- Przykłady
- Względna gęstość niektórych znanych substancji
- Różnica z gęstością absolutną
- Rozwiązane ćwiczenia
- -Ćwiczenie 1
- Rozwiązanie
- -Ćwiczenie 2
- Rozwiązanie
- -Ćwiczenie 3
- Rozwiązanie
- Bibliografia
Gęstość względna jest bezwymiarową zależność między gęstością i substancji odniesienia, która jest zwykle wodą w 4 ° C (39,2 ° F) do cieczy i ciał stałych, a w przypadku gazów stosuje się suche powietrze.
W niektórych tekstach jest również nazywany ciężarem właściwym (dosłowne tłumaczenie ciężaru właściwego na język angielski), ale jest to ta sama koncepcja. Obie gęstości muszą znajdować się w tym samym układzie jednostek i zostały zmierzone w jednakowych warunkach ciśnienia i temperatury.

Pływające obiekty mają mniejszą gęstość względną niż woda. Źródło: PIxabay.
Gęstość względną oblicza się matematycznie w następujący sposób:
Chociaż gęstość dowolnej substancji zależy od warunków ciśnienia i temperatury, w których jest mierzona, zwłaszcza w przypadku gazów, gęstość względna jest bardzo użyteczną koncepcją do szybkiego scharakteryzowania różnych materiałów.
Można natychmiast widoczny, ponieważ gęstość wody wynosi około 1 grama na centymetr sześcienny każdy 1 g / ml i 1000 kg / m 3 , pod ciśnieniem atmosferycznym, w zakresie temperatur, dobra (od 0 do 15 ° C) .
Podając względną gęstość substancji od razu wiadomo, jak lekka lub ciężka jest w stosunku do wody, substancji uniwersalnej.
Ponadto gęstość względna jest wartością łatwą do zapamiętania, ponieważ mierzy się ją małymi i łatwymi w obsłudze liczbami, jak zostanie to przedstawione w następnej sekcji, w której wspomina się o wartościach gęstości względnych dla niektórych znanych substancji.
Przykłady
Względna gęstość wody wynosi oczywiście 1, ponieważ jak wspomniano na początku, jest to wzorzec odniesienia dla cieczy i ciał stałych. Płyny, takie jak kawa, mleko lub napoje bezalkoholowe, mają względną gęstość bardzo zbliżoną do wody.
Jeśli chodzi o oleje, nie ma jednej wartości gęstości względnej mającej zastosowanie do wszystkich, ponieważ zależy ona od ich pochodzenia, składu i przetwarzania. Większość względnych gęstości olejów mieści się w zakresie od 0,7 do 0,95.
Gazy są znacznie lżejsze, więc w wielu zastosowaniach przyjmuje się gęstość powietrza, w taki sposób, że gęstość względna wskazuje, jak lekki lub ciężki jest gaz w porównaniu z powietrzem. W porównaniu do wody względna gęstość powietrza wynosi 0,0013.
Przyjrzyjmy się niektórym wartościom gęstości względnej znanych substancji i materiałów.
Względna gęstość niektórych znanych substancji
- Ciało ludzkie: 1,07.
- Rtęć: 13,6.
- Gliceryna: 1,26.
- Benzyna: 0,68.
- Woda morska: 1025.
- Stal: 7,8.
- Drewno: 0,5.
- Lód: 0,92.
Wartość gęstości względnej zapewnia natychmiastową informację o tym, czy substancja lub materiał unosi się w wodzie, czy wręcz tonie.
W związku z tym warstwa oleju pozostanie na wierzchu warstwy wody, ponieważ prawie wszystkie oleje mają niższy ciężar właściwy niż ta ciecz. Kostka drewna w wodzie może mieć z tego część, podobnie jak lód.
Różnica z gęstością absolutną
Gęstość bezwzględna to iloraz masy substancji i zajmowanej przez nią objętości. Ponieważ objętość z kolei zależy od temperatury (większość substancji rozszerza się po podgrzaniu) i ciśnienia, gęstość z kolei zależy od tych dwóch wielkości. Matematycznie mamy:

