Ant svarstyklių pastatykime vienodo tūrio geležinius ir aliuminio cilindrus. Svarstyklių pusiausvyra sutrikusi. Kodėl?

Pusiausvyros sutrikimas reiškia, kad kūnų masės nėra vienodos. Geležinio cilindro svoris daugiau masės aliuminio. Tačiau cilindrų tūriai yra vienodi. Tai reiškia, kad vieneto tūrio (1 cm3 arba 1 m3) geležies masė yra didesnė nei aliuminio.

Medžiagos, esančios tūrio vienete, masė vadinama medžiagos tankis.

Norėdami rasti tankį, turite padalyti medžiagos masę iš jos tūrio. Tankis nurodomas graikiška raide ρ (ro). Tada

tankis = masė / tūris,

ρ = m/V .

SI tankio vienetas yra 1 kg/m3. Įvairių medžiagų tankiai nustatomi eksperimentiškai ir pateikiami lentelėje:

Kietųjų, skystųjų ir dujinių medžiagų tankis (normalus Atmosferos slėgis)

Medžiaga	ρ, kg/m3	ρ, g/cm3
Medžiaga kietos būsenos 20 °C temperatūroje
Osmis	22600	22,6
Iridiumas	22400	22,4
Platina	21500	21,5
Auksas	19300	19,3
Vadovauti	11300	11,3
sidabras	10500	10,5
Varis	8900	8,9
Žalvaris	8500	8,5
Plienas, geležis	7800	7,8
Skardos	7300	7,3
Cinkas	7100	7,1
Ketaus	7000	7,0
Korundas	4000	4,0
Aliuminis	2700	2,7
Marmuras	2700	2,7
Lango stiklas	2500	2,5
Porcelianas	2300	2,3
Betono	2300	2,3
Valgomoji druska	2200	2,2
Plyta	1800	1,8
Plexiglas	1200	1,2
Kapronas	1100	1,1
Polietilenas	920	0,92
Parafinas	900	0,90
Ledas	900	0,90
Ąžuolas (sausas)	700	0,70
Pušis (sausa)	400	0,40
Kamštiena	240	0,24
Skystis 20 °C temperatūroje
Merkurijus	13600	13,60
Sieros rūgšties	1800	1,80
Glicerolis	1200	1,20
Jūros vanduo	1030	1,03
Vanduo	1000	1,00
Saulėgrąžų aliejus	930	0,93
Mašinų alyva	900	0,90
Žibalas	800	0,80
Alkoholis	800	0,80
Alyva	800	0,80
Acetonas	790	0,79
Eteris	710	0,71
Benzinas	710	0,71
Skystas alavas (at t= 400 °C)	6800	6,80
Skystas oras (at t= -194 °C)	860	0,86
Dujos 0 °C temperatūroje
Chloras	3,210	0,00321
Anglies monoksidas (IV) ( anglies dioksidas)	1,980	0,00198
Deguonis	1,430	0,00143
Oras	1,290	0,00129
Azotas	1,250	0,00125
Anglies monoksidas (II) smalkės)	1,250	0,00125
Gamtinių dujų	0,800	0,0008
Vandens garai (at t= 100 °C)	0,590	0,00059
Helis	0,180	0,00018
Vandenilis	0,090	0,00009

Kaip suprasti, kad vandens tankis ρ = 1000 kg/m3? Atsakymas į šį klausimą išplaukia iš formulės. Vandens masė pagal tūrį V= 1 m 3 yra lygus m= 1000 kg.

Iš tankio formulės medžiagos masė

m = ρ V.

Iš dviejų vienodo tūrio kūnų didesnis medžiagos tankis turi didesnę masę.

Palyginus geležies ρ f = 7800 kg/m 3 ir aliuminio ρ al = 2700 kg/m 3 tankius, suprantame, kodėl eksperimento metu geležies cilindro masė buvo didesnė už aliuminio cilindro masę. toks pat tūris.

Jei kūno tūris matuojamas cm 3, tada kūno masei nustatyti patogu naudoti tankio reikšmę ρ, išreikštą g/cm 3.

Paverskime, pavyzdžiui, vandens tankį iš kg/m3 į g/cm3:

ρ in = 1000 kg/m 3 = 1000 \(\frak(1000~g)(1000000~cm^(3))\) = 1 g/cm3.

Taigi bet kurios medžiagos tankio skaitinė vertė, išreikšta g/cm 3 , yra 1000 kartų mažesnė už jos skaitinę vertę, išreikštą kg/m 3 .

