Измерение плотности

Содержание

Плотность растворов

Плотность раствора — это сумма массовых (массовых) концентраций компонентов этого раствора.

Массовая (массовая) концентрация каждого заданного компонента ρ _i в растворе суммируется с плотностью раствора.

ρзнак равно∑яϱя{\ Displaystyle \ rho = \ сумма _ {я} \ varrho _ {я} \,}

Выраженный как функция плотностей чистых компонентов смеси и их объемного участия , он позволяет определять избыточные молярные объемы :

ρзнак равно∑яρяVяVзнак равно∑яρяφязнак равно∑яρяVя∑яVя+∑яVEя{\ displaystyle \ rho = \ sum _ {i} \ rho _ {i} {\ frac {V_ {i}} {V}} \, = \ sum _ {i} \ rho _ {i} \ varphi _ { i} = \ sum _ {i} \ rho _ {i} {\ frac {V_ {i}} {\ sum _ {i} V_ {i} + \ sum _ {i} {V ^ {E}} _ {я}}}}

при условии отсутствия взаимодействия между компонентами.

Зная соотношение между избыточными объемами и коэффициентами активности компонентов, можно определить коэффициенты активности.

VE¯язнак равнорТ∂пер⁡γя∂п{\ displaystyle {\ overline {V ^ {E}}} _ {i} = RT {\ frac {\ partial \ ln \ gamma _ {i}} {\ partial P}}}

Плотности астрономических объектов

Средняя плотность небесных тел Солнечной системы (в г/см³)

• Средние плотности небесных тел Солнечной системы см. на врезке.
• Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли ~10−21÷10−20 кг/м³.
• Плотность межзвёздной среды ~10−23÷10−21 кг/м³.
• Плотность межгалактической среды 2×10−34÷5×10−34 кг/м³.
• Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
• Плотность белых карликов 108÷1012 кг/м³
• Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017÷1018 кг/м³.
• Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры зависит от её массы и выражается формулой:

ρ=3c632πM2G3.{\displaystyle \rho ={\frac {3\,c^{6}}{32\pi M^{2}G^{3}}}.}

Средняя плотность падает обратно пропорционально квадрату массы чёрной дыры (ρ~M−2). Так, если чёрная дыра с массой порядка солнечной обладает плотностью около 1019 кг/м³, превышающей ядерную плотность (2×1017 кг/м³), то сверхмассивная чёрная дыра с массой в 109 солнечных масс (существование таких чёрных дыр предполагается в квазарах) обладает средней плотностью около 20 кг/м³, что существенно меньше плотности воды (1000 кг/м³).

О понятии плотности

Плотностью обычно называют массу единицы объема какого-либо вещества. Ранее это называлось удельным весом. Она обычно выражается одним определенным числом. Ее определяют в виде отношения массы к занимаемому ей объему. Плотность обычно обозначается греческой буквой ρ (ро) и выводится по формуле ρ=m/V. Здесь m означает массу, а V объем вещества. Измеряют ее в килограммах на кубический метр или граммах на кубический сантиметр. Измеряться может плотность вещества в целом, плотность конкретного объекта или этот показатель в его малой части.

При измерении этого показателя у тел с порами или сыпучих, используют понятия истинной и удельной. Первая нужна при игнорировании полостей. Удельная рассчитывается как соотношение массы тела к занимаемой им кубатуре. Для получения из удельной истинной плотности пользуются коэффициентом, с помощью которого вычисляется из общего объема часть, занимаемая пустотами. Такой показатель для материалов, которые называют сыпучими, называется насыпной плотностью. Она может изменяться в зависимости от того, в каком состоянии и при какой температуре находится вещество.

Обычно уменьшение температуры  приводит к ее росту.  Однако, есть исключения. К примеру, у воды она самая большая, когда ее температура достигает четырех градусов по Цельсию. Может отклоняться в любую сторону при изменении этой температуры. Считается, что при охлаждении вещества оно становится плотнее. Так происходит при сжижении газа, превращении его в жидкость и дальнейшем затвердевании. В то же время, когда затвердевает кремний или висмут, они становятся менее плотными. Такие явления по-разному происходят у различных природных объектов. Учеными подсчитано, что наименьшую плотность имеют межгалактическое и межзвездное пространства.

