Kroppene omkring os består af forskellige stoffer: jern, træ, gummi osv. Enhver krops masse afhænger ikke kun af dens størrelse, men også af den substans, den består af. Legemer af samme volumen, bestående af forskellige stoffer, har forskellige masser. For eksempel efter at have vejet to cylindre lavet af forskellige stoffer - aluminium og bly, vil vi se, at aluminiumscylinderens masse er mindre end blycylinderens masse.

Samtidig har legemer med samme masser, bestående af forskellige stoffer, forskellige volumener. En jernstang på 1 ton fylder således 0,13 m 3, og is på 1 ton fylder 1,1 m 3. Volumenet af is er næsten 9 gange større end volumenet af en jernstang. Det vil sige, at forskellige stoffer kan have forskellig tæthed.

Det følger heraf, at legemer med samme volumen, bestående af forskellige stoffer, har forskellige masser.

Densitet viser massen af ​​et stof taget i et bestemt volumen. Det vil sige, at hvis massen af ​​et legeme og dets volumen er kendt, kan massefylden bestemmes. For at finde massefylden af ​​et stof skal du dividere kroppens masse med dets volumen.

Densiteten af ​​det samme stof i fast, flydende og gasformig tilstand er forskellig.

Densiteterne af nogle faste stoffer, væsker og gasser er angivet i tabeller.

Masser af nogle faste stoffer (ved normalt atmosfærisk tryk, t = 20 ° C).

Solid

ρ , kg/m 3

ρ g/cm3

Solid

ρ , kg/m 3

ρ g/cm3

Vinduesglas

Fyr (tør)

Plexiglas

Rafineret sukker

Polyethylen

Eg (tør)

Masser af nogle væsker (ved normalt atmosfærisk tryk t = 20 ° C).

Væske

ρ , kg/m 3

ρ g/cm3

Væske

ρ , kg/m 3

ρ g/cm3

Vandet er rent

Sødmælk

Solsikkeolie

Flydende tin (kl t= 400°C)

Maskinolie

Flydende luft (kl t= -194°C)

En af de vigtigste kontrollerede indikatorer i produktionen af ​​kosmetik og kosttilskud er tæthed. Afhængigt af det produkt, der fremstilles, vil virksomhedens specialister " KorolevFarm» bruge flere begreber og definitioner af tæthed.

En klarere definition af begrebet tæthed kræver en præcisering af ordlyden af ​​dette udtryk:

Med en sådan begrænsende overgang er det nødvendigt at tage højde for, at på atomniveau er enhver krop inhomogen, og derfor er det nødvendigt at fokusere på det volumen, der bruges til den tilsvarende fysiske model, der anvendes.

• Bulkdensitet - bulkdensiteten af ​​forskellige bulkmaterialer (sukker, laktose, stivelse osv.) forstås som mængden af ​​dette pulver (bulkprodukt), der er i en frit fyldt tilstand i en vis volumenhed.
• Relativ tæthed er forholdet mellem to begreber, dvs. termer, og kan betragtes som forholdet mellem volumetrisk, det vil sige bulkdensitet, og sand densitet.

Produkttæthed er en vigtig parameter i fremstillingen af ​​kosmetiske produkter, da det påvirker produktets udseende, dets organoleptiske egenskaber, vægt og omkostninger ved det færdige produkt. Det er meget vigtigt at tage hensyn til produktets densitet, når man pakker fremstillede produkter i flasker, rør, krukker og så videre.

For eksempel er tætheden af ​​cremer mindre end én. Som regel er massefylden af ​​cremen i området 0,96 - 0,98 g/cm3. I overensstemmelse med testene, ved en densitet på 0,96 og et volumen på 50 ml, vil massen af ​​cremen være 48 g, og ved en densitet på 0,98 stiger massen til 49 g.

Densiteten af ​​shampoo er derimod større end eller lig med enhed, den er i området 1,0 - 1,04 g/cm 3 . Forskning viser, at med en densitet på 1,0 og et volumen på 100 ml vil massen af ​​shampoo i pakken være 100 g, og med en densitet på 1,04 er den allerede 104 g.

Som allerede nævnt er tæthed defineret som forholdet mellem kropsmasse og optaget volumen. Derfor viser de numeriske værdier af massefylden af ​​et stof massen af ​​det accepterede eller specificerede enhedsvolumen af ​​dette stof. Som det fremgår af eksemplet, er densiteten af ​​metallet, i dette tilfælde støbejern, 7 kg/dm 3. Det viser sig, at 1 dm 3 støbejern har en masse på 7 kg. Lad os sammenligne densiteten af ​​postevand - 1 kg/l. Af dette eksempel følger det, at massen af ​​1 liter postevand er 1 kg. Det samme volumen af ​​forskellige stoffer eller stoffer har forskellig vægt.
Det er kendt, at når temperaturen falder, øges tætheden af ​​legemer.