Medžiagos tankio formulė ρ = m/V naudojamas vienarūšiams kūnams, t. y. kūnams, susidedantiems iš vienos medžiagos. Tai kūnai, kuriuose nėra oro ertmių arba nėra kitų medžiagų priemaišų. Medžiagos grynumas vertinamas pagal išmatuotą tankį. Ar, pavyzdžiui, aukso luito viduje yra pridėta pigaus metalo?

Paprastai kietos būsenos medžiagos tankis yra didesnis nei skystos būsenos. Šios taisyklės išimtis yra ledas ir vanduo, susidedantys iš H 2 O molekulių. Ledo tankis ρ = 900 kg 3, vandens tankis ρ = 1000 kg 3. Ledo tankis yra mažesnis už vandens tankį, o tai rodo ne tokį tankų molekulių paketą (t. y. didesni atstumai tarp jų) kietoje medžiagos būsenoje (lede) nei skystoje būsenoje (vandenyje). Ateityje susidursite su kitomis labai įdomiomis vandens savybių anomalijomis (nukrypimais).

Vidutinis Žemės tankis yra maždaug 5,5 g/cm 3 . Šis ir kiti mokslui žinomi faktai leido padaryti tam tikras išvadas apie Žemės sandarą. Vidutinis žemės plutos storis yra apie 33 km. Žemės plutą daugiausia sudaro dirvožemis ir uolienos. Vidutinis žemės plutos tankis yra 2,7 g/cm 3, o tiesiai po žemės pluta gulinčių uolienų tankis – 3,3 g/cm 3. Tačiau abi šios vertės yra mažesnės nei 5,5 g/cm 3, t.y. mažesnės už vidutinį Žemės tankį. Iš to išplaukia, kad Žemės rutulio gelmėse esančios materijos tankis yra didesnis už vidutinį Žemės tankį. Mokslininkai teigia, kad Žemės centre medžiagos tankis siekia 11,5 g/cm 3, tai yra, artėja prie švino tankio.

Vidutinis žmogaus kūno audinių tankis yra 1036 kg/m3, kraujo tankis t= 20 °C) – 1050 kg/m3.

Mediena turi mažą tankį (2 kartus mažiau nei kamštiena) balsa. Iš jo gaminami plaustai ir gelbėjimo diržai. Kuboje auga medis Eshinomena spygliuotaplaukis, kurios medienos tankis 25 kartus mažesnis už vandens tankį, t.y. ρ ≈ 0,04 g/cm 3 . Labai didelis medienos tankis gyvatės medis. Medis skęsta vandenyje kaip akmuo.

Galiausiai Archimedo legenda.

Jau gyvuojant garsiajam senovės graikų mokslininkui Archimedui apie jį susiformavo legendos, kurių priežastis – amžininkus stebinę jo išradimai. Viena iš legendų byloja, kad Sirakūzų karalius Heronas II prašė mąstytojo nustatyti, ar jo karūna pagaminta iš gryno aukso, ar juvelyras įmaišė į ją nemažą kiekį sidabro. Žinoma, karūna turėjo likti nepažeista. Nustatyti karūnos masę Archimedui nebuvo sunku. Daug sunkiau buvo tiksliai išmatuoti vainiko tūrį, kad būtų galima apskaičiuoti metalo, iš kurio jis buvo išlietas, tankį ir nustatyti, ar tai grynas auksas. Sunkumas buvo tas, kad tai buvo netinkama forma!

Vieną dieną Archimedas, pasinėręs į mintis apie karūną, maudėsi vonioje ir sugalvojo puikią idėją. Karūnėlės tūrį galima nustatyti išmatavus jos išstumto vandens tūrį (šis netaisyklingos formos kūno tūrio matavimo metodas jums žinomas). Nustatęs vainiko tūrį ir masę, Archimedas apskaičiavo medžiagos, iš kurios juvelyras padarė karūną, tankį.

Kaip sako legenda, karūnos tankis pasirodė mažesnis už gryno aukso tankį, o nesąžiningas juvelyras buvo pagautas apgaulės.

1 pav. Kai kurių medžiagų tankių lentelė. Avtor24 – internetinis keitimasis studentų darbais

Visi mus supančio pasaulio kūnai yra skirtingo dydžio ir tūrio. Tačiau net ir turint tuos pačius tūrinius duomenis, medžiagų masė labai skirsis. Fizikoje šis reiškinys vadinamas materijos tankiu.

Tankis yra pagrindinė fizinė sąvoka, kuri suteikia idėją apie bet kurios žinomos medžiagos savybes.

1 apibrėžimas

Medžiagos tankis yra fizinis dydis, parodantis tam tikros medžiagos masę tūrio vienete.

