RELATIVE DICHTE: BERECHNUNG, BEISPIELE, ÜBUNGEN - KÖRPERLICH - 2025

Die relative Dichte ist die dimensionslose Beziehung zwischen der Dichte eines Stoffes und einer Referenz, bei der es sich normalerweise um Wasser mit 4 ° C (39,2 ° F) für Flüssigkeiten und Feststoffe handelt, während für Gase trockene Luft verwendet wird.

In einigen Texten wird es auch als spezifisches Gewicht bezeichnet (wörtliche Übersetzung des spezifischen Gewichts auf Englisch), aber es ist das gleiche Konzept. Beide Dichten müssen sich im selben Einheitensystem befinden und wurden unter gleichen Druck- und Temperaturbedingungen gemessen.

Schwimmende Objekte haben eine geringere relative Dichte als Wasser. Quelle: PIxabay.

Die relative Dichte wird mathematisch wie folgt berechnet:

Obwohl die Dichte eines Stoffes von den Druck- und Temperaturbedingungen abhängt, unter denen er gemessen wird, insbesondere bei Gasen, ist die relative Dichte ein sehr nützliches Konzept, um verschiedene Materialien schnell zu charakterisieren.

Dies kann sofort gesehen werden, da die Dichte von Wasser ungefähr 1 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt: 1 g / cc oder 1000 kg / m ³ , bei Atmosphärendruck und in einem guten Bereich von Temperaturen (0-15 ° C) .

Bei Angabe der relativen Dichte eines Stoffes ist sofort bekannt, wie leicht oder schwer er in Bezug auf Wasser, den universellen Stoff, ist.

Darüber hinaus ist die relative Dichte ein leicht zu merkender Wert, da sie mit kleinen und leicht zu handhabenden Zahlen gemessen wird, wie im nächsten Abschnitt zu sehen ist, in dem die relativen Dichtewerte für einige bekannte Substanzen erwähnt werden.

Beispiele

Die relative Dichte von Wasser beträgt offensichtlich 1, da es sich, wie eingangs erwähnt, um den Referenzstandard für Flüssigkeiten und Feststoffe handelt. Flüssigkeiten wie Kaffee, Milch oder alkoholfreie Getränke haben eine relative Dichte, die der von Wasser sehr nahe kommt.

Für Öle gibt es keinen einzigen relativen Dichtewert, der für alle gilt, da er von ihrer Herkunft, Zusammensetzung und Verarbeitung abhängt. Die meisten relativen Dichten für Öle liegen in einem Bereich zwischen 0,7 und 0,95.

Gase sind viel leichter, daher wird in vielen Anwendungen die Dichte der Luft als Referenz herangezogen, so dass die relative Dichte angibt, wie leicht oder schwer ein Gas im Vergleich zu Luft ist. Im Vergleich zu Wasser beträgt die relative Luftdichte 0,0013.

Schauen wir uns einige relative Dichtewerte für bekannte Substanzen und Materialien an.

Relative Dichte einiger bekannter Substanzen

- Menschlicher Körper: 1,07.

- Quecksilber: 13.6.

- Glycerin: 1,26.

- Benzin: 0,68.

- Meerwasser: 1.025.

- Stahl: 7.8.

- Holz: 0,5.

- Eis: 0,92.

Der relative Dichtewert gibt sofort Auskunft darüber, ob ein Stoff oder ein Material im Wasser schwimmt oder im Gegenteil sinkt.

In Anbetracht dessen bleibt eine Ölschicht auf einer Wasserschicht, da fast alle Öle ein niedrigeres spezifisches Gewicht als diese Flüssigkeit haben. Ein Holzwürfel in Wasser kann einen Teil davon haben, genau wie Eis.

Unterschied zur absoluten Dichte

Die absolute Dichte ist der Quotient zwischen der Masse eines Stoffes und dem Volumen, das er einnimmt. Da das Volumen wiederum von der Temperatur (die meisten Substanzen dehnen sich beim Erhitzen aus) und dem Druck abhängt, hängt die Dichte wiederum von diesen beiden Größen ab. Mathematisch haben wir:

Wobei ρ die Dichte ist, deren Einheiten im internationalen System Kg / m ^{3 sind} , m die Masse und V das Volumen ist.

Aufgrund der Beziehung des Volumens zu Temperatur und Druck werden die in den Tabellen angegebenen Dichtewerte normalerweise bei atmosphärischem Druck und in bestimmten Temperaturbereichen angegeben.

