RELATIEVE DICHTHEID: BEREKENING, VOORBEELDEN, OEFENINGEN - FYSIEK - 2025

De relatieve dichtheid is de dimensieloze relatie tussen de dichtheid van een stof en een referentie die meestal water is bij 4 ° C (39,2 ° F) voor vloeistoffen en vaste stoffen, terwijl voor gassen droge lucht wordt gebruikt.

In sommige teksten wordt het ook wel soortelijk gewicht genoemd (letterlijke vertaling van soortelijk gewicht in het Engels), maar het is hetzelfde concept. Beide dichtheden moeten zich in hetzelfde systeem van eenheden bevinden en zijn gemeten onder gelijke omstandigheden van druk en temperatuur.

Drijvende objecten hebben een lagere relatieve dichtheid dan water. Bron: PIxabay.

De relatieve dichtheid wordt als volgt wiskundig berekend:

Hoewel de dichtheid van een stof afhangt van de druk- en temperatuuromstandigheden waarin deze wordt gemeten, vooral als het om gassen gaat, is de relatieve dichtheid een zeer nuttig concept om snel verschillende materialen te karakteriseren.

Dit is direct te zien, aangezien de dichtheid van water ongeveer 1 gram is per kubieke centimeter: 1 g / cc of 1000 kg / m ³ , bij atmosferische druk en in een goed temperatuurbereik (van 0 tot 15 º C) .

Gegeven de relatieve dichtheid van een stof is het direct bekend hoe licht of zwaar deze is ten opzichte van water, de universele stof.

Bovendien is de relatieve dichtheid een gemakkelijk te onthouden waarde, aangezien deze wordt gemeten met kleine en gemakkelijk hanteerbare getallen, zoals zal worden gezien in de volgende sectie, waarin de waarden van de relatieve dichtheden voor enkele bekende stoffen worden vermeld.

Voorbeelden

De relatieve dichtheid van water is duidelijk 1, aangezien het, zoals in het begin gezegd, de referentiestandaard is voor vloeistoffen en vaste stoffen. Vloeistoffen zoals koffie, melk of frisdrank hebben een relatieve dichtheid die zeer dicht bij die van water ligt.

Wat oliën betreft, is er geen enkele waarde voor de relatieve dichtheid die op iedereen van toepassing is, aangezien deze afhangt van hun oorsprong, samenstelling en verwerking. De meeste relatieve dichtheden voor oliën liggen tussen 0,7 en 0,95.

Gassen zijn veel lichter, dus in veel toepassingen wordt als referentie de dichtheid van de lucht gebruikt, zodanig dat de relatieve dichtheid aangeeft hoe licht of zwaar een gas wordt vergeleken met lucht. In vergelijking met water is de relatieve dichtheid van lucht 0,0013.

Laten we eens kijken naar enkele relatieve dichtheidswaarden voor bekende stoffen en materialen.

Relatieve dichtheid van enkele bekende stoffen

- Menselijk lichaam: 1,07.

- Kwik: 13.6.

- Glycerine: 1,26.

- Benzine: 0,68.

- Zeewater: 1.025.

- Staal: 7.8.

- Hout: 0,5.

- IJs: 0,92.

De relatieve dichtheidswaarde geeft direct informatie of een stof of materiaal in water drijft of juist zinkt.

Met het oog hierop blijft er een laag olie bovenop een laag water, aangezien bijna alle oliën een lager soortelijk gewicht hebben dan deze vloeistof. Een blokje hout in water kan een deel eruit hebben, net als ijs.

Verschil met absolute dichtheid

De absolute dichtheid is het quotiënt tussen de massa van een stof en het volume dat deze inneemt. Aangezien het volume op zijn beurt afhangt van de temperatuur (de meeste stoffen zetten uit bij verhitting) en de druk, hangt de dichtheid op zijn beurt af van deze twee grootheden. Wiskundig hebben we:

Waar ρ de dichtheid is, waarvan de eenheden in het internationale systeem Kg / m ^{3 zijn} , m is de massa en V is het volume.

Vanwege de relatie tussen dat volume en temperatuur en druk, worden de dichtheidswaarden die in de tabellen verschijnen meestal gespecificeerd bij atmosferische druk en in bepaalde temperatuurbereiken.