Tūrio vienetai pagal medžiagos tankį paprastai yra kubinis metras arba kubinis centimetras. Medžiagos tankis nustatomas naudojant specialią įrangą ir prietaisus.

Norint nustatyti medžiagos tankį, jos kūno masę reikia padalyti iš savo tūrio. Apskaičiuojant medžiagos tankį, naudojamos šios vertės:

kūno svoris ($m$); kūno apimtis ($V$); kūno tankis ($ρ$)

1 pastaba

$ρ$ yra graikų abėcėlės raidė „rho“ ir neturėtų būti painiojama su panašiu spaudimo pavadinimu – $p$ („peh“).

Medžiagos tankio formulė

Medžiagos tankis apskaičiuojamas naudojant SI matavimo sistemą. Jame tankio vienetai išreiškiami kilogramais kubiniame metre arba gramais kubiniame centimetre. Taip pat galite naudoti bet kokią matavimo sistemą.

Medžiaga turi skirtingą tankio laipsnį, jei ji yra skirtingose ​​agregacijos būsenose. Kitaip tariant, kietos medžiagos tankis skirsis nuo tos pačios medžiagos tankio skystoje ar dujinėje būsenoje. Pavyzdžiui, įprastoje skystoje būsenoje vandens tankis yra 1000 kilogramų kubiniame metre. Užšalusio vandens (ledo) tankis jau bus 900 kilogramų kubiniame metre. Vandens garų, esant normaliam atmosferos slėgiui ir artimai nuliui laipsnių temperatūrai, tankis bus 590 kilogramų kubiniame metre.

Standartinė medžiagos tankio formulė yra tokia:

Be standartinės formulės, kuri naudojama tik kietosioms medžiagoms, yra ir dujų formulė normaliomis sąlygomis:

$ρ = M / Vm$, kur:

• $M$ yra dujų molinė masė,
• $Vm$ yra molinis dujų tūris.

Yra dviejų tipų kietosios medžiagos:

• akytas;
• urmu.

Užrašas 2

Jų fizinės savybės tiesiogiai veikia medžiagos tankį.

Vienalyčių kūnų tankis

2 apibrėžimas

Vienarūšių kūnų tankis yra kūno masės ir tūrio santykis.

Medžiagos tankio sąvoka apima vienalyčio ir tolygiai paskirstyto nevienalytės struktūros kūno, kurį sudaro ši medžiaga, tankio apibrėžimą. Tai yra pastovi reikšmė ir norint geriau suprasti informaciją, sudaromos specialios lentelės, kuriose surenkamos visos įprastos medžiagos. Kiekvienos medžiagos vertės suskirstytos į tris komponentus:

• kūno tankis kietoje būsenoje;
• skystos būsenos kūno tankis;
• dujinės būsenos kūno tankis.

Vanduo yra gana vienalytė medžiaga. Kai kurios medžiagos nėra tokios vienalytės, todėl joms nustatomas vidutinis kūno tankis. Norint gauti šią vertę, būtina žinoti medžiagos rezultatą ρ kiekvienam komponentui atskirai. Laisvi ir porėti kūnai turi tikrą tankį. Jis nustatomas neatsižvelgiant į jo struktūroje esančias tuštumas. Savitasis svoris gali būti apskaičiuojamas medžiagos masę padalijus iš viso jos užimamo tūrio.

Panašios vertės yra tarpusavyje susijusios poringumo koeficientu. Tai rodo tuštumų tūrio ir bendro šiuo metu tiriamo kūno tūrio santykį.

Medžiagų tankis priklauso nuo daugelio papildomų veiksnių. Kai kurie iš jų vienu metu padidina šią vertę kai kurioms medžiagoms, o sumažina kitų. Esant žemai temperatūrai, medžiagos tankis didėja. Kai kurios medžiagos gali reaguoti į pokyčius temperatūros režimas kitaip. Šiuo atveju įprasta sakyti, kad tam tikrame temperatūros diapazone tankis elgiasi neįprastai. Tokios medžiagos dažnai yra bronza, vanduo, ketus ir kai kurie kiti lydiniai. Didžiausias vandens tankis yra 4 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Toliau šildant ar vėsinant, šis indikatorius taip pat gali gerokai pasikeisti.

Vandens tankio metamorfozės atsiranda pereinant iš vienos agregacijos būsenos į kitą. Rodiklis ρ tokiais atvejais staigiai keičia savo reikšmes. Jis palaipsniui didėja pereinant į skystį iš dujinės būsenos, taip pat skysčio kristalizacijos metu.

Yra daug išskirtinių atvejų. Pavyzdžiui, sukietėjęs silicis turi mažą tankį.