Самый легкий газ водород в нормальных  условиях обладает плотностью почти в полтора раза меньшей, чем сухой воздух. У полностью вдохнувшего воздух человека плотность в пределах 940-990 кг/м3, а у выдохнувшего его этот показатель составляет 1010-1070. Пресная вода температурой в + 4 градуса имеет 1000 кг/м3. У Солнца этот показатель наполовину больше. В широких пределах меняется плотность элементов таблицы Менделеева. У самого легкого металла лития она меньше, чем у воды. А у осмия она значительно больше, чем у платины и золота. Железо обладает плотностью в 7874 кг/м3.

Измеряют плотность различными приборами. Истинную плотность определяют с помощью пикнометра.

Пикнометры

Для жидкостей применяют ареометры различных видов. Плотность почвы измеряют с помощью специальных небольших буров. Вибрационным плотнометром измеряют этот параметр у находящихся под давлением газов и жидкостей.

Ареометры

О какой физической характеристике пойдет речь?

Плотность представляет собой величину, которая характеризует количество вещества, находящегося в известном объеме. Согласно этому определению, ее можно математически вычислить так:

Обозначают эту величину греческой буквой ρ (ро).

Плотность является универсальной характеристикой, поскольку по ней можно сравнивать разные материалы. Этот факт можно использовать для их идентификации, что и сделал греческий философ Архимед, согласно легенде (он смог установить подделку золотой короны, измерив величину ρ для нее).

Этот параметр для конкретного материала зависит от двух основных факторов:

• от массы составляющих вещество атомов и молекул;
• от средних межатомных и межмолекулярных расстояний.

Например, любой из переходных металлов (золото, железо, ванадий, вольфрам) имеет большую плотность, чем любой углеродный материал, поскольку масса атома последнего в десятки раз меньше. Другой пример. Графит и алмаз — это две углеродные структуры. Второй является более плотным, поскольку межатомные расстояния в его решетке меньше.

Измерение истинной плотности

Рассматривая плотность материала строительства, нужно учитывать его истинный показатель. То есть когда структура вещества единицы объема не содержит в себе раковин, пустот и посторонних включений. На практике нет абсолютной однородности, когда, например, бетон заливают в форму. Чтобы определить реальную его прочность, которая напрямую зависит от плотности материала, проводят следующие операции:

• Структуру подвергают измельчению до состояния порошка. На этом этапе избавляются от пор.
• Просушивают в сушильном шкафу при температуре свыше 100 градусов, из пробы удаляют остатки влаги.
• Остужают до комнатной температуры и пропускают через мелкое сито с размером ячейки в 0,20 х 0,20 мм, придавая однородность порошку.
• Полученный образец взвешивают на электронных весах высокой точности. Объем вычисляют в объемомере методом погружения в жидкую структуру и измерения вытесненной жидкости (пикнометрический анализ).

Расчет проводят по формуле:

p=m/V

где m – масса образца в г;

V – величина объема в см3.

Часто применимо измерение плотности в кг/м3.

Диапазон плотностей в природе

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.

• Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10−31—5·10−31 кг/м³, без учёта тёмной материи).
• Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10−23—10−21 кг/м³.
• Средняя плотность красных гигантов в пределах их фотосфер много меньше, чем у Солнца — из-за того, что их радиус в сотни раз больше при сравнимой массе.
• Плотность газообразного водорода (самого лёгкого газа) при стандартных условиях равна 0,0899 кг/м³.
• Плотность сухого воздуха при стандартных условиях составляет 1,293 кг/м³.
• Один из самых тяжёлых газов, гексафторид вольфрама, примерно в 10 раз тяжелее воздуха (12,9 кг/м³ при +20 °C)
• Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
• Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
• Усреднённая плотность тела человека от 940—990 кг/м³ при полном вдохе, до 1010—1070 кг/м³ при полном выдохе.
• Плотность пресной воды при 4 °C 1000 кг/м³.
• Средняя плотность Солнца в пределах фотосферы около 1410 кг/м³, примерно в 1,4 раза выше плотности воды.
• Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
• Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
• Плотность железа равна 7874 кг/м³.
• Плотность металлического урана 19100 кг/м³.
• Плотность золота 19320 кг/м³.
• Самые плотные вещества при стандартных условиях — металлы платиновой группы (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина). Имеют плотность 21400—22700 кг/м³.
• Плотность атомных ядер приблизительно 2·1017 кг/м³.
• Теоретически верхняя граница плотности по современным физическим представлениям — это планковская плотность 5,1⋅1096 кг/м³.