Unter normalen Bedingungen für Gase: 1 Druckatmosphäre und 0 ° C Temperatur wird die Luftdichte auf 1.293 kg / m ^{3 eingestellt} .

Obwohl sein Wert diese Schwankungen erfährt, ist er eine sehr geeignete Größe, um das Verhalten von Substanzen zu bestimmen, insbesondere in Medien, die als kontinuierlich angesehen werden.

Der Unterschied zur relativen Dichte besteht darin, dass die absolute Dichte Abmessungen hat. In diesem Fall hängen ihre Werte vom ausgewählten Einheitensystem ab. Auf diese Weise beträgt die Dichte des Wassers bei einer Temperatur von 4 ° C:

ρ _Wasser = 1 g / cm ³ = 1000 kg / m ³ = 1,94 Butzen / ft ³

Gelöste Übungen

-Übung 1

Finden Sie das Volumen von 16 Gramm Öl mit einem spezifischen Gewicht von 0,8.

Lösung

Zuerst finden wir die absolute Dichte ρ _Öl des Öls. Wir bezeichnen seine relative Dichte als s _{g und} haben:

ρ _Öl = 0,8 x Wasserdichte

Für die Wasserdichte wird der im vorherigen Abschnitt angegebene Wert verwendet. Wenn die relative Dichte bekannt ist, wird die absolute Dichte sofort wiederhergestellt, indem dieser Wert mit der Dichte des Wassers multipliziert wird. So:

Materialdichte = Relative Dichte x Wasserdichte (unter normalen Bedingungen).

Daher für das Öl in diesem Beispiel:

ρ _Öl = 0,8 × 1 g / cm ³ = 0,8 g / cm ³

Da die Dichte der Quotient zwischen Masse m und Volumen V ist, ist dies wie folgt:

-Übung 2

Ein Gestein hat ein spezifisches Gewicht von 2,32 und ein Volumen von 1,42 x 10 ^-4 m ³ . Finden Sie das Gewicht des Gesteins in Einheiten des Internationalen Systems und im technischen System.

Lösung

Der Wert der Wasserdichte wird als 1000 kg / m ^{3 verwendet} :

ρ _Gestein = 2,32 × 1000 kg / m ³ = 2,32 × 10 ³ kg / m ³

Die Masse m des Gesteins ist in Kilogramm angegeben:

Das Gewicht in Einheiten des technischen Systems beträgt 0,33 Kilogramm Kraft. Wenn es im internationalen System bevorzugt wird, dann ist die Einheit Newton, für die die Masse mit dem Wert von g, der Erdbeschleunigung, multipliziert wird.

-Übung 3

Ein Pyknometer ist ein Behälter, mit dem die relative Dichte einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur bestimmt werden kann.

Pyknometer. Quelle: Wikipedia.org.

Um die Dichte einer unbekannten Flüssigkeit im Labor zu bestimmen, wurde dieses Verfahren befolgt:

- Das leere Pyknometer wurde gewogen und der Messwert betrug 26,038 g

- Dann wurde das Pyknometer bei 20ºC (Wasserdichte 0,99823 g / cm³) mit Wasser gefüllt und gewogen, wobei ein Wert von 35,966 g erhalten wurde.

- Schließlich wurde das mit der unbekannten Flüssigkeit gefüllte Pyknometer gewogen und der erhaltene Wert betrug 37.791 g.

Es wird gebeten, einen Ausdruck abzuleiten, um die Dichte der Flüssigkeit zu berechnen und ihn mit den erhaltenen Daten anzuwenden.

Lösung

Die Masse sowohl des Wassers als auch der Flüssigkeit wird durch Subtrahieren des vollständigen Pyknometerwerts vom leeren Pyknometer bestimmt:

Masse _H 2 _O = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _{Flüssigkeitsmasse} = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Schließlich wird es in dem abgeleiteten Ausdruck eingesetzt:

_Flüssigkeit ρ = (11,753 g / 9,928 g). 0,99823 g / cm³ = 1,182 g / cm³.

Verweise

1. Enzyklopädie Britannica. Spezifisches Gewicht. Wiederhergestellt von: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6 ^th .. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4 .. Auflage. Pearson Ausbildung. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Anmerkungen zur allgemeinen Physik. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Fluid Mechanics. 5. Auflage. Mc Graw Hill. 17-18.