Medžiagos tankio matavimas

Norint efektyviai išmatuoti medžiagos tankį, dažniausiai naudojama speciali įranga. Tai susideda iš:

• svarstyklės;
• matavimo priemonė liniuotės pavidalu;
• matavimo kolba.

Jei tiriama medžiaga yra kietos būsenos, tada kaip matavimo prietaisas naudojamas centimetro matas. Jei tiriama medžiaga yra skystos agregatinės būsenos, tada matavimams naudojama matavimo kolba.

Pirmiausia turite išmatuoti savo kūno tūrį naudodami centimetrą arba matavimo kolbą. Tyrėjas stebi matavimo skalę ir užfiksuoja gautą rezultatą. Jei tiriama medinė sija kubinė forma, tada tankis bus lygus kraštinės, pakeltos į trečią laipsnį, vertei. Tiriant skystį, būtina papildomai atsižvelgti į indo, su kuriuo atliekami matavimai, masę. Gautos vertės turi būti pakeistos į universalią medžiagos tankio formulę ir apskaičiuotą rodiklį.

Dujoms rodiklį apskaičiuoti labai sunku, nes reikia naudoti įvairius matavimo prietaisus.

Paprastai medžiagų tankiui apskaičiuoti naudojamas hidrometras. Jis skirtas rezultatams gauti naudojant skysčius. Tikrasis tankis tiriamas naudojant piknometrą. Dirvožemiai tiriami naudojant Kaczynski ir Seidelman sėjamąsias.

Vienas iš svarbiausių kontroliuojamų rodiklių kosmetikos ir maisto papildų gamyboje yra tankis. Priklausomai nuo gaminamo produkto, įmonės specialistai “ Korolevo ferma» vartokite keletą tankio sąvokų ir apibrėžimų.

Norint tiksliau apibrėžti tankio sąvoką, reikia patikslinti šio termino formuluotę:

Esant tokiam ribojančiam perėjimui, būtina atsižvelgti į tai, kad atominiame lygmenyje bet kuris kūnas yra nevienalytis, todėl reikia sutelkti dėmesį į tūrį, kuris naudojamas atitinkamam fiziniam modeliui.

• Tūrinis tankis – įvairių birių medžiagų (cukraus, laktozės, krakmolo ir kt.) tūrinis tankis suprantamas kaip šių miltelių (biraus produkto) kiekis, kuris yra laisvai pripildytas tam tikrame tūrio vienete.
• Santykinis tankis – tai dviejų sąvokų santykis, t.y. ir gali būti laikomas tūrinio, tai yra tūrinio tankio, ir tikrojo tankio santykiu.

Produkto tankis yra svarbus parametras gaminant kosmetikos gaminius, nes jis turi įtakos išvaizda produktas, jo organoleptinės savybės, gatavo produkto svoris ir kaina. Pakuojant pagamintus produktus į butelius, tūbeles, stiklainius ir pan., labai svarbu atsižvelgti į gaminio tankį.

Pavyzdžiui, kremų tankis yra mažesnis nei vienas. Paprastai kremo tankis yra 0,96 - 0,98 g/cm3. Remiantis bandymais, esant 0,96 tankiui ir 50 ml tūriui, kremo masė bus 48 g, o esant 0,98 tankiui masė padidėja iki 49 g.

Šampūnų tankis, priešingai, yra didesnis arba lygus vienetui, jis yra 1,0–1,04 g/cm 3 ribose. Tyrimai rodo, kad esant 1,0 tankiui ir 100 ml tūriui, šampūno masė pakuotėje bus 100 g, o esant 1,04 tankiui – jau 104 g.

Kaip jau minėta, tankis apibrėžiamas kaip kūno masės ir užimto ​​tūrio santykis. Todėl skaitinės medžiagos tankio vertės parodo priimto arba nurodyto šios medžiagos tūrio vieneto masę. Kaip matyti iš aukščiau pateikto pavyzdžio, metalo tankis, in tokiu atveju ketaus, 7 kg/dm 3. Pasirodo, 1 dm 3 ketaus masė yra 7 kg. Lyginant tankį vanduo iš čiaupo– 1 kg/l. Iš šio pavyzdžio matyti, kad 1 litro vandens iš čiaupo masė yra 1 kg. Tas pats skirtingų medžiagų tūris arba medžiagos turi skirtingą svorį.
Yra žinoma, kad mažėjant temperatūrai kūnų tankis didėja.

Yra du pagrindiniai medžiagos tankio nustatymo metodai: hidrometrinis ir piknometrinis. Hidrometru matuojamas įvairių skysčių tankis, piknometru – kremų, balzamų, gelių, dantų pastų tankis.