Der er to hovedmetoder til at bestemme tætheden af ​​et stof: hydrometrisk og pyknometrisk. Et hydrometer bruges til at måle tætheden af ​​forskellige væsker, og et pyknometer bruges til at måle tætheden af ​​cremer, balsam, geler og tandpastaer.

Baseret på den målte massefylde af kosmetiske produkter i henhold til tabellerne aftalt på virksomheden "Grænser for tilladte afvigelser af nettoindholdet fra den nominelle mængde" i overensstemmelse med GOST 8.579-2002 "Krav til mængden af ​​emballerede varer i emballage af evt. type under deres produktion, emballering, salg og import” grænser bestemmes tilladte afvigelser af produktets nettoindhold fra den nominelle værdi.

Et hydrometer er en enhed, der bruges til at måle densiteten af ​​forskellige væsker og flydende stoffer. Som regel er det et glasrør, hvis nederste del er betydeligt udvidet i diameter. Ved kalibrering fyldes den udvidede del med hagl eller kviksølv, som bruges til at opnå en specificeret masse. I toppen af ​​hydrometeret er der en gradueret skala i visse tilsvarende tæthedsværdier. Da massefylden af ​​væsker og flydende stoffer afhænger meget af temperaturen, er hydrometeret enten udstyret med et termometer, eller også måles væskens temperatur samtidig med et andet termometer.

For at udføre proceduren for måling af massefylden af ​​et flydende stof eller væske, placeres et rent hydrometer forsigtigt i et tilstrækkeligt stort målebæger med væske, men på en sådan måde, at hydrometeret flyder frit i det. Densitetsværdier bestemmes ved hjælp af hydrometerskalaen for væsken placeret ved den nedre kant af menisken.

I fysik er et hydrometer en enhed, der bruges til at bestemme densitetsværdien og derfor dens vægtfylde.

Videnskabshistorikere mener, at hydrometeret som en enhed til at tage målinger blev opfundet af Hypatia, en berømt kvindelig videnskabsmand, astronom, matematiker og filosof, leder af den Alexandriske skole for neoplatonisme. Takket være hendes videnskabelige arbejde blev andre instrumenter opfundet eller forbedret: en destilleri, en astrolabium og en planisfære.

Designet af moderne hydrometre er ligesom hydrometre brugt i oldtiden baseret på den velkendte hydrostatiske lov - Arkimedes' lov.Som det er kendt fra folkeskolen, siger Arkimedes lov, at ethvert legeme flyder i en væske og synker så dybt ned i det, at vægten af ​​kroppen, der fortrænges af dens væske, er lig med vægten af ​​hele kroppen, der flyder i denne væske.

Interessante omstændigheder gik forud for opdagelsen af ​​Archimedes' lov, som glorificerede videnskabsmanden gennem tiden. "Eureka!" udbryder alle og finder en løsning på et vanskeligt problem, men forud for dette er der en hel historie.

Arkimedes tjente ved hoffet til Hiero II, tyrannen i Syracusa, som regerede fra 270-215 f.Kr., og fra 269 f.Kr. bar titlen som konge. Hieron var kendt som en lumsk, grådig og mistænksom hersker.

Han mistænkte sine juvelerer for, at de, når de lavede guldgenstande, blandede sølv med guld, eller endnu værre, tin til et ædelt metal, hvilket var årsagen til opdagelsen af ​​en af ​​de fysiske love. Han pålagde Arkimedes at afsløre guldsmedene, da han var sikker på, at når de lavede kronen til ham, stjal juvelererne guld.

For at løse dette komplekse problem er det nødvendigt at kende ikke kun massen, men også at bestemme volumenet af den fremstillede krone, og dette var den sværeste ting for efterfølgende at beregne densiteten af ​​metallet. Kronen har en kompleks og uregelmæssig geometrisk form; at bestemme dens volumen er en meget vanskelig opgave, hvis løsning Archimedes overvejede i lang tid.

Løsningen fandt Arkimedes på original vis, da han nedsænkede sig i et bad – vandstanden steg kraftigt, efter at han havde nedsænket sig i vandet. Forskerens krop fortrængte et lige så stort volumen vand. "Eureka!" - udbrød Arkimedes og løb til paladset, som legenden siger, uden at tage tøj på. Så var alt simpelt. Han nedsænkede kronen i vand, målte volumen af ​​den fortrængte væske og bestemte således kronens volumen.

