2.3: Аналіз щільності, пропорцій та розмірів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18120

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

У попередньому розділі ми дізналися про стани матерії. Фізичний стан речовини при певному наборі умов (наприклад, температура і тиск) є інтенсивним властивістю речовини. Інтенсивне властивість визначається як властивість, яка притаманна речовині і не залежить від розміру вибірки. Щільність, співвідношення маси до обсягу речовини - ще один приклад інтенсивного властивості.

Якби ви підібрали однакові за розміром зразки алюмінію і золота, то відразу помітили б, що один був набагато важче іншого. Атомна маса золота більше ніж у сім разів перевищує атомну масу алюмінію, тому, хоча два зразки мають однаковий розмір, шматок золота значно масивніший, ніж однаково розмірний кусок алюмінію. Можна сказати, що золото більш щільне, ніж алюміній.

Роблячи це кількісним виміром, один кубічний сантиметр золота має масу 19,3 грама (пам'ятайте, що кубічний сантиметр - це обсяг куба, який дорівнює рівно одному см з кожного боку, і він має одиниці см ³ ^.Ми визначили щільність як співвідношення маси до об'єму речовини. Для золота маса становить 19,3 грама, а обсяг - 1 см ³. Співвідношення маси до обсягу золота становить $і щільність (d) золота записується як d = 19,3 г/см 3 .$

Повертаючись до нашого блоку алюмінію; експериментально один кубічний сантиметр алюмінію має масу 2,70 грама. Співвідношення маси до обсягу алюмінію $src="wikimedia.org/api/rest_v1/me... c503e376e0d877" style="вертикальне вирівнювання: -1.171ex; ширина: 12.513ex; висота: 3.509ex;» />, а щільність алюмінію, отже, 2,70 г/см 3, приблизно в 7 разів менше, ніж у золото.$

Щільність - це фізична властивість, яку можна виміряти для всіх речовин, твердих речовин, рідин і газів. Для твердих речовин і рідин щільність часто повідомляється з використанням одиниць г/см ³. Щільності газів, які значно нижчі, ніж щільності твердих тіл і рідин, часто задаються за допомогою одиниць грам/літр (г/л, запам'ятовуючи з СІ і метричних одиниць» data-cke-saved-href=» /Книжкові полиці/Вступ_хімія/Book:_Introdutory_Chemistry_Online_ (Young) /01: _ Вимірювання_і_атоміка_структура/1.4:_SI_і_metric_одиниці» href=» /Книжкові полиці/Вступ_Хімія/Книга:_Вступ_Хімія_Онлайн_ (Янг) /01:_Вимірювання_Атом_Структура/1.4:_SI_і_Metric_Units» Дані перепеля-ID ="28"> Розділ 1.4 літр визначається як 1000 см ³).

Визначення щільності, яке ми використовували раніше, було співвідношення маси до обсягу речовини. Це також заявлено як «маса на одиницю об'єму». Слово per в цьому контексті означає, що між масою та обсягом існує математична залежність. В даному випадку співвідношення становить відношення маси до обсягу. Всякий раз, коли два фактори можуть бути пов'язані співвідношенням або дробом, ми можемо використовувати одиничний аналіз для вирішення проблем, пов'язаних з цими факторами. Для густоти співвідношення маси до обсягу. Якщо проба заліза має масу 23,4 грама і обсяг 3,00 см ³, щільність заліза можна розрахувати як:

$<$ \[d=\frac{mass}{volume} \nonumber \]

\[d=\frac{23.4g}{3.00cm^{3}}=7.80\: g/cm^{3} \nonumber \]

У цьому розрахунку наші два експериментальних числа - 23,4 і 3,00. Кожне з цих чисел має три значущі цифри (пам'ятайте, що кінцеві нулі в 3.00 є значними, оскільки число має десяткову крапку). Тому наша відповідь також повинна бути точною до трьох значущих цифр, або 7.80.