Remiantis išmatuotu kosmetikos gaminių tankiu pagal įmonėje suderintas lenteles „Gryno turinio leistinų nukrypimų nuo vardinio kiekio ribos“ pagal GOST 8.579-2002 „Reikalavimai supakuotų prekių kiekiui bet kokioje pakuotėje tipas jų gamybos, pakavimo, pardavimo ir importo metu“ ribos nustatomi leistini grynojo produkto kiekio nuokrypiai nuo nominalios vertės.

Hidrometras yra prietaisas, naudojamas įvairių skysčių ir skystų medžiagų tankiui matuoti. Paprastai tai yra stiklinis vamzdis, kurio apatinė dalis yra žymiai išplėsta. Kalibruojant išsiplėtusi dalis užpildoma šūviu arba gyvsidabriu, kuris naudojamas nurodytai masei pasiekti. Hidrometro viršuje yra graduota skalė pagal tam tikras atitinkamas tankio vertes. Kadangi skysčių ir skystų medžiagų tankis labai priklauso nuo temperatūros, hidrometre yra arba termometras, arba skysčio temperatūra tuo pačiu metu matuojama kitu termometru.

Norint atlikti skystos medžiagos ar skysčio tankio matavimo procedūrą, švarus hidrometras atsargiai įdedamas į pakankamai didelę matavimo stiklinę su skysčiu, tačiau taip, kad hidrometras joje laisvai plūduriuotų. Tankio vertės nustatomos naudojant skysčio, esančio apatiniame menisko krašte, hidrometro skalę.

Fizikoje hidrometras yra prietaisas, naudojamas tankio vertei, taigi ir savitajam kūnų sunkiui, nustatyti.

Mokslo istorikai mano, kad hidrometrą, kaip matavimo prietaisą, išrado garsi moteris mokslininkė, astronomė, matematikė ir filosofė, Aleksandrijos neoplatonizmo mokyklos vadovė Hipatija. Jos mokslinio darbo dėka buvo išrasti ar patobulinti kiti instrumentai: distiliuotojas, astrolabija ir planisfera.

Šiuolaikinių hidrometrų, kaip ir senovėje naudotų hidrometrų, konstrukcija paremta gerai žinomu hidrostatiniu dėsniu – Archimedo dėsniu, kaip žinoma iš mokyklos. jaunesniųjų klasių, Archimedo dėsnis teigia, kad kiekvienas kūnas plūduriuoja skystyje ir nugrimzta į jį taip giliai, kad šio kūno išstumto skysčio svoris yra lygus viso kūno, plūduriuojančio šiame skystyje, svoriui.

Įdomios aplinkybės susiklostė prieš atradus Archimedo dėsnį, kuris visą laiką šlovino mokslininką. „Eureka!“ – sušunka visi, ieškodami sudėtingos problemos sprendimo, bet prieš tai – visa istorija.

Archimedas tarnavo Sirakūzų tirono Hiero II dvare, kuris valdė 270–215 m. pr. Kr., o nuo 269 m. pr. Kr. turėjo karaliaus titulą. Hieronas buvo žinomas kaip klastingas, godus ir įtarus valdovas.

Jis įtarė savo juvelyrus, kad gamindami aukso dirbinius jie sidabrą maišydavo su auksu, o dar blogiau – alavą į taurųjį metalą, todėl buvo atrastas vienas iš fizinių dėsnių. Jis nurodė Archimedui atskleisti juvelyrus, nes buvo tikras, kad darydami jam karūną juvelyrai pavogė auksą.

Norėdami tai išspręsti sunki užduotis reikia žinoti ne tik masę, bet ir nustatyti gaminamo vainiko tūrį, o tai buvo sunkiausia, norint vėliau apskaičiuoti metalo tankį. Karūna turi sudėtingą ir netaisyklingą geometrinę formą, labai sunku nustatyti jos tūrį. paprasta užduotis, kurio sprendimą Archimedas ilgai svarstė.

Išeitį rado Archimedas originaliu būdu jam panardinus į vonią, jam panardinus į vandenį vandens lygis smarkiai pakilo. Mokslininko kūnas išstūmė tiek pat vandens. "Eureka!" - sušuko Archimedas ir nenusirengęs nubėgo į rūmus, kaip sako legenda. Tada viskas buvo paprasta. Jis panardino karūną į vandenį, išmatavo išstumto skysčio tūrį ir taip nustatė vainiko tūrį.