Takket være dette opdagede Archimedes princippet eller, som det også kaldes, loven om opdrift. Et fast legeme nedsænket i en væske vil fortrænge et volumen væske svarende til volumenet af legemet nedsænket i væsken. Enhver krop kan flyde i vand, hvis dens gennemsnitlige massefylde er mindre end densiteten af ​​den væske, hvori den blev placeret.

Arkimedes lov siger: ethvert legeme, der er nedsænket i en væske eller gas, påvirkes af flydende kræfter rettet opad og lig med vægten af ​​væsken eller gassen, der fortrænges af det.
Den dag i dag har menneskeheden med succes anvendt viden opnået fra fjerne forfædre på mange områder af sin aktivitet, herunder i produktionen af ​​kosmetik.

Som allerede nævnt bruges et pyknometer også til at måle tæthed. Densitetsmålinger ved hjælp af et pyknometer udføres som følger.

Før testning er det nødvendigt at skylle pyknometeret successivt med et opløsningsmiddel for at fjerne spor af teststoffet, derefter med en kromblanding, vand, alkohol, ether, derefter tørre til en konstant vægt og veje (vejeresultatet registreres i gram nøjagtig med en fjerde decimal).

Pyknometeret fyldes med destilleret vand ved hjælp af en tragt eller pipette lidt over mærket, lukkes med en prop og placeres i 20 minutter i en termostat ved en temperatur på (20 ± 0,1) ° C.

Når temperaturen når (20 ± 0,1) ° C, er det nødvendigt at bringe vandstanden i pyknometeret til mærket, hurtigt fjerne overskydende vand ved hjælp af en pipette eller en strimmel filterpapir rullet ind i et rør, eller tilsætte vand til mærket, luk pyknometret med en prop og anbring pyknometret i termostat med en temperatur på (20 ±0,1) °C i 10 minutter.

Fjern pyknometret fra termostaten, vej det, tøm det for vand, tør det, fyld pyknometret med testvæsken og termostat det.

Beregn tæthed () i g/cm3 ved hjælp af formlen:

Hvor : m 1 - massen af ​​pyknometeret med testvæsken, g;
m 0 - massen af ​​et tomt pyknometer, g;
m 2 - masse af pyknometer med vand, g;
A – korrektion for aerostatiske kræfter, beregnet ved formlen:

A= 0,0012 x V.

Hvor : V – pyknometervolumen, cm 3 ;
0,0012 – luftdensitet ved 200C, g/cm3;
0,9982 – densitet af vand ved 200C, g/cm3;

Hos firmaet KorolevPharm bruges en ekspresmetode til at måle tætheden af ​​kosmetiske produkter med en tyk konsistens (emulsioner, cremegeler, geler, balsamer osv.). Dens essens ligger i, at en kalibreret sprøjte bruges til test.

For at bestemme massefylden skal du veje den tomme sprøjte (vejeresultatet registreres i gram med anden decimal), fyld sprøjten med destilleret vand til maksimummærket, tør derefter overfladen af ​​sprøjten grundigt af og vej igen.

Bestem volumen (V) af sprøjten ved hjælp af formlen:

Hvor : m 1 - masse af en sprøjte med vand (g), , 0,9982 - densitet af vand ved 200°C, g/cm3;

Vej den tomme sprøjte igen (vejeresultatet registreres i gram nøjagtigt med anden decimal), fyld sprøjten med kosmetisk masse til maksimummærket, undgå luftbobler.

Tør forsigtigt overfladen af ​​sprøjten af ​​og vej den igen.

Beregn tæthed () i g/cm3 ved hjælp af formlen:

Hvor, m 1 - massen af ​​en sprøjte med et kosmetisk produkt (g), m 0 - massen af ​​en tom sprøjte (g), V – sprøjtevolumen (cm 3)

Testresultatet tages som det aritmetiske middelværdi af resultaterne af to parallelle bestemmelser, hvor uoverensstemmelsen mellem disse ikke overstiger 0,01 g/cm 3 .
Denne metode giver dig mulighed for hurtigt at bestemme tætheden af ​​det fremstillede kosmetiske produkt.

Hvordan kan det være, at legemer, der optager samme volumen i rummet, kan have forskellige masser? Det handler om deres tæthed. Det begreb stifter vi bekendtskab med allerede i 7. klasse, på første år i fysikundervisningen på skolen. Det er et grundlæggende fysisk koncept, der kan åbne op for MKT (molekylær kinetisk teori) for en person ikke kun i et fysikkursus, men også i kemi. Med dens hjælp kan en person karakterisere ethvert stof, det være sig vand, træ, bly eller luft.

