Le të shqyrtojmë në artikull se si të gjejmë densitetin dhe çfarë është. Në projektimin e shumë strukturave dhe automjeteve, merren parasysh një sërë karakteristikash fizike që duhet të ketë një material i caktuar. Një prej tyre është dendësia.
Masa dhe vëllimi
Deshifroni kuptimin e dy sasive fizike që lidhen drejtpërdrejt me të - kjo është masa dhe vëllimi. Përpara se t'i përgjigjemi pyetjes se si të gjejmë dendësinë.
Masa është një karakteristikë që përshkruan vetitë inerciale të trupave dhe aftësinë e tyre për të treguar tërheqje gravitacionale ndaj njëri-tjetrit. Masa matet në kilogramë në sistemin SI.
Konceptet e masave inerciale dhe gravitacionale u prezantuan për herë të parë në fizikë nga Isak Njutoni kur formuloi ligjet e mekanikës dhe gravitacionit universal.
Vëllimi është një karakteristikë ekskluzivisht gjeometrike e trupit, e cila pasqyron në mënyrë sasiore pjesën e hapësirës që zë. Vëllimi matet në njësi kubike të gjatësisë, për shembull, në SI është në metra kub.
Për trupa me formë të njohur(paralelepiped, top, piramidë) kjo vlerë mund të përcaktohet me formula të veçanta, për objektet me formë të parregullt gjeometrike, vëllimi përcaktohet duke i zhytur në një lëng.
Densiteti i sasisë fizike
Tani mund të shkoni drejtpërdrejt në përgjigjen e pyetjes se si të gjeni densitetin. Kjo karakteristikë përcaktohet nga raporti i masës trupore me vëllimin që zë, i cili matematikisht shkruhet si më poshtë:
ρ=m/V.
Ky barazi tregon njësitë e ρ (kg/m3). Kështu, dendësia, masa dhe vëllimi lidhen me një barazi të vetme, dhe vlera e ρ për çdo material tregon përqendrimin vëllimor të masës së tij.
Le të japim një shembull të thjeshtë: nëse merrni në dorë topa plastike dhe hekuri me të njëjtën madhësi, atëherë i dyti do të ketë shumë më tepër peshë se i pari. Ky fakt është për shkak të densitetit të lartë të hekurit në krahasim me atë të plastikës.
Një nga manifestimet kryesore të raportit të dendësisë në natyrë do të jetë lëvizja e trupave. Nëse trupi ka një densitet më të ulët se lëngu, atëherë ai kurrë nuk do të zhytet në të.
Densiteti i materialeve
Kur flasim për densitetin e materialeve të caktuara, ato nënkuptojnë trupat e ngurtë. Gazet dhe lëngjet gjithashtu kanë një densitet të caktuar, por ne nuk do të flasim për to këtu.
Materialet e ngurta mund të jenë ose kristalore ose amorfe. Vlera e ρ varet nga struktura, distancat ndëratomike dhe masat atomike dhe molekulare të materialeve. Për shembull, të gjitha metalet janë kristale, dhe qelqi ose druri kanëstrukturë amorfe. Më poshtë është një tabelë e densitetit të llojeve të ndryshme të drurit.
Ju lutemi vini re se në këtë rast jepet dendësia mesatare. Në jetën reale, çdo pemë ka veçori unike, duke përfshirë zbrazëtitë, poret dhe praninë e një përqindjeje të caktuar lagështie në dru.
Më poshtë është një tabelë tjetër. Në të, në g/cm3 jepen dendësia e të gjithë elementëve kimikë të pastër që janë në temperaturën e dhomës.
Nga tabela shihet se të gjithë elementët kanë një dendësi më të madhe se ajo e ujit. Përjashtim bëjnë vetëm tre metale - litiumi, kaliumi dhe natriumi, të cilët nuk fundosen, por notojnë në sipërfaqen e ujit.
Si matet dendësia eksperimentalisht?
Në fakt, ekzistojnë dy teknika për përcaktimin e karakteristikës në studim. E para është të peshoni drejtpërdrejt trupin dhe të masni dimensionet e tij lineare.
Nëse forma gjeometrike e trupit është komplekse, atëherë përdoret e ashtuquajtura metodë hidrostatike.
Thelbi i tij është si më poshtë: së pari peshoni trupin në ajër. Le të supozojmë se pesha që rezulton ishte P1. Pas kësaj, trupi peshohet në një lëng me një densitet të njohur ρl. Le të jetë pesha e trupit në lëng P2. Atëherë vlera e densitetit ρ të materialit në studim do të jetë:
ρ=ρlP1/(P1-P 2).
Kjo formulë mund të merret nga secili student më vete nëse ai merr parasysh ligjin e Arkimeditpër rastin e përshkruar.
Historikisht, besohet se për herë të parë peshimi hidrostatik u përdor nga filozofi grek Arkimedi për të përcaktuar kurorën e rreme të arit. Balancat e para hidrostatike u shpikën nga Galileo Galilei në fund të shekullit të 16-të. Aktualisht, piknometrat elektronikë dhe matësit e densitetit përdoren gjerësisht për të përcaktuar në mënyrë eksperimentale vlerën e ρ në lëngje, trupa të ngurtë dhe gazra.
Përkufizimi teorik i densitetit
Çështja se si të gjendet dendësia eksperimentalisht u diskutua më lart. Megjithatë, ky ρ i një materiali të panjohur mund të gjendet teorikisht. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të njihni llojin e rrjetës kristalore, parametrat e kësaj rrjete, si dhe masën e atomeve që e formojnë atë. Meqenëse çdo rrjetë elementare kristalore ka një formë të caktuar gjeometrike, është e lehtë të gjesh një formulë për përcaktimin e vëllimit të saj.
Nëse një material kristalor përbëhet nga disa elementë kimikë, siç janë lidhjet metalike, atëherë dendësia mesatare e tij mund të përcaktohet me formulën e mëposhtme të thjeshtë:
ρ=∑mi/∑(mi/ρi).
Ku mi, ρi janë respektivisht masa dhe dendësia e komponentit të i-të.
Nëse materiali ka një strukturë amorfe, atëherë teorikisht nuk do të jetë e mundur të përcaktohet me saktësi dendësia e tij dhe duhet të përdoren teknika eksperimentale.