Dėl to Archimedas atrado plūdrumo principą arba, kaip jis dar vadinamas, dėsnį. Kietas kūnas, panardintas į skystį, išstums skysčio tūrį, lygų kūno, panardinto į skystį, tūriui. Bet kuris kūnas gali plūduriuoti vandenyje, jei jo vidutinis tankis yra mažesnis už skysčio, į kurį jis buvo patalpintas, tankį.

Archimedo dėsnis teigia: bet kurį kūną, panardintą į skystį ar dujas, veikia plūduriuojančios jėgos, nukreiptos į viršų ir lygios jo išstumto skysčio ar dujų svoriui.
Žmonija iki šių dienų sėkmingai pritaikė iš tolimų protėvių įgytas žinias daugelyje savo veiklos sričių, taip pat ir kosmetikos gamyboje.

Kaip jau minėta, tankiui matuoti taip pat naudojamas piknometras. Tankio matavimai naudojant piknometrą atliekami taip.

Prieš atliekant bandymą, piknometrą reikia iš eilės skalauti tirpikliu, kad pašalintų bandomosios medžiagos pėdsakus, tada chromo mišiniu, vandeniu, alkoholiu, eteriu, tada išdžiovinti iki pastovaus svorio ir pasverti (svėrimo rezultatas registruojamas gramais tikslumas ketvirtos dešimtosios tikslumu).

Piknometras piltuvu arba pipete pripildomas distiliuoto vandens šiek tiek aukščiau žymos, užkimštas kamščiu ir 20 minučių pastatomas į termostatą, kurio temperatūra yra (20 ± 0,1) ° C.

Kai temperatūra pasiekia (20 ± 0,1) ° C, vandens lygį piknometre reikia pakelti iki žymės, greitai pašalinant vandens perteklių pipete ar filtravimo popieriaus juostele, susukta į vamzdelį, arba įpilant vandens. ženklą, uždarykite piknometrą kamščiu ir 10 minučių pastatykite piknometrą į (20 ±0,1) °C temperatūros termostatą.

Išimkite piknometrą nuo termostato, pasverkite, išpilkite vandenį, išdžiovinkite, užpildykite piknometrą tiriamuoju skysčiu ir termostatuokite.

Apskaičiuokite tankį () g/cm3 pagal formulę:

Kur: m 1 – piknometro su tiriamuoju skysčiu masė, g;
m 0 – tuščio piknometro masė, g;
m 2 - piknometro su vandeniu masė, g;
A – aerostatinių jėgų korekcija, apskaičiuojama pagal formulę:

A = 0,0012 x V.

Kur: V – piknometro tūris, cm 3 ;
0,0012 – oro tankis esant 200C, g/cm3;
0,9982 – vandens tankis esant 200C, g/cm3;

Kompanijoje KorolevPharm greituoju metodu matuojamas tirštos konsistencijos kosmetikos gaminių (emulsijos, kreminiai geliai, geliai, balzamai ir kt.) tankis. Jo esmė slypi tame, kad tyrimams naudojamas kalibruotas švirkštas.

Norėdami nustatyti tankį, pasverkite tuščią švirkštą (svėrimo rezultatas užrašomas gramais antros skaitmens po kablelio tikslumu), pripildykite švirkštą distiliuoto vandens iki didžiausios žymos, tada kruopščiai nuvalykite švirkšto paviršių ir vėl pasverkite.

Nustatykite švirkšto tūrį (V) naudodami formulę:

Kur: m 1 – švirkšto su vandeniu masė (g), , 0,9982 - vandens tankis 200C temperatūroje, g/cm3;

Dar kartą pasverkite tuščią švirkštą (svėrimo rezultatas užrašomas gramais antros skaitmens po kablelio tikslumu), užpildykite švirkštą kosmetine mase iki didžiausios žymos, vengdami oro burbuliukų.

Atsargiai nuvalykite švirkšto paviršių ir dar kartą pasverkite.

Apskaičiuokite tankį () g/cm3 pagal formulę:

kur, m 1 – švirkšto su kosmetikos gaminiu masė (g), m 0 - tuščio švirkšto masė (g), V – švirkšto tūris (cm 3)

Bandymo rezultatas laikomas dviejų lygiagrečių nustatymų, kurių neatitikimas ne didesnis kaip 0,01 g/cm 3 , rezultatų aritmetinis vidurkis.
Šis metodas leidžia greitai nustatyti pagamintos kosmetikos gaminio tankį.

Tankis- charakterizuojantis fizikinis kiekis fizines savybes medžiagos, kuri yra lygi kūno masės ir jo užimamo tūrio santykiui.

Tankis (homogeninio kūno tankis arba heterogeninio kūno vidutinis tankis) gali būti apskaičiuojamas naudojant formulę:

[ρ] = kg/m³; [m] = kg; [V] = m³.

