Khối lượng riêng: ý nghĩa và cách tính toán

Thể tích ( V ) là không gian mà vật liệu chiếm giữ. Nó là một tài sản chung hoặc rộng rãi , bởi vì nó phụ thuộc vào lượng vật chất và không cho phép một vật liệu được xác định hoặc phân biệt với vật liệu khác. Đó là, tất cả các vật liệu đều có thể tích bất kể trạng thái vật lý và các đặc điểm khác của chúng; Hai vật liệu có thể có cùng thể tích mặc dù khác nhau.

Đơn vị đo thể tích là mét khối m ³ . ^{Các đơn vị như centimet khối cm 3} cũng được sử dụng để đo chất rắn thông thường. Đối với chất lỏng và chất khí, đề-xi-mét khối dm ³ và mililít ml được sử dụng.

Không giống như thể tích, thể tích riêng ( v ) đề cập đến thể tích của vật liệu trên một đơn vị khối lượng (m). Nó là một thuộc tính chuyên sâu hoặc cụ thể , bởi vì nó là đặc trưng của từng vật liệu và do đó, nó cho phép phân biệt một số vật liệu với những vật liệu khác.

Đơn vị đo thể tích cụ thể là mét khối trên kilôgam (m ³ /kg), mặc dù nó có thể được biểu thị bằng mililit trên gam (ml/g) hoặc feet khối trên pound (ft ³ /lb). Khối lượng riêng (v) được thể hiện qua đẳng thức

Ví dụ. Tính thể tích riêng của vật có khối lượng 15,29 kg trên một mặt phẳng có thể tích 15,2 m ³ .

Tính đến điều đó

Vì thế:

Khối lượng riêng và mật độ

Từ công thức của thể tích riêng ( v ) có thể giải được thể tích ( V ). một lần nữa, vâng

thì phương trình [1] thu được:

Mặt khác, mật độ ( ρ ) là khối lượng của một chất trong một đơn vị thể tích. Thuộc tính này nghịch đảo với thể tích riêng ( v ). Điều này, có tính đến việc nếu mật độ là

bằng cách thay V bằng phương trình [1]:

Và bằng cách loại bỏ khối lượng ( m ) khỏi cả tử số và mẫu số:

để có thể:

Đổi lại, thể tích riêng (v) nghịch đảo với mật độ ( ρ ), biết rằng nếu

khi thanh toán bù trừ đơn vị:

Bây giờ, giải khối lượng cụ thể ( v ):

Tóm lại, ρ =1/v và v=1/ρ cho thấy đây là hai số nghịch đảo.

Ví dụ. Xét một chất lỏng có khối lượng riêng là 750 kg/m ³ . Khối lượng riêng của nó là bao nhiêu?

Vâng

Vì thế

Sự tương ứng giữa mật độ và thể tích riêng cho phép dự đoán hành vi của chất lỏng khi các điều kiện của hệ thống mà chúng được tìm thấy thay đổi. Ví dụ, khi xem xét một buồng kín chứa một số phân tử khí nhất định:

• Nếu buồng mở rộng trong khi số lượng phân tử không đổi, mật độ của khí giảm và thể tích riêng tăng.
• Nếu buồng co lại trong khi số lượng phân tử không đổi, mật độ của khí tăng lên và khối lượng riêng giảm.
• Nếu thể tích của buồng được giữ không đổi trong khi một số phân tử bị loại bỏ, mật độ giảm và thể tích riêng tăng.
• Nếu thể tích của buồng được giữ không đổi trong khi các phân tử mới được thêm vào, mật độ sẽ tăng và thể tích riêng giảm.
• Nếu khối lượng riêng tăng gấp đôi thì thể tích riêng của nó giảm đi một nửa.
• Nếu thể tích riêng tăng gấp đôi thì khối lượng riêng giảm đi một nửa.

Khối lượng riêng vô cùng nhỏ

Thể tích riêng của vật liệu trong trường hấp dẫn có thể thay đổi từ điểm này sang điểm khác. Ví dụ, thể tích riêng của một chất lỏng như bầu khí quyển tăng lên khi tăng độ cao. Sự thay đổi này được biểu thị bằng chữ δ (delta), do đó δV là sự thay đổi về thể tích (hoặc thể tích vô cùng nhỏ) và δm là sự thay đổi về khối lượng.

Khi đó thể tích riêng vô cùng bé được biểu diễn như sau:

Khối lượng riêng và trọng lượng

Nếu biết khối lượng riêng của hai chất, thông tin này có thể được sử dụng để tính toán và so sánh khối lượng riêng của chúng. Bằng cách so sánh mật độ, các giá trị trọng lượng riêng thu được. Một ứng dụng của trọng lượng riêng là dự đoán liệu một chất sẽ nổi hay chìm khi đặt trên một chất khác.

Ví dụ. Nếu chất A có thể tích riêng là 0,358 cm ³ /g và chất B có thể tích riêng là 0,374 cm ³ /g thì chất nào chìm hay nổi lên trên chất kia?

BẰNG

lấy nghịch đảo của từng giá trị sẽ thu được mật độ.

chất A

tương đương với 2,79 g/cm ³ .

chất B

tương đương với 2,67 g/cm ³ .

Khối lượng riêng, so sánh khối lượng riêng của chất A với khối lượng riêng của chất B là

Trong khi trọng lượng riêng của chất B so với của chất A là

Do đó, chất A nặng hơn chất B nên chất A sẽ chìm trong chất B hoặc B sẽ nổi trong A.

nguồn

Dobson, K và cộng sự . Khoa học vật lý . New York: Holt Mcdougal, 2013
Hewitt, P. Vật lý Khái niệm . Mexico: Pearson Education, tái bản lần thứ mười, 2007.
Kirkpatricj, L., Francis, G. Vật lý: Một cái nhìn về thế giới . Mexico: Nhà xuất bản Cengage Learning, 2010.