Определение слова «Плотность» по БСЭ:

Плотность (&rho.)физическая величина, определяемая для однородного вещества его массой в единице объёма. П. неоднородного вещества — предел отношения массы к объёму, когда объём стягивается к точке, в которой определяется П.Отношение П. двух веществ при определённых стандартных физических условиях называется относительной П.: для жидких и твёрдых веществ она обычно определяется по отношению к П. дистиллированной воды при 4°C, для газов — по отношению к П. сухого воздуха или водорода при нормальных условиях. Средняя П. тела определяется отношением массы тела m к его объёму V, т. е.&rho. = m/V. Единицей П. в СИ является кг/мі, в СГС системе единиц г/смі. На практике пользуются также внесистемными единицами П.: г/л, т/мі и др.Для измерения П. веществ применяют Плотномеры, Пикнометры, Ареометры, гидростатическое взвешивание (см. Мора весы). Др. методы определения П. основаны на связи П. с параметрами состояния вещества или с зависимостью протекающих в веществе процессов от его П. Так, плотность идеального газа может быть вычислена по уравнению состояния&rho. = p&mu./RT, где p — давление газа, &mu. — его Молекулярная масса (мольная масса), R — Газовая постоянная, T — абсолютная температура, или определена, например, по скорости распространения ультразвука 20/200160.tif (здесь &beta. — адиабатическая Сжимаемость газа).Диапазон значений П. природных тел и сред исключительно широк. Так, П. межзвёздной среды не превышает 10&minus.21 кг/мі, средняя П. Солнца составляет 1410 кг/мі, Земли — 5520 кг/мі, наибольшая П. металлов — 22 500 кг/мі (осмий), П. вещества атомных ядер — 1017 кг/мі, наконец, П. нейтронных звёзд может, по-видимому, достигать 1020 кг/мі.Значения П. некоторых широко используемых веществ и материалов приведены в таблице. См. также Газы, Металлы.Для пористых и сыпучих тел различают истинную П. (её определяют без учёта имеющихся в теле пустот) и кажущуюся П. (отношение массы тела ко всему занимаемому им объёму). П., как правило, уменьшается с ростом температуры (вследствие теплового расширения тел) и увеличивается с повышением давления. Аномально ведут себя, например, вода, чугун, аморфный кварц. Так, у воды П. имеет максимальное значение при 4°C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры. При агрегатных превращениях вещества П. изменяется скачком (см. Агрегатные состояния), причём при переходе из жидкого состояния в твёрдое П. обычно растет, однако у воды, например, она при затвердевании уменьшается.Лит.: Справочник химика, 3 изд., т. 1, Л., 1971. Перельман В. И., Краткий справочник химика, 6 изд., М., 1963. Измерение массы, объёма и плотности, М., 1972: ГОСТ 2939-63. Газы. Условия для определения объёма.С. Ш. Кивилис.

Газы1	ЖидкостиІ	Твёрдые вещества и материалы (средние значения)І
Водород H2	0,090	Водород (-240°С)	43,2	Пробка	240
Гелий He	0,178	Кислород (-200°С)	122,5	Древесина:
Метан CH4	0,717	Бензин	710	берёзы (сухая)	650
Аммиак NH3	0,771	Этиловый спирт C2H6O	789,4	дуба (сухая)	750
Ацетилен C2H2	1,171	Ацетон C3H6O	791	Парафин	890
Азот N2	1,251	Скипидар	865	Лёд (0°C)	900
Этилен C2H4	1,260	Растительные масла (15°C)	914-962	Текстолит	1350
Воздух (сухой)	1,293	Вода H2O	998,2	Бетон	2150
Окись азота NO	1,340	Нитробензол C6H5NO2	1203	Фарфор	2350
Кислород O2	1,429	Уксусная кислота C2H4O2	1049	Графит, стекло	2500
Хлористый водород HCl	1,639	Глицерин C3H8O3	1260	Гранит	2600
Двуокись углерода (углекислый газ) CO2	1,977	Хлороформ CHCl3	1489	Алюминий	2700
Двуокись серы (сернистый газ) SO2	2,927	Азотная кислота HNO3	1510	Слюда	2900
Хлор Cl2	3,214	Четырёххлористый углерод CCl4	1594	Корунд	4000
Ксенон Xe	5,851	Серная кислота H2SO4	1840	Олово	5850
Радон Rn	9,730	Ртуть	13546	Сталь (углеродистая)	7750
				Железо	7874
				Свинец	11340
				Вольфрам	19300
				Платина	21450

1

Классификация плотности бетона кг/м3 по маркам

Марка есть у любого типа. Именно на нее необходимо ориентироваться каждому, кто приобретает цемент. Она складывается из буквы М и идущего далее числа. Кроме того, есть и другая характеристика – класс. В нормативных документах обычно указан именно он, но при заказе покупатели чаще различают бетон по маркам. Класс обозначают буквой В, за ней следуют цифры, которые показывают, какую нагрузку выдержит застывший раствор.

Распространенные марки:

1. М100. Применяется в процессе подготовительных работ, прежде чем приступить к заливке фундамента. Используется как бетонная основа для бордюров при строительстве дорог.
2. М200. Самая распространенная марка. Этот раствор относится к классу тяжелых, средняя плотность 2000 кг/м3. В составе – цемент, гравий, песок. Оптимальное сочетание прочности, качества и цены. Подходит для фундамента жилых домов, работ по благоустройству (строительство пешеходных дорожек, тротуаров), изготовления бетонных покрытий, лестниц, плит. Данная марка не трескается, хорошо выдерживает перепады давления и температур. Это и определяет его популярность и универсальность применения.
3. М250 (класс В 20). Свойства практически совпадают с предыдущей маркой, однако прочность выше. Способен формировать плиты высокой нагрузки.
4. М300. Подходит для монолитных фундаментов, стен, заборов, лестничных маршей.
5. М350 (В25). Высокой прочности, применяется для монолитных конструкций в многоэтажном строительстве, а также для несущих колонн зданий, оснований бассейнов и аэропортов.

В таблице которая будет приведена ниже указано, какая марка бетона по средней плотности соответствует определенному классу.

Таблица плотности бетона кг/м3

Класс	Средняя прочность, кгc/кв.см.	Марка
В5	65	М75
В7,5	98	М100
В10	131	М150
В15	196	М200
В20	262	М250
В25	327	М350
В30	393	М400
В35	458	М450
В40	524	М550
В50	655	М600
В60	786	М800

Как повлиять на объемный вес?

Плотность бетонного монолита во многом определяется особенностями компонентов смеси

Именно их подбору следует уделить внимание, чтобы получить на выходе желаемый вес бетонного раствора. Причем собственно состав и соотношения в рецептуре – далеко не единственный решающий фактор

Больше половины массы бетона приходится на крупный заполнитель, поэтому изначально необходимо определить его собственный вес и даже насыпную плотность. Последняя покажет, сколько внутри осталось воздушных карманов для песка и цемента, однако масса камней даст куда более серьезную разницу. К примеру, если в состав В25 входит гранитный или доломитовый щебень прочностью М600, его собственная плотность будет настолько велика, что бетон получится не ниже D2200-2400. А пемза, керамзит и туф дадут лишь облегченный тип монолита не тяжелее 1,6-1,8 т/м3.

Плотность цементного монолита можно изменять и с помощью других компонентов раствора, но уже не так заметно. Например, увеличение веса вызывает применение заполнителей мелких фракций. И не стоит забывать о специальных пластификаторах, улучшающих текучесть смеси, одновременно сокращая количество жидкости в ней.

Температурная зависимость

Плотность:See для стола измеренных удельных весов воды при различных температурах.

Плотность веществ меняется в зависимости от температуры и давления так, чтобы было необходимо определить температуры и давления, при которых были определены удельные веса или массы. Почти всегда имеет место, что измерения сделаны в номинально 1 атмосфере (101,325 кПа изменения, вызванные, изменяя метеорологические карты), но поскольку относительная плотность обычно относится к очень несжимаемым водным растворам или другим несжимаемым веществам (таким как нефтепродукты), изменениями в плотности, вызванной давлением, обычно пренебрегают, по крайней мере, где очевидная относительная плотность измеряется. Для истинного (в vacuo) нужно рассмотреть относительное давление воздуха вычислений плотности (см. ниже). Температуры определены примечанием T/T) с T представление температуры, при которой плотность образца была определена и T температура, при которой ссылка (вода) определена плотность. Например, SG (20 °C/4 °C), как понимали бы, означал бы, что плотность образца была определена в 20 °C и воды в 4 °C

Принятие во внимание различного образца и справочных температур, мы отмечаем это, в то время как SG = 1.000000 (20 °C/20 °C) также имеет место что RD = 0.998203/0.998840 = 0.998363 (20 °C/4 °C). Здесь температура определяется, используя ток, ЕЕ 90 масштабов и удельные веса, используемые здесь и в остальной части этой статьи, основаны на том масштабе

В предыдущем масштабе IPTS-68 удельные веса в 20 °C и 4 °C, соответственно, 0.9982071 и 0,9999720 получающихся в RD (20 °C/4 °C) стоимость для воды 0,9982343.

Температуры этих двух материалов могут быть явно заявлены в символах плотности; например:

Плотность:relative: или удельная масса:

где суперподлинник указывает на температуру, при которой измерена плотность материала, и приписка указывает на температуру справочного вещества, с которым это сравнено.

Примечания

1. Egbert Boeker; Rienk van Grondelle. Environmental Physics (неопр.). — 2nd. — Wiley, 2000.

2. Visconti, Guido. Fundamentals of physics and chemistry of the atmosphere (англ.). — Berlin: Springer, 2001. — P. 470. — ISBN 978-3-540-67420-7.

3. Retrieval of Aerosol Distributions by Multi-Axis Differential Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS), С. 1145–1149.

4. Improved retrieval of total water vapor over polar regions from AMSU-B microwave radiometer data, С. 2307–2322.

5. Retrieval of Sea Ice Emissivity and Integrated Retrieval of Surface and Atmospheric Parameters over the Arctic from AMSR-E data, С. 236–241.

6. . Webopedia. Дата обращения 9 апреля 2014.

Возможные проблемы с зарядкой

Розетки на территории страны не всегда имеют хорошее качество. Часто случается такое, что специальный штекер в нее входит, но зажимания контактами не происходит. Устройство в розетке держится плохо, что создает неустойчивый контакт. Это может спровоцировать порчу техники. Туристы решают эту проблему путем прижатия вилки чем-то тяжелым. Данные методы могут спровоцировать возникновение пожара. Делать такое не рекомендуется. Чтобы воспользоваться каким-либо электрическим прибором, необходимо приобрести переходник в ближайшем супермаркете. Цены на них не высокие.

Что такое прочность

Прочностью в физическом смысле называют свойство материала сопротивляться деформации или разрушению. Это происходит в результате воздействия на него извне и появлением напряжений изнутри. Прочной именуют конструкцию или деталь, которая сохраняет свои прочностные характеристики продолжительное время. Для того, чтобы определить, насколько прочен конкретный материал или конструкция, деталь, производятся специальные расчеты. Основными их видами являются выявление предельных напряжений или статической прочности под влиянием постоянных нагрузок и расчет усталостной нагрузки под воздействием циклических нагрузок. Существует понятие общей прочности, которое означает устойчивость к разрушению целой конструкции.

Такой метод широко применяется про проектировании летательных аппаратов. Более распространенным способом является местная прочность, которую используют для определения прочностных параметров отдельных деталей, механизмов и узлов. Современные прочностные расчеты требуют использования современных компьютерных технологий. Используются преимущественно сеточные методы, с помощью которых решаются задачи теоретической физики. Универсальным считается метод конечных элементов.

Нарушение прочности может приводить к различным видам разрушений. Они могут иметь хрупкий или вязкий характер. При первом поверхность надламливается. При втором натягивается (вяжется). У наиболее прочных материалов пластичность и вязкость минимальна. На прочность может влиять и температура среды. Так, материалы, относящиеся к среднепрочным и низкопрочным с понижением температуры могут становиться прочнее. Низкая температура позволяет проводить прочностные испытания на маленьких образцах.

Проблемы прочности изучает инженерная наука, называемая сопротивлением материалов, а также  физика, математическая, теория упругости, материаловедение и теоретическая механика. Создание эффективно и надежно работающей техники невозможно без знания основ этих дисциплин и их применения при расчетах. Многочисленные методы исследования прочности в комплексе дают возможность относительно  точно вычислить напряжения в материалах.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Плотность железа 7,8 г/см3. Чему равна плотность железа в кг/м3?

1) 0,078 кг/м3
2) 7,8 кг/м3
3) 7800 кг/м3
4) 7 800 000 кг/м3

2. Две тележки массами 200 г и 400 г соединены сжатой пружиной и скреплены нитью. После того, как нить пережгли, пружина распрямилась, и тележки разъехались. Первая тележка приобрела скорость, равную 0,5 м/с. Какую скорость приобрела вторая тележка?

1) 0,25 м/с
2) 0,5 м/с
3) 1 м/с
4) 2 м/с

3. При взаимодействии двух тел каждое из них приобретает ускорение. Ускорение одного тела массой 200 г равно 1 м/с2. Ускорение другого тела массой 500 г равно

1) 2,5 м/с2
2) 1 м/с2
3) 0,5 м/с2
4) 0,4 м/с2

4. Массу тела измеряют,

А. взвешивая его на рычажных весах
Б. приведя во взаимодействие с телом известной массы

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

5. Три тела имеют одинаковый объём. Плотности веществ, из которых изготовлены эти тела, соотносятся как ​\( \rho_1<\rho_2<\rho_3 \)​. Как соотносятся массы этих тел?

1) ​\( m_1=m_2=m_3 \)​
2) ​\( m_1>m_2>m_3 \)
3) ​\( m_1<m_2<m_3 \)
4) ​\( m_1<m_2>m_3 \)

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма, на которой представлены значения массы двух тел равного объёма. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?

1) ​\( \rho_1=2\rho_2 \)​
2) \( \rho_1=1,5\rho_2 \)​
3) \( \rho_1=\rho_2 \)​
4) \( \rho_1=0,5\rho_2 \)​

7. Три кубика одинакового объёма сделаны из разных материалов. Плотности этих материалов соотносятся как ​\( \rho_1>\rho_2>\rho_3 \)​. Как соотносятся массы этих тел?

1) ​\( m_1<m_2<m_3 \)
2) \( m_1=m_2=m_3 \)
3) \( m_1>m_2>m_3 \)
4) \( m_1>m_2<m_3 \)

8. На рисунке приведены графики зависимости массы двух тел от их объёма. Сравните значения плотности этих тел.

1) ​\( \rho_1<\rho_2 \)​
2) \( \rho_1=\rho_2 \)
3) \( \rho_1>\rho_2 \)
4) \( \rho_1\leq\rho_2 \)

9. Чему равна масса льдины объёмом 0,2 м3, если плотность льда 0,9 г/см3?

1) 0,18 кг
2) 4,5 кг
3) 18 кг
4) 180 кг

10. Отвечая на вопрос учителя о том, какую величину называют плотностью вещества, учащиеся давали разные ответы, среди которых были следующие:

А. Плотность вещества — физическая величина, прямо пропорциональная массе тела и обратно пропорциональная его объёму.
Б. Плотность вещества — физическая величина, рав-
ная отношению массы тела к его объёму.

Правильный ответ:

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

11. Ниже приведены таблица плотности веществ и четыре утверждения. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера

1) Масса 6 м3 машинного масла равна массе 2 м3 алюминия
2) Объём стальной детали больше объёма алюминиевой детали при их одинаковой массе
3) Объём 0,5 кг машинного масла примерно в 2 раза меньше объёма 0,8 кг спирта
4) Масса 5 м3 цинка меньше массы 30 м3 воды

12. Установите соответствие между физическими величинами в левом столбце и их зависимостью от выбора системы отсчёта в правом столбце. В таблице под номером
физической величины левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента из правого столбца.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) масса
Б) время
B) скорость

ПОНЯТИЕ
1) относительная
2) инвариантная

Часть 2

13. Два мяча: один массой 200 г, другой массой 250 г после столкновения разлетелись в разные стороны. Мяч меньшей массы в результате столкновения приобрёл скорость 5 м/с. Чему равен путь, который пролетит за 2 с мяч большей массы? Считать, что скорость мяча за это время не изменится.

Плотность металлов

Это самая многочисленная группа периодической таблицы Менделеева. Металлом является любое вещество, которое обладает высокой тепло- и электропроводностью, характерным блеском поверхности при ее полировке, способностью к пластической деформации.

Такой химический элемент обладает низкой электроотрицательностью в сравнении с такими веществами, как азот, кислород и углерод. Этот факт приводит к тому, что в объемных структурах атомы металла образуют друг с другом металлическую связь. Она представляет собой электрическое взаимодействие между положительно заряженными ионными основаниями и отрицательным электронным газом.

Атомы металлов в пространстве располагаются в виде упорядоченной структуры, которая называется кристаллической решеткой. Существует всего три их типа:

• кубическая;
• ОЦК (объемно-центрированная кубическая);
• ГПУ (гексагональная плотноупакованная);
• ГЦК (гранецентрированная кубическая).

Плотность металлов — это физическая величина, которая зависит от типа кристаллической решетки. Ниже приводится таблица этого параметра для всех химических элементов в г/см3, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии.

Из таблицы следует, что плотность металлов — это изменяющаяся в широких пределах величина. Так, самым слабым является литий, который при одинаковых объемах в два раза легче воды. Плотность редкого металла осмия является самой большой в природе. Она составляет 22,59 г/см3.

Плотность и плавательная способность человека

Как выше было отмечено, если человек делает глубокий вдох, то его средняя плотность падает ниже 1 г/см3. В свою очередь из закона Архимеда следует, что если средняя плотность тела превышает это значение для жидкости, в которой оно находится, то это тело неминуемо будет тонуть. Плотность пресной воды составляет 1 г/см3, поэтому если человек наполнит свои легкие воздухом, то он никогда не утонет. Заметим, что морская вода содержит большое количество солей, которые повышают ее плотность. В некоторых случаях это повышение превышает значения 1070 кг/м3, поэтому человек может лежать в такой воде, не боясь утонуть даже при полном выдохе. Ярким примером является Мертвое море, плотность воды в нем составляет 1240 кг/м3.

Также любопытно вопрос этого пункта рассмотреть с точки зрения пола человека. Женский организм в среднем содержит больше жировой ткани, чем мужской. Жир — это относительно неплотная материя (0,901 г/см3), это означает, что представительницам прекрасного пола легче держаться на воде, чем мужчинам.

См. также

Видеоурок: плотность вещества

• Список химических элементов с указанием их плотности
• Удельный вес
• Удельная плотность
• Относительная плотность
• Объёмная плотность
• Конденсация
• Консистенция (лат. consistere — состоять) — состояние вещества, степень мягкости или плотности (твёрдости) чего-либо — полутвердых-полумягких веществ (масел, мыла, красок, строительных растворов и т. д.); наприм., глицерин имеет сиропообразную консистенцию.
• Консистометр — прибор для измерения в условных физических единицах консистенции различных коллоидных и желеобразных веществ, а также суспензий и грубодисперсных сред, к примеру, паст, линиментов, гелей, кремов, мазей.
• Концентрация частиц
• Концентрация растворов
• Плотность заряда
• Уравнение неразрывности

§1. Аналитическое определение характеристик ор.

Для расчета САР
необходимо знать динамические
характеристики О.Р

Наиболее важной
динамической характеристикой является
дифференциальное уравнение

Дифференциальное
уравнение ОР составляется на основе
знания сущности физико-химических
процессов, протекающих в нем.
Основополагающим при этом является
закон сохранения энергии и вещества.

