость, тучность, насыщенность, кряжистость, компактность, уплотненность, кучность Словарь русских синонимов. плотность компактность Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М … Словарь синонимов

плотность — (density) – это отношение массы тела к его объему. Выражается в кг/дм3 или в кг/м3. Объем зависит от температуры (в большой степени) и давления (в небольшой степени), следовательно, вязкость тоже зависит от этих параметров. С ростом температуры и … Автомобильный словарь

Плотность — (r), масса единицы объема вещества. В СИ единица плотности 1 кг/м3. Отношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды). Малой плотностью… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Плотность — – характеристика вещества, определяемая отношением массы вещества, заключенной в некотором объеме, к величине этого объема. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург 2002] Плотность – масса единичного объема … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ПЛОТНОСТЬ — (1) вещества (объёмная) одна из основных физ. характеристик вещества, в нормальных условиях численно равная отношению массы т однородного тела к его объёму V, обозначается р. В СИ выражается в кг/м3. П. вещества растёт с увеличением давления и,… … Большая политехническая энциклопедия

ПЛОТНОСТЬ — (?) масса единичного объема вещества. Величина, обратная удельному объему. Отношение плотности двух веществ называют относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды) … Большой Энциклопедический словарь

ПЛОТНОСТЬ — (r), величина, определяемая для однородного в ва его массой в единице объёма. П. неоднородного в ва в определённой точке предел отношения массы т тела к его объёму V, когда объём стягивается к этой точке. Средняя П. неоднородного тела также есть… … Физическая энциклопедия

ПЛОТНОСТЬ — (Density) масса данного тела, заключенная в единице объема. За единицу плотности принимается плотность воды при 4° Цельсия. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

Читайте также:

Что вы знаете об истинной и средней плотности материала кратко

Содержание

Виды плотности и единицы измерения

Формула нахождения плотности

Зависимость плотности от температуры

Диапазон плотностей в природе

Плотности астрономических объектов

Плотности некоторых газов

Плотности некоторых жидкостей

Плотность некоторых пород древесины

Измерение плотности

См. также

Примечания

Ссылки

Источники

Полезное

Смотреть что такое "Плотность" в других словарях: