Где применяется плотность в жизни. Плотность вещества: формула, расчет

Плотность дерева является одним из важнейших факторов, который учитывается в случае перевозки леса. Именно данный параметр профессионалы считают основным в случае расчета стоимости всей перевозки, выбора специального транспорта для ее организации.

Разновидности веса древесины

Плотность дерева позволяет рассматривать объемный и удельный вес древесины. Удельная величина характеризуется массой единицы объема древесины без суммирования влаги, породы, иных факторов. Объемный показатель предполагает учет породы и влажности древесины. Имея представление об объемном весе, вполне можно вычислить плотность дерева. Различные породы отличаются друг от друга данным показателем. Зависит плотность дерева и от климатических особенностей того региона, в котором оно находится.

Зависимость от влажности

Данная величина серьезно влияет на плотность дерева. Сосна, например, при влажности 15 % имеет плотность 0,51 т/м3. В случае возрастания показателя влажности до 70 %, плотность существенно меняется, она составляет 0,72 т/м3.

Классификация

В зависимости от того, какое количество влаги находится в древесине, существует деление на несколько групп:

• абсолютно сухими считают древесину, в которой отсутствует вода;
• комнатно-сухое, в котором процент водяного пара не превышает 10 процентов;
• воздушно-сухое с влажностью от 15 до 20 процентов;
• свежесрубленное, содержание влаги в диапазоне 50- 100 процентов;
• мокрое, находящееся в воде дерево.

Характеристика

Что представляет собой плотность дерева? Таблица, представленная ниже, показывает, что эта величина весьма нестабильна. Даже для одного сорта древесины возможно серьезное изменение удельного веса. Если рассматривать различные участки одного куска, они будут отличаться по плотности. Значения удельного веса являются усредненными величинами. В реальности существует различие между табличными показателями и теми, которые на самом деле имеет рассматриваемая порода дерева.

Древесина представляет собой природный материал, имеющий определенную структуру. Она создается стенками клеток, а также околоклеточными и межклеточными пустотами. Рассуждая над тем, какая плотность дерева, профессионалы анализируют, о какой именно части древесины идет речь. Между показателями для сердцевины и стенками есть серьезные отличия по плотности, это учитывают те, кто работает с данным строительным материалом.

Древесинным веществом именуют твердую массу, которая не имеет естественных пустот. По его плотности и судят о твердости самого материала. Определяют этот показатель в условиях аналитической лаборатории. По толщине стенки материала настолько малы, что провести измерения с помощью линейки просто невозможно.

Независимо от породы древесины, удельный вес имеет определенные показатели. Для определения элементарного количественного химического состава стенок древесины пользуются стандартными методами. Эта величина практически для всех пород является постоянной, в среднем она составляет 1540 кг/м3. Удельный вес (плотность) самого дерева можно определить, вооружившись стандартными средствами. Например, провести взвешивание куска дерева, определить его объем, а потом, воспользовавшись арифметическими действиями, определить удельный вес искомого вещества. Существует прямая связь между строением клеточной структуры и влажностью исследуемого образца.

Объективным фактором плотности является клеточная структура дерева. Волокнистая многоклеточная структура данного природного материала является несущим каркасом, именно от ее ориентации в пространстве, формы, зависит плотность материала. При уменьшении размеров клеток увеличивается их число, в результате чего повышается плотность их расположения в пространстве. Происходит уплотнение клеточной структуры, увеличивается число древесинного компонента на единицу объема. При этом наблюдается и повышение удельного веса древесины. Разница между показателями объясняется разной плотностью пород, а также слоистостью материала.

Кроме того, серьезное влияние на строение клетчатки оказывают географические, климатические, иные условия произрастания, возраст дерева. Зная удельный вес, можно рассматривать сферы применения данной древесины, продумывать условия ее эксплуатации, хранения.

Ответ от Вровень [новичек]
Плотность вещества: формула, расчет.
Все вокруг нас состоит из разных веществ. Корабли и бани строят из дерева, утюги и раскладушки делают из железа, покрышки на колесах и стёрки на карандашах – из резины. И разные предметы имеют разный вес – любой из нас без проблем донесет с рынка сочную спелую дыню, а вот над гирей такого же размера уже придется попотеть.
Все помнят знаменитую шутку: «Что тяжелее? Килограмм гвоздей или килограмм пуха?». Мы-то уже не попадемся на эту детскую уловку, мы знаем, что вес и того и другого будет одинаковым, а вот объем будет существенно отличаться. Так почему это происходит? Почему разные тела и вещества имеют разный вес при одинаковом размере? Или наоборот, одинаковый вес при разном размере? Очевидно, что есть какая-то характеристика, вследствие которой вещества так отличаются друг от друга. В физике эта характеристика носит название плотности вещества и проходится в седьмом классе.
Плотность вещества: определение и формула
Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3, а льда – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем. Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой? (греч. буква «ро»). И формула можно записать следующим образом:
?=m/V
Как найти плотность вещества
Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см) ^3 =1000кг/м^3. Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Плотность — физическая величина, характеризующая физические свойства вещества, которая равна отношению массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) можно расчитать по формуле:

[ρ] = кг/м³; [m] = кг; [V] = м³.

где m - масса тела, V - его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность».

Все вещества состоят из молекул, следовательно масса всякого тела складывается из масс его молекул. Это подобно тому, как масса пакета с конфетами складывается из масс всех конфет в пакете. Если все конфеты одинаковы, то массу пакета с конфетами можно было бы определить, умножив массу одной конфеты на число конфет в пакете.

Молекулы чистого вещества одинаковы. Поэтому масса капли воды равна произведению массы одной молекулы воды на число молекул в капле.

Плотность вещества показывает, чему равна масса 1 м³ этого вещества.

Плотность воды равна 1000 кг/м³, значит, масса 1 м³ воды равна 1000 кг. Это число можно получить, умножив массу одной молекулы воды на число молекул, содержащихся в 1 м³ его объёма.
Плотность льда равна 900 кг/м³, это означает, что масса 1 м³ льда равна 900 кг.
Иногда используют единицу измерения плотности г/см³, поэтому ещё можно сказать, что масса 1см³ льда равна 0,9 г.

Каждое вещество занимает некоторый объём. И может оказаться, что объёмы двух тел равны , а их массы различны. В этом случае говорят, что плотности этих веществ различны.

Также при равенстве масс двух тел их объёмы будут различны. Например, объём льда почти в 9 раз больше объёма железного бруса.

Плотность вещества зависит от его температуры.

При повышении температуры обычно плотность уменьшается. Это связано с термическим расширением, когда при неизменной массе увеличивается объём.

При уменьшении температуры плотность увеличивается. Хотя существуют вещества, плотность которых в определённом диапазоне температур ведёт себя иначе. Например, вода, бронза, чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, висмут и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при затвердевании уменьшается.

Решение задач

Задача №1.
Прямоугольная металлическая пластинка длиной 5 см, шириной 3 см и толщиной 5 мм имеет массу 85 г. Из какого материала она может быть иготовлена?

Анализ физической проблемы. Чтобы ответить на поставленный вопрос, необходимо определить плотность вещества, из которого изготовлена пластинка. Затем, воспользовавшись таблицей плотностей, определить – какому веществу соответствует найденое значение плотности. Эту задачу можно решить в данных единицах (т.е. без перевода в СИ).

Задача №2.
Медный шар объёмом 200 см 3 имеет массу 1,6 кг. Определите, цельный этот шар или пустой. Если шар пустой, то определите объём полости.

Анализ физической проблемы. Если объём меди меньше объёма шара V мед

Задача №3.
Канистра, которая вмещает 20 кг воды, наполнили бензином. Определите массу бензина в канистре.

Анализ физической проблемы. Для определения массы бензина в канистре нам необходимо найти плотность бензина и ёмкость канистры, которая равна объёму воды. Объём воды определим по её массе и плотности. Плотность воды и бензина найдём в таблице. Задачу лучше решать в единицах СИ.

Задача №4.
Из 800 см 3 олова и 100 см 3 свинца изготовили сплав. Какова его плотность? Каково отношение масс олова и свинца в сплаве?

Цель урока:

• закрепить знания учащихся о плотности
• показать как определять массу и объем тела по его плотности
• решать расчетные задачи

Структура урока:

1. Орг. момент
2. Повторение материала
3. Изучение нового материала
4. Закрепление материала
5. Домашнее задание

1. Орг. момент
2. Повторение материала

На уроке используется презентация (Приложение 1)

• все ли тела одинакового объёма, иметь одинаковую массу? (слайд 2)
• почему?
• Все ли тела одинаковой массы имеют одинаковый объём? (слайд 2)
• почему?
• отчего это зависит?
• Что называется плотностью вещества? (слайд 3)
• плотностью называется физическая величина равная отношению массы тела к его объёму.
• запишите формулу плотности. (слайд 4)

• получите наименование плотности в СИ (слайд 4)

Сегодня на уроке мы будем рассчитывать массу и объем тел по плотности, запишите тему урока в тетрадь.

Тема урока: определение массы и объема тела по плотности вещества. (слайд 8)

Запишите формулу расчета плотности в тетрадь

чему будет равна масса тела, если знаем плотность тела и его объём?, кто запишет?

– для вычисления массы по его плотности и объёму, нужно плотность умножить на его объём. (слайд 9)

№1- задачу каждый решает сам

Проверяем:
Задача
Ответ: m=2825г. (слайд 12)

Внимание! Чему будет равен объём тела, если знаем массу и плотность вещества?

; - для вычисления объёма тела по его плотности надо массу тела разделить на его плотность (слайд 13)

Задача решается на доске и остается в качестве образца решения.

№ 2- задачу каждый решает сам

1. Стальная деталь машины имеет массу 7890 г. Определите её объём, если плотность стали 7,8 .(Приложение 3)

Проверяем:
Задача
Ответ: V=1023,077см 3 (слайд 16)

• Домашнее задание §22 упр. № 8 (слайд 17)
• Откройте задание 3 (слайд 18)

№ 3 - задачи каждый решает сам

Бланк отчета задания № 3 (слайд 19) – обратите внимание на то, что обязательно нужно заполнить сроку с фамилией

Фамилия имя уч-ся_____________________________________________

заполнить рассчитанную физическую величину с её единицами измерения в соответствующих ячейках (слайд19)

Дата заполнения______________________________________

• У каждого на парте есть такой бланк, вы заполняете соответствующие ячейки, в которых пишите только числовые значения.
• Закрыть Excel. Сохранить изменение в документе. (слайд 21)

Урок окончен спасибо! (слайд 22)

Используемая литература:

1. Учебник физика 7, автор – А.В.Перышкин – Москва – “Прсвещение”
2. Методические материалы 7,- Л.А.Кирик – Москва – “ИЛЕКСА”
3. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы 7,- Л.А.Кирик – Москва – “ИЛЕКСА”
4. Сборник задач по физике- В.И.Лукашик - Москва – “Прсвещение”

Плана урока в 7 классе

Лабораторная работа «Определение плотности твердого тела»

Актуализация знаний по теме (задача: представьте себе, что вы, гуляя, нашли красивый камешек и хотите узнать, что это за минерал, а спросить не у кого. Как вам надо поступить?)

Знания о плотности понадобятся вам в жизни. Потому что величина очень важна и для промышленности и для строительства и для сельского хозяйства.