Typer af tæthed

Så dette er en skalær mængde, der er lig med forholdet mellem massen af ​​det undersøgte stof og dets volumen, det vil sige, det kan også kaldes specifik tyngdekraft. Det er angivet med det græske bogstav "ρ" (læst som "rho"), ikke at forveksle med "p" - dette bogstav bruges normalt til at betegne tryk.

Hvordan finder man tæthed i fysik? Brug tæthedsformlen: ρ = m/V

Denne værdi kan måles i g/l, g/m3 og generelt i alle enheder relateret til masse og volumen. Hvad er SI-enheden for tæthed? ρ = [kg/m3]. Konvertering mellem disse enheder udføres gennem elementære matematiske operationer. Det er dog SI-måleenheden, der er mere udbredt.

Ud over standardformlen, der kun bruges til faste stoffer, er der også en formel for gas under normale forhold (n.s.).

ρ (gas) = ​​M/Vm

M er gassens molære masse [g/mol], Vm er gassens molære volumen (under normale forhold er denne værdi 22,4 l/mol).

For mere fuldstændigt at definere dette begreb er det værd at præcisere præcis, hvilken mængde der menes.

• Densiteten af ​​homogene legemer er netop forholdet mellem et legemes masse og dets volumen.
• Der er også begrebet "tæthed af et stof", det vil sige tætheden af ​​en homogen eller ensartet fordelt inhomogen krop bestående af dette stof. Denne værdi er konstant. Der er tabeller (som du sikkert har brugt i fysiktimerne), der indeholder værdier for forskellige faste, flydende og gasformige stoffer. Så dette tal for vand er 1000 kg/m3. Ved at kende denne værdi og for eksempel badets volumen kan vi bestemme massen af ​​vand, der passer ind i det, ved at erstatte de kendte værdier i ovenstående form.
• Det er dog ikke alle stoffer, der er homogene. For sådanne mennesker blev udtrykket "gennemsnitlig kropsdensitet" skabt. For at udlede denne værdi er det nødvendigt at finde ud af ρ af hver komponent af et givet stof separat og beregne gennemsnitsværdien.

Porøse og granulære legemer har blandt andet:

• Ægte tæthed, som bestemmes uden at tage højde for hulrum i strukturen.
• Specifik (tilsyneladende) densitet, som kan beregnes ved at dividere massen af ​​et stof med hele det volumen, det optager.

Disse to mængder er relateret til hinanden ved porøsitetskoefficienten - forholdet mellem volumenet af hulrum (porer) og det samlede volumen af ​​kroppen under undersøgelse.

Densiteten af ​​stoffer kan afhænge af en række faktorer, og nogle af dem kan samtidig øge denne værdi for nogle stoffer og mindske den for andre. For eksempel stiger denne værdi normalt ved lave temperaturer, men der er en række stoffer, hvis tæthed opfører sig unormalt i et bestemt temperaturområde. Disse stoffer omfatter støbejern, vand og bronze (en legering af kobber og tin).

For eksempel har ρ vand sin højeste værdi ved en temperatur på 4 °C, og i forhold til denne værdi kan den ændre sig både under opvarmning og afkøling.

Det er også værd at sige, at når et stof går fra et medium til et andet (fast-væske-gasformigt), det vil sige, når aggregeringstilstanden ændrer sig, ændrer ρ også sin værdi og gør det i hop: den stiger under overgangen fra gas til væske og under krystallisation af væsken. Der er dog også her en række undtagelser. For eksempel har bismuth og silicium ringe værdi i størkning. En interessant kendsgerning: Når vand krystalliserer, det vil sige når det bliver til is, reducerer det også dets ydeevne, og det er grunden til, at is ikke synker i vand.

Hvordan man nemt kan beregne tætheden af ​​forskellige kroppe

Vi skal bruge følgende udstyr:

• Vægt.
• Centimeter (måling), hvis kroppen, der undersøges, er i en solid aggregeringstilstand.
• Målekolbe, hvis stoffet, der testes, er en væske.

Først måler vi volumenet af kroppen under undersøgelse ved hjælp af en centimeter eller målekolbe. Ved væske ser vi blot på den eksisterende skala og skriver resultatet ned. For en kubisk træbjælke vil den følgelig være lig med sideværdien hævet til tredje potens. Efter at have målt volumen, læg kroppen under undersøgelse på vægten og skriv masseværdien ned. Vigtig! Hvis du undersøger en væske, så glem ikke at tage hensyn til massen af ​​beholderen, hvori stoffet, der undersøges, hældes i. Vi erstatter de eksperimentelt opnåede værdier i formlen beskrevet ovenfor og beregner den ønskede indikator.

