רשימות Java
מהי צפיפות המים? זה משנה מה הטמפרטורה? איך אתה יכול להבין את הצפיפות של עצמים ונוזלים אחרים?
במדריך זה אנו מסבירים את צפיפות המים, מספקים תרשים שתוכל להשתמש בו כדי למצוא את צפיפות המים בטמפרטורות שונות, ונסביר שלוש דרכים שונות לחישוב צפיפות.
מהי צפיפות המים?
צפיפות היא המסה ליחידת נפח של חומר. צפיפות המים נתונה לרוב כ-1 גרם/ס'מ3, אבל להלן צפיפות המים עם יחידות שונות.
| יחידה | צפיפות מים |
| צפיפות המים g/cm3 | 1 גרם/ס'מ3 |
| צפיפות מים גרם/מ'ל | 1 גרם/מ'ל |
| צפיפות מים ק'ג/מ'ר3 | 1000 ק'ג/מ'ר3 |
| צפיפות המים lb/ft3 | 62.4 פאונד/רגל3 |
זה לא מקרי שלמים יש צפיפות של 1. צפיפות היא מסה חלקי נפח (ρ=m/v), והמים שימשו כבסיס לקביעת יחידת המסה המטרית, שמשמעותה סנטימטר מעוקב (1 ס'מ).3) של מים שוקל גרם אחד (1 גרם).
אז, 1 גרם/1 ס'מ3= 1 גרם/ס'מ3, נותן למים את הצפיפות הקלה לזכור שלהם. עם זאת, צפיפות המים המדויקת תלויה הן בלחץ האוויר והן בטמפרטורה של האזור. שינויים אלו בצפיפות הם קלים מאוד, כך שאם אתה לא צריך לדעת חישובים מדויקים מאוד או שהניסוי מתרחש באזור עם טמפרטורה/לחץ קיצוניים, אתה יכול להמשיך להשתמש ב-1 גרם/ס'מ3עבור צפיפות המים. אתה יכול להסתכל בתרשים בסעיף הבא כדי לראות כיצד צפיפות המים משתנה עם הטמפרטורה.
שימו לב שערכי צפיפות המים הללו נכונים רק למים טהורים. למי מלח (כמו האוקיינוסים) יש צפיפות שונה שתלויה בכמות המלח שמומס במים. צפיפות מי הים בדרך כלל גבוהה מעט מצפיפות המים הטהורים, בערך 1.02 גרם/ס'מ3עד 1.03 גרם/ס'מ3.
צפיפות מים בטמפרטורות שונות
להלן תרשים שמראה את צפיפות המים (בגרמים/ס'מ3) בטמפרטורות שונות, החל מנקודת הקיפאון מתחת למים (-22°F/-30°C) ועד לנקודת הרתיחה שלהם (212°F/100°C).
כפי שניתן לראות בתרשים, למים יש רק צפיפות מדויקת של 1 גרם/ס'מ3ב-39.2°F או 4.0°C. ברגע שתגיע מתחת לנקודת הקיפאון של המים (32°F/0°C), צפיפות המים יורדת בגלל קרח פחות צפוף ממים. זו הסיבה שהקרח צף על גבי המים וכשאתה מכניס קוביות קרח לכוס מים, הן לא פשוט שוקעות ישר לתחתית.
התרשים גם מראה כי עבור טווח הטמפרטורות האופייניות למעבדות מדעיות מקורה (כ-50°F/10°C עד 70°F/21°C), צפיפות המים קרובה מאוד ל-1 גרם/ס'מ.3, וזו הסיבה שהערך הזה משמש בכל חישובי הצפיפות המדויקים ביותר מלבד. רק כשהטמפרטורה תהיה מאוד קיצונית בכיוון זה או אחר (קרוב לקפיאה או רתיחה), טמפרטורת המים משתנה מספיק ל-1 גרם/ס'מ3כבר לא יהיה מדויק באופן מקובל.
שינה ג'אווה
| טמפרטורה (°F/°C) | צפיפות המים (גרם/ס'מ3) |
| -22°/-30° | 0.98385 |
| -4°/-20° | 0.99355 |
| 14°/-10° | 0.99817 |
| 32°/0° | 0.99987 |
| 39.2°/4.0° | 1,00000 |
| 40°/4.4° | 0.99999 |
| 50°/10° | 0.99975 |
| 60°/15.6° | 0.99907 |
| 70°/21° | 0.99802 |
| 80°/26.7° | 0.99669 |
| 90°/32.2° | 0.99510 |
| 100°/37.8° | 0.99318 |
| 120°/48.9° | 0.98870 |
| 140°/60° | 0.98338 |
| 160°/71.1° | 0.97729 |
| 180°/82.2° | 0.97056 |
| 200°/93.3° | 0.96333 |
| 212°/100° | 0.95865 |
מָקוֹר: USGS
כיצד לחשב את הצפיפות של חומר
אז דעו שאתם יודעים מהי צפיפות המים בטמפרטורות שונות, אבל מה אם אתם רוצים למצוא את הצפיפות של משהו שהוא לא מים? זה למעשה די קל לעשות!
אתה יכול למצוא את הצפיפות של כל חומר על ידי חלוקת המסה שלו בנפח שלו. הנוסחה לצפיפות היא: ρ=m/v , עם צפיפות המיוצגת על ידי הסמל ρ (מבוטא 'rho').
ישנן שלוש דרכים עיקריות לחישוב צפיפות, תלוי אם אתה מנסה למצוא את הצפיפות של עצם בעל צורה קבועה, עצם לא סדיר או נוזל, ואם יש לך כלים מיוחדים כמו הידרומטר.