Kur m- kūno masė, V- jo tūris; formulė yra tiesiog matematinis termino „tankis“ apibrėžimas.

Visos medžiagos susideda iš molekulių, todėl bet kurio kūno masė susideda iš jo molekulių masės. Tai panašu į tai, kad saldainių maišelio masė yra visų maišelyje esančių saldainių masių suma. Jei visi saldainiai vienodi, tai saldainių maišelio masę būtų galima nustatyti vieno saldainio masę padauginus iš maišelyje esančių saldainių skaičiaus.

Grynos medžiagos molekulės yra identiškos. Todėl vandens lašo masė lygi vienos vandens molekulės masės ir molekulių skaičiaus laše sandaugai.

Medžiagos tankis parodo, kokia yra 1 m³ šios medžiagos masė.

Vandens tankis yra 1000 kg/m³, tai reiškia, kad 1 m³ vandens masė yra 1000 kg. Šį skaičių galima gauti padauginus vienos vandens molekulės masę iš molekulių, esančių 1 m³ jos tūrio, skaičiaus.
Ledo tankis yra 900 kg/m³, tai reiškia, kad 1 m³ ledo masė yra 900 kg.
Kartais naudojamas tankio vienetas g/cm³, todėl taip pat galime pasakyti 1 cm³ ledo masė yra 0,9 g.

Kiekviena medžiaga užima tam tikrą tūrį. Ir gali taip pasirodyti abiejų kūnų tūriai lygūs, o jų masė skiriasi. Šiuo atveju jie sako, kad šių medžiagų tankis yra skirtingas.

Taip pat kai dviejų kūnų masės yra lygios jų apimtys bus skirtingos. Pavyzdžiui, ledo tūris yra beveik 9 kartus didesnis nei geležinio strypo tūris.

Medžiagos tankis priklauso nuo jos temperatūros.

Kylant temperatūrai, tankis paprastai mažėja. Taip yra dėl šiluminio plėtimosi, kai tūris didėja, o masė išlieka nepakitusi.

Kai temperatūra mažėja, tankis didėja. Nors yra medžiagų, kurių tankis tam tikrame temperatūros diapazone elgiasi skirtingai. Pavyzdžiui, vanduo, bronza, ketus. Taigi vandens tankis turi didžiausią vertę esant 4 °C ir mažėja tiek kylant, tiek mažėjant temperatūrai, palyginti su šia verte.

Pasikeitus agregacijos būsenai, medžiagos tankis kinta staigiai: tankis didėja pereinant iš dujinės būsenos į skystį ir skysčiui kietėjant. Vanduo, silicis, bismutas ir kai kurios kitos medžiagos yra šios taisyklės išimtys, nes kietėjant jų tankis mažėja.

Problemų sprendimas

1 užduotis.
Stačiakampė 5 cm ilgio, 3 cm pločio ir 5 mm storio metalinė plokštė sveria 85 g Iš kokios medžiagos ji gali būti pagaminta?

Fizinės problemos analizė. Norint atsakyti į pateiktą klausimą, būtina nustatyti medžiagos, iš kurios pagaminta plokštė, tankį. Tada, naudodamiesi tankio lentele, nustatykite, kurią medžiagą atitinka nustatyta tankio reikšmė. Šią problemą galima išspręsti šiais vienetais (t. y. nekonvertuojant į SI).

2 užduotis.
Vario rutulys, kurio tūris yra 200 cm 3, sveria 1,6 kg. Nustatykite, ar šis rutulys yra vientisas, ar tuščias. Jei rutulys tuščias, nustatykite ertmės tūrį.

Fizinės problemos analizė. Jei vario tūris mažesnis už rutulio V vario tūrį

Užduotis Nr.3.
Kanistras, kuriame telpa 20 kg vandens, pripildoma benzino. Nustatykite benzino masę kanisteryje.

Fizinės problemos analizė. Norėdami nustatyti benzino masę kanisteryje, turime rasti benzino tankį ir kanistro talpą, kuri yra lygi vandens tūriui. Vandens tūris nustatomas pagal jo masę ir tankį. Lentelėje randame vandens ir benzino tankį. Geriau išspręsti problemą SI vienetais.

4 užduotis.
Lydinys buvo pagamintas iš 800 cm 3 alavo ir 100 cm 3 švino. Koks jo tankis? Koks yra alavo ir švino masės santykis lydinyje?

APIBRĖŽIMAS

Tankis yra skaliarinis fizikinis dydis, apibrėžiamas kaip kūno masės ir jo užimamo tūrio santykis.