Использование материалов с малой плотностью в строительстве и машиностроении выгодно в экологическом и экономическом плане. Например, раньше корпус самолетов и ракет делали из алюминия и стали, а теперь из более легкого титана. Это позволяет экономить горючее и перевозить больше груза. А экономия топлива способствует тому, что уменьшается количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Плотность важна и для сельского хозяйства от плотности почвы тоже много зависит. Если плотность почвы большая, то она плохо пропускает тепло, зимой промерзает на большую глубину, при распашке разваливается на крупные глыбы, и растения плохо растут. Если плотность почвы низкая, то через такую почву вода быстро проходит, то есть влага в почве не удерживается. Сильный дождь разрушает верхний самый плодородный слой почвы – он его вымывает. Поэтому, чтобы получить хороший урожай агрономам надо знать плотность почвы. Значит, мы должны научиться определять экспериментальным путем плотность тела.

Цель:
научить определять плотность вещества,

Гипотеза : каждое вещество обладает своей плотностью, соответствующей справочным данным.

Используется:

Весы с разновесами, измерительный цилиндр (мензурка), твердые тела, плотность которых надо определить, нитка, отливной сосуд и стакан, таблица плотности стр.63 учебника таблица №3, линейка.

План работы:

1. После того как дети познакомились с условиями задачи, учитель предлагает им ответить на вопрос.

Ответ: надо узнать плотность камня и по таблице плотностей определить название минерала.

Вопрос:

Запишите формулу, которая позволяет определить плотность тела.

Ответ:

Вопрос:

Какие физические величины необходимо измерить для того, чтобы определить плотность?

Ответ:

Массу и объем.

Вопрос:

Какие измерительные приборы необходимы для этого?

Ответ:

Весы и мензурка.

Вопрос:

В какой последовательности необходимо провести измерения?

Ответ:

Неважно

Вопрос:

Как оформить результат

Ответ:

В таблице.

Учитель:

Шапку таблицы составьте сами.

Вопрос:

В каких единицах измеряется плотность?

В каких единицах вы измерили плотность? Как перевести в Си ваши измерения?

Учитель:

Мы составили план выполнения работы по определению плотности вещества твердого тела. Оформите лабораторную работу в рабочих листах.

План:

1. Определите вещество, из которого сделан металлический цилиндр. и спользуя формулу для расчета плотности, вычислите плотность твердого тела.
2. Полученное на основе опыта значение плотности тела сравните с табличным значением плотности и запишите в таблицу название вещества, из которого изготовлено тело.

5. Определите название минерала данного вам камня. (Примечание: камень подбирается таким образом, чтобы он не помещался в мензурку)

Вопрос:

Какое дополнительное оборудование вам понадобится?

Ответ:

Отливной сосуд и стакан.

Выполните необходимые измерения, заполните таблицу.

6. Выполните необходимые измерения, определите плотность деревянного бруска. (Брусок имеет форму параллелепипеда и не помещается в отливной стакан).

Вопрос:

Какие затруднения вы испытываете? Подумайте, знания, по какому предмету могут вас выручить в данном случае.

Ответ:

Объем бруска можно определить с помощью математической формулы V=abc .

7. Измерения и расчеты занесите в таблицу, выполните перевод из г/см3 в кг/м3.

Рабочий лист ученика

Рабочий лист заполняется по ходу лабораторной работы .

Цель: научить определять плотность вещества,
с помощью учителя составить план решения поставленной задачи,
развить логическое мышление и умения применять полученные знания на практике.

Гипотеза
Плотность тела можно определить экспериментальным путем

Плотность минералов

8. Сформулируйте общий вывод по результатам трех экспериментальных опытов.

Вывод: Экспериментальным путем определили плотность металического цилиндра и выяснили, что он изготовлен из алюминия. Камень –кварц. Результаты измерений показали, что брусок выполнен из сосны.

Делает вывод о верности гипотезы.

8. Рефлексия .

• вспомнить этапы деятельности на уроках,
• назовите алгоритм применения методов наблюдение, эксперимент,
• какие есть ограничения и/или особенности применения этих методов?
• насколько точно вы смогли определить плотность тел?

9. Домашняя работа (выдается моток провода)
Определить массу мотка медного провода используя только линейку.