חישוב הצפיפות של אובייקט רגיל
עבור עצמים רגילים (כאלה שהפנים שלהם הם מצולעים סטנדרטיים, כמו ריבועים, מלבנים, משולשים וכו') ניתן לחשב מסה ונפח די בקלות. המסה של עצם היא פשוט כמה הוא שוקל, ולכל המצולעים הרגילים יש משוואה לקביעת נפחם על סמך אורכם, רוחבם וגובהם.
לדוגמה, נניח שיש לך חתיכת אלומיניום מלבנית ששוקלת 865 גרם ומידותיה 10 ס'מ על 8 ס'מ על 4 ס'מ. ראשית תמצא את הנפח של פיסת האלומיניום על ידי הכפלת האורך, הרוחב והגובה (שהיא המשוואה לנפח של מלבן).
V = 10 ס'מ x 8 ס'מ x 4 ס'מ = 320 ס'מ3
לאחר מכן, אתה מחלק את המסה בנפח כדי לקבל צפיפות (ρ=m/v).
865 גרם/320 ס'מ3= 2.7 גרם/ס'מ3
מחרוזת ג'אווה בוליאנית
אז הצפיפות של האלומיניום היא 2.7g/cm3, וזה נכון לכל חתיכת אלומיניום (טהור ומוצק), לא משנה מה הגודל שלה.
חישוב הצפיפות של אובייקט נוזלי או לא סדיר
אם לאובייקט יש צורה לא סדירה ואתה לא יכול לחשב בקלות את נפחו, אתה יכול למצוא את נפחו על ידי הנחתו בגליל מדורג מלא במים ומדידת נפח המים שהוא עוקר. עקרון ארכימדס קובע שעצם מחליף נפח נוזל השווה לנפח שלו. לאחר שמצאת את הנפח, תשתמש במשוואת ρ=m/v הסטנדרטית.
גיל סלמאן חאן
אז אם הייתה לך חתיכת אלומיניום שונה, לא סדירה, ששקלה 550 גרם ועקירה 204 מ'ל מים בגליל מדורג, אז המשוואה שלך תהיה ρ = 550 גרם/204 מ'ל = 2.7 גרם/מ'ל.
אם החומר שאתה מנסה למצוא את הצפיפות שלו הוא נוזל, אתה יכול פשוט לשפוך את הנוזל לתוך הגליל המדורג ולראות מה הנפח שלו, ואז לחשב את הצפיפות משם.
חישוב הצפיפות של נוזל בעזרת הידרומטר
אם אתה מנסה לחשב את הצפיפות של נוזל, אתה גם יכול לעשות זאת על ידי שימוש במכשיר המכונה הידרומטר. הידרומטר נראה כמו מדחום עם נורה גדולה בקצה אחד כדי לגרום לו לצוף.
כדי להשתמש באחד, אתה פשוט מוריד בעדינות את ההידרומטר לתוך הנוזל עד שההידרומטר צף בעצמו. מצא איזה חלק של ההידרומטר נמצא ממש על פני הנוזל וקרא את המספר בצד של ההידרומטר. זו תהיה הצפיפות. הידרומטרים צפים נמוך יותר בנוזלים פחות צפופים וגבוהים יותר בנוזלים צפופים יותר.
תקציר: מהי צפיפות המים?
צפיפות המים מעוגלת בדרך כלל ל-1 גרם/ס'מ3או 1000 ק'ג/מ'ר3, אלא אם כן אתה עושה חישובים מאוד מדויקים או עורך ניסוי בטמפרטורות קיצוניות. צפיפות המים משתנה בהתאם לטמפרטורה, כך שאם אתה עושה ניסוי קרוב לנקודת הרתיחה או הקיפאון של המים או מעבר לנקודת הרתיחה של המים, תצטרך להשתמש בערך אחר כדי לקחת בחשבון את השינוי בצפיפות. גם הקיטור וגם הקרח צפופים פחות ממים.
המשוואה לצפיפות היא ρ=m/v.
מתג כתב כתיבה
על מנת למדוד את הצפיפות של חומר, ניתן לחשב נפח של עצם בעל צורה קבועה ולהמשיך משם, למדוד את נפח הנוזל או את כמות הנוזל שעצם לא סדיר מחליף בגליל מדורג, או להשתמש בהידרומטר כדי למדוד את צפיפות של נוזל.
מה הלאה?
עכשיו כשאתה יודע למה צפיפות המים היא ייחודית, אבל מה עם שאר המאפיינים שלה? גלה מדוע החום הספציפי של המים מיוחד .
מחפש נושאים אחרים הקשורים לפיזיקה? אנחנו נלמד אותך כיצד לחשב תאוצה עם שלושת הנוסחאות החיוניות הללו ו תן לך שתי דוגמאות פשוטות לחוק שימור המסה .
רוצה לדעת את הדרכים המהירות והקלות ביותר להמיר בין פרנהייט לצלזיוס? אנחנו מכוסים אותך! עיין במדריך שלנו לדרכים הטובות ביותר להמיר צלזיוס לפרנהייט (או להפך).
האם אתה לומד עננים בשיעור המדעים שלך? קבל עזרה בזיהוי סוגים שונים של עננים עם המדריך המומחה שלנו.
כותב עבודת מחקר לבית הספר אבל לא בטוח על מה לכתוב? המדריך שלנו לנושאי מחקר יש למעלה מ-100 נושאים בעשר קטגוריות כך שתוכלו להיות בטוחים שתמצאו את הנושא המושלם עבורכם.