Рассмотрим пример:

Найдем
уравнение емкости с жидкостью (бак со
свободным сливом). Уравнение такого ОР
можно составить на основе закона
сохранения количества вещества, а именно
материального баланса жидкости или в
общем случаерегулируемой
среды.

Расход регулируемой
среды на стоке ОР называется нагрузкой
ОР.

В общем случае:
нагрузка –
количество энергии или вещества,
отбираемое в процессе работы от ОР.

Изменение нагрузки
ОР приводит к изменению объема жидкости
в емкости.

Уравнение
материального баланса:

,
где
– сечение бака.

В разделе: «модели
статики» показано, что
можно линеаризовать, т.е.

,
поэтому

Удобно пользоваться
относительными величинами. Пусть
– максимально возможное значение
расхода воды,– номинальное значение уровня.

–относит. значение
притока регулируемой величины – вход.
вел. ОР.

–относит. значение
регулируемой величины – выход ОР.

Встатике– коэффициент передачи звена.

–коэффициент
самовыравнивания звена.

Самовыравнивание
характеризует способность ОР
восстанавливать равновесие между
притоком и стоком регулир. величины за
счет изменения регулир. величины.

Устатических ОР каждому значению λ
соответствует определенное значение
σ.ZB
в рассматриваемом объекте с ростом λ
растет σ, т.е.

У бака с принудительным
сливом (т.е. у астатических ОР) при
изменении λ σ растет до ∞, поэтому
.

Встречаются
такие объекты, у которых ρ в процессе
работы меняется, т.е.

Зная, что
,
запишем уравнение ОР.

Обозначим
– пост. Времени ОР.

Т – время, за
которое σ достигла бы в переходном
процессе σ_уст,
изменяясь с постоянной начальной
скоростью.

Первая
форма записи уравнения ОР будет иметь
вид:

I

Для получения
второй формы записи уравнения ОР введем
понятие скорости разгона:

ε – скорость
разгона равна начальной скорости
изменения регулируемой величины при
единичном возмущении.

Величина, обратная
скорости разгона, называется временем
разгона.

Время разгона –
это время, за которое рег. величина
меняется на 100% при единичном возмущении.

dann

или
II

– вторая форма
записи уравнения ОР.

Сравнивая обе
формы, имеем

;

В частном случае,
когда ρ=0

–уравнение
астатического ОР.

Рассматриваемый
ОР описывается уравнением первого
порядка и называется одноемкостным.

Емкость –
способность объекта запасать энергию
или вещество.
В данном случае это бак, способный
запасать объем воды. Емкость является
мерой инертности ОР.

У некоторых ОР
есть еще одно свойство: чистое или
транспортное запаздывание.

Чистое запаздывание
– время, которое поток вещества или
энергии затрачивает на прохождение
расстояния от точки нанесения возмущения
до точки измерения регул. величины.

Итак, основные свойства и характеристики ОР.
Нагрузка Самовыравнивание Емкость Запаздывание	к – коэффициент пер. ρ – коэф. самовыражения. Т – постоянная времени ε – скорость разгона Та – скорость разгона

§2. Измерение вязкости. (вискозиметры) [1, 164; 13, 470]

Вязкость – свойство,
характеризующее сопротивляемость
жидкостей (или газов) скольжению или
сдвигу. Вязкость проявляется в силе
сопротивления, возникающей при сдвиге
двух параллельных слоев жидкости. Чем
больше эта сила, тем больше вязкость.

Существуют:

а) капиллярные
вискозиметры.

Жидкость прокачивается
через капилляр. На концах капилляра
образуется перепад давления ~ вязкости.

б) вискозиметры
с падающим шариком.

При свободном
падении шарика в жидкости время его
падения ~ вязкости, следовательно,
измеряя время падения, можно судить о
вязкости.

в) ротационные
вискозиметры.

При вращении тела
в жидкости на него действует момент
сопротивления ~ вязкости, т.е. измеряя
этот момент, можно судить о вязкости.

г) вибрационные
вискозиметры.

Их принцип действия
основан на том, что если в жидкость
поместить колеблющуюся пластинку, время
затухания колебаний ~ вязкости, и,
следовательно, является ее мерой.