Dus onder normale omstandigheden voor gassen: 1 atmosfeer druk en 0 ° C temperatuur, wordt de dichtheid van de lucht vastgesteld op 1.293 kg / m ³ .

Hoewel zijn waarde deze variaties ervaart, is het een zeer geschikte hoeveelheid om het gedrag van stoffen te bepalen, vooral in media die als continu worden beschouwd.

Het verschil met relatieve dichtheid is dat de absolute dichtheid afmetingen heeft, in welk geval de waarden afhangen van het geselecteerde eenheidssysteem. Op deze manier is de dichtheid van water bij een temperatuur van 4 ° C:

ρ _water = 1 g / cm ³ = 1000 Kg / m ³ = 1,94 slak / ft ³

Opgeloste oefeningen

-Oefening 1

Zoek het volume dat wordt ingenomen door 16 gram olie met een soortelijk gewicht van 0,8.

Oplossing

Eerst vinden we de absolute dichtheid ρ _olie van de olie. Door de relatieve dichtheid aan te duiden als s _g, hebben we:

ρ _olie = 0,8 x dichtheid van water

Voor de dichtheid van water wordt de waarde uit de vorige paragraaf gebruikt. Als de relatieve dichtheid bekend is, wordt de absolute dichtheid onmiddellijk hersteld door deze waarde te vermenigvuldigen met de dichtheid van het water. Zo:

Materiaaldichtheid = Relatieve dichtheid x Dichtheid van water (onder normale omstandigheden).

Daarom voor de olie in dit voorbeeld:

ρ _olie = 0,8 x 1 g / cm ³ = 0,8 g / cm ³

Omdat dichtheid het quotiënt is tussen massa m en volume V, zal het als volgt zijn:

-Oefening 2

Een rots heeft een soortelijk gewicht van 2,32 en een volume van 1,42 x ^10-4 m ³ . Zoek het gewicht van de rots in eenheden van het internationale systeem en in het technische systeem.

Oplossing

De waarde van de dichtheid van water wordt gebruikt als 1000 Kg / m ³ :

ρ _rots = 2,32 x 1000 Kg / m ³ = 2,32 x 10 ³ Kg / m ³

De massa m van de rots is in kilogram:

Het gewicht in eenheden van het technische systeem is 0,33 kilogramkracht. Als het de voorkeur heeft in het internationale systeem, dan is de eenheid Newton, waarvoor de massa wordt vermenigvuldigd met de waarde van g, de versnelling van de zwaartekracht.

-Oefening 3

Een pyknometer is een houder waarmee de relatieve dichtheid van een stof bij een bepaalde temperatuur kan worden bepaald.

Pyknometer. Bron: Wikipedia.org.

Om de dichtheid van een onbekende vloeistof in het laboratorium te bepalen, werd deze procedure gevolgd:

- De lege pyknometer werd gewogen en de aflezing was 26,038 g

- Vervolgens werd de pyknometer gevuld met water van 20 ° C (waterdichtheid 0,99823 g / cc) en gewogen, waarbij een waarde van 35,966 g werd verkregen.

- Ten slotte werd de pyknometer gevuld met de onbekende vloeistof gewogen en de verkregen aflezing was 37.791 g.

Er wordt gevraagd om een ​​uitdrukking af te leiden om de dichtheid van de vloeistof te berekenen en deze toe te passen met de verkregen gegevens.

Oplossing

De massa van zowel het water als de vloeistof wordt bepaald door de volledige pyknometerwaarde af te trekken van de lege pyknometer:

massa _H20 = 35,966 g - 26,038 g = 9,928 g; _vloeibare massa = 37,791 g - 26,038 g = 11,753 g

Ten slotte wordt het vervangen in de uitdrukking die werd afgeleid:

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

Referenties

1. Encyclopedia Britannica. Soortelijk gewicht. Hersteld van: britannica.com.
2. Giancoli, D. 2006. Fysica: principes met toepassingen. 6 ^th .. Ed Prentice Hall.
3. Mott, R. 2006. Vloeistofmechanica. 4e. Editie. Pearson Education. 12-21.
4. Valera Negrete, J. 2005. Opmerkingen over algemene fysica. UNAM. 44-45.
5. White, F. 2004. Vloeistofmechanica. 5e editie. Mc Graw Hill. 17-18.