Šis dydis paprastai žymimas graikiška raide r arba lotyniškomis raidėmis D ir d. Tankio matavimo vienetas SI sistemoje paprastai laikomas kg/m3, o GHS – g/cm3.

Tankį galima apskaičiuoti pagal formulę:

Tam tikrų dujų masės ir kitų dujų, paimtų tame pačiame tūryje, toje pačioje temperatūroje ir slėgyje, masės santykis vadinamas santykiniu pirmųjų dujų ir antrųjų dujų tankiu.

Pavyzdžiui, įprastomis sąlygomis anglies dioksido masė 1 litro tūryje yra 1,98 g, o vandenilio masė tame pačiame tūryje ir tomis pačiomis sąlygomis yra 0,09 g, nuo kurios priklausys anglies dioksido tankis vandeniliu. būti: 1,98 / 0, 09 = 22.

Kaip apskaičiuoti medžiagos tankį

Santykinį dujų tankį m 1 / m 2 pažymėkime raide D. Tada

Todėl dujų molinė masė yra lygi jos tankiui kitų dujų atžvilgiu, padaugintam iš antrųjų dujų molinės masės.

Dažnai įvairių dujų tankis nustatomas atsižvelgiant į vandenilį, kaip lengviausią iš visų dujų. Kadangi vandenilio molinė masė yra 2,0158 g/mol, šiuo atveju molinių masių apskaičiavimo lygtis yra tokia:

arba, jei vandenilio molinę masę suapvalinsime iki 2:

Pavyzdžiui, naudojant šią lygtį, apskaičiuojant anglies dioksido molinę masę, kurios vandenilio tankis, kaip nurodyta aukščiau, yra 22, gauname:

M(CO 2) = 2 × 22 = 44 g/mol.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Apskaičiuokite vandens tūrį ir natrio chlorido NaCl masę, kurios reikės 250 ml 0,7 M tirpalo paruošti. Paimkite tirpalo tankį, lygų 1 g/cm. Kokia yra natrio chlorido masės dalis šiame tirpale?
Sprendimas	Molinė tirpalo koncentracija, lygi 0,7 M, rodo, kad 1000 ml tirpalo yra 0,7 molio druskos. Tada galite sužinoti druskos kiekį 250 ml šio tirpalo: n(NaCl) = V tirpalas (NaCl) × C M (NaCl); n(NaCl) = 250 × 0,7 / 1000 = 0,175 mol. Raskime 0,175 mol natrio chlorido masę: M(NaCl) = Ar(Na) + Ar(Cl) = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol. m(NaCl) = n(NaCl) × M(NaCl); m(NaCl) = 0,175 × 58,5 = 10,2375 g. Apskaičiuokime vandens masę, reikalingą 250 ml 0,7 M natrio chlorido tirpalo gauti: r = m tirpalas / V; m tirpalas = V ×r = 250 × 1 = 250 g. m(H2O) = 250 - 10,2375 = 239,7625 g.
Atsakymas	Vandens masė yra 239,7625 g, tūris tokia pati, nes vandens tankis yra 1 g/cm

2 PAVYZDYS

Pratimas	Apskaičiuokite vandens tūrį ir kalio nitrato KNO 3 masę, kurios reikės 150 ml 0,5 M tirpalo paruošti. Paimkite tirpalo tankį, lygų 1 g/cm. Kokia yra kalio nitrato masės dalis tokiame tirpale?
Sprendimas	Molinė tirpalo koncentracija, lygi 0,5 M, rodo, kad 1000 ml tirpalo yra 0,7 molio druskos. Tada galite sužinoti druskos kiekį 150 ml šio tirpalo: n(KNO 3) = V tirpalas (KNO 3) × C M (KNO 3); n(KNO 3) = 150 × 0,5 / 1000 = 0,075 mol. Raskime 0,075 mol kalio nitrato masę: M (KNO 3) = Ar (K) + Ar (N) + 3 × Ar (O) = 39 + 14 + 3 × 16 = 53 + 48 = 154 g/mol. m(KNO3) = n(KNO3) × M(KNO3); m(KNO 3) = 0,075 × 154 = 11,55 g. Apskaičiuokime vandens masę, reikalingą 150 ml 0,5 M kalio nitrato tirpalo gauti: r = m tirpalas / V; m tirpalas = V ×r = 150 × 1 = 150 g. m(H2O) = m tirpalas - m(NaCl); m(H2O) = 150-11,55 = 138,45 g.
Atsakymas	Vandens masė yra 138,45 g, tūris tokia pati, nes vandens tankis yra 1 g/cm