Gdzie ρ jest gęstością, której jednostkami w układzie międzynarodowym są kg / m 3 , m to masa, a V to objętość.
Ze względu na związek objętości z temperaturą i ciśnieniem, wartości gęstości, które pojawiają się w tabelach, są zwykle określane przy ciśnieniu atmosferycznym i w określonych zakresach temperatur.
Zatem w normalnych warunkach dla gazów: 1 atmosfera ciśnienia i 0 ° C temperatury, gęstość powietrza jest ustalona na 1293 kg / m 3 .
Chociaż jego wartość doświadcza tych zmian, jest to bardzo odpowiednia ilość do określenia zachowania substancji, szczególnie w mediach uważanych za ciągłe.
Różnica w stosunku do gęstości względnej polega na tym, że gęstość bezwzględna ma wymiary, w którym to przypadku jej wartości zależą od wybranego układu jednostek. W ten sposób gęstość wody w temperaturze 4 ° C wynosi:
ρ woda = 1 g / cm 3 = 1000 kg / m 3 = 1,94 ślimaka / stopę 3
Rozwiązane ćwiczenia
-Ćwiczenie 1
Znajdź objętość zajmowaną przez 16 gramów oleju, którego ciężar właściwy wynosi 0,8.
Rozwiązanie
Najpierw znajdujemy gęstość bezwzględną oleju ρ oleju. Oznaczając jego gęstość względną jako s g, otrzymujemy:
ρ olej = 0,8 x gęstość wody
Jako gęstość wody zostanie użyta wartość podana w poprzedniej sekcji. Gdy znana jest gęstość względna, natychmiast odzyskuje się gęstość bezwzględną poprzez pomnożenie tej wartości przez gęstość wody. Więc:
Gęstość materiału = gęstość względna x gęstość wody (w normalnych warunkach).
Dlatego dla oleju w tym przykładzie:
olej ρ = 0,8 x 1 g / cm 3 = 0,8 g / cm 3
Ponieważ gęstość jest ilorazem masy m i objętości V, będzie ona wyglądać następująco:
-Ćwiczenie 2
Skała ma ciężar właściwy 2,32 i objętość 1,42 x 10-4 m 3 . Znajdź masę skały w jednostkach systemu międzynarodowego oraz w systemie technicznym.
Rozwiązanie
Wartość gęstości wody zostanie przyjęta jako 1000 kg / m 3 :
ρ skała = 2,32 x 1000 Kg / m 3 = 2,32 x 10 3 Kg / m 3
Masa m skały jest w kilogramach:
Masa w jednostkach systemu technicznego wynosi 0,33 kilograma-siła. Jeśli jest to preferowane w systemie międzynarodowym, jednostką jest niuton, dla którego masa jest pomnożona przez wartość g, czyli przyspieszenie ziemskie.
-Ćwiczenie 3
Piknometr to pojemnik, za pomocą którego można określić względną gęstość substancji w określonej temperaturze.

Piknometr. Źródło: Wikipedia.org.
Aby określić gęstość nieznanej cieczy w laboratorium, zastosowano następującą procedurę:
- Zważono pusty piknometr i odczyt wyniósł 26,038 g
- Następnie piknometr napełniono wodą o temperaturze 20º C (gęstość wody 0,99823 g / cm3) i zważono, uzyskując wartość 35,966 g.
- Na koniec zważono piknometr wypełniony nieznaną cieczą i uzyskano odczyt 37 791 g.
Należy wydedukować wyrażenie w celu obliczenia gęstości cieczy i zastosować je z uzyskanymi danymi.
Rozwiązanie

Masę zarówno wody, jak i płynu określa się, odejmując pełny odczyt piknometru od pustego piknometru:
masa H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; masa płynna = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g
Ostatecznie zostaje on podstawiony w wyprowadzonym wyrażeniu:
płyn ρ = (11,753 g / 9,928 g). 0,99823 g / cm3 = 1,182 g / cm3.
Bibliografia
- Encyklopedia Britannica. Środek ciężkości. Odzyskany z: britannica.com.
- Giancoli, D. 2006. Fizyka: Zasady z zastosowaniami. 6 th .. Ed Prentice Hall.
- Mott, R. 2006. Mechanika płynów. 4. Wydanie. Edukacja Pearson. 12-21.
- Valera Negrete, J. 2005. Uwagi dotyczące fizyki ogólnej. UNAM. 44-45.
- White, F. 2004. Mechanika płynów. Wydanie 5. Mc Graw Hill. 17-18.