Det skal siges, at denne indikator for forskellige gasser er meget sværere at beregne uden specielle instrumenter, så hvis du har brug for deres værdier, er det bedre at bruge færdige værdier fra tabellen over stoftætheder.

Også specielle instrumenter bruges til at måle denne værdi:

• Pyknometeret viser den sande tæthed.
• Hydrometeret er designet til at måle denne indikator i væsker.
• Kaczynskis boremaskine og Seidelmans boremaskine er apparater, som jordbund undersøges med.
• En vibrationstæthedsmåler bruges til at måle en given mængde væske og forskellige gasser under tryk.

Massefylde kaldes normalt en fysisk størrelse, der bestemmer forholdet mellem massen af ​​et objekt, et stof eller en væske til det volumen, det optager i rummet. Lad os tale om, hvad tæthed er, hvordan tætheden af ​​et legeme og et stof adskiller sig, og hvordan (ved hjælp af hvilken formel) man kan finde tæthed i fysik.

Typer af tæthed

Det bør præciseres, at tæthed kan opdeles i flere typer.

Afhængigt af objektet, der undersøges:

• Tætheden af ​​et legeme - for homogene kroppe - er det direkte forhold mellem et legemes masse og dets volumen optaget i rummet.
• Et stofs massefylde er massefylden af ​​legemer, der består af dette stof. Densiteten af ​​stoffer er konstant. Der er specielle tabeller, der angiver densiteten af ​​forskellige stoffer. For eksempel er densiteten af ​​aluminium 2,7 * 103 kg/m3. Ved at kende densiteten af ​​aluminium og massen af ​​det legeme, der er lavet af det, kan vi beregne volumenet af dette legeme. Eller ved at vide, at kroppen består af aluminium og at kende volumen af ​​denne krop, kan vi nemt beregne dens masse. Vi vil se på, hvordan man finder disse størrelser lidt senere, når vi udleder en formel til beregning af tæthed.
• Hvis et legeme består af flere stoffer, så for at bestemme dens massefylde er det nødvendigt at beregne densiteten af ​​dets dele for hvert stof separat. Denne tæthed kaldes kroppens gennemsnitlige tæthed.

Afhængigt af porøsiteten af ​​det stof, som kroppen består af:

• Ægte tæthed er densiteten, der beregnes uden at tage højde for hulrum i kroppen.
• Densitet - eller tilsyneladende massefylde - er den, der beregnes under hensyntagen til hulrummene i et legeme, der består af et porøst eller smuldrende stof.

Så hvordan finder du tæthed?

Formel til beregning af tæthed

Formlen til at hjælpe med at finde tætheden af ​​en krop er som følger:

• p = m / V, hvor p er massefylden af ​​stoffet, m er kroppens masse, V er kroppens rumfang i rummet.

Hvis vi beregner tætheden af ​​en bestemt gas, vil formlen se sådan ud:

• p = M / V m p - gasdensitet, M - molær masse af gas, V m - molært volumen, som under normale forhold er 22,4 l/mol.

Eksempel: massen af ​​et stof er 15 kg, det fylder 5 liter. Hvad er massefylden af ​​stoffet?

Løsning: erstatte værdierne i formlen

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Svar: densiteten af ​​stoffet er 3 kg/l

Tæthedsenheder

Ud over at vide, hvordan man finder tætheden af ​​et legeme og et stof, skal du også kende måleenhederne for tæthed.

• For faste stoffer - kg/m 3, g/cm 3
• For væsker - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3
• For gasser - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3

Du kan læse mere om densitetsenheder i vores artikel.

Sådan finder du tæthed derhjemme

For at finde tætheden af ​​en krop eller et stof derhjemme, skal du bruge:

1. vægte;
2. Centimeter hvis kroppen er solid;
3. Et kar, hvis man vil måle tætheden af ​​en væske.

For at finde tætheden af ​​en krop derhjemme skal du måle dens volumen ved hjælp af en centimeter eller et kar og derefter sætte kroppen på skalaen. Hvis du måler tætheden af ​​en væske, skal du sørge for at trække massen af ​​den beholder, som du hældte væsken i, før du laver dine beregninger. Det er meget vanskeligere at beregne tætheden af ​​gasser derhjemme; vi anbefaler at bruge færdige tabeller, der allerede angiver tætheden af ​​forskellige gasser.