Студенттер физикада заттардын массасы жана көлөмү түшүнүгү менен таанышкандан кийин ар бир дененин тыгыздык деп аталган маанилүү мүнөздөмөсүн изилдешет. Төмөндөгү макала ушул баалуулукка арналган. Төмөндө тыгыздыктын физикалык мааниси боюнча суроолор берилген. Ошондой эле тыгыздык формуласы келтирилген. Аны эксперименталдык өлчөө ыкмалары сүрөттөлгөн.
Тыгыздык түшүнүгү
Макаланы заттын тыгыздыгынын формуласын түз жазуудан баштайлы. Бул мындай көрүнөт:
ρ=m / V.
Бул жерде m - каралып жаткан дененин массасы. Ал SI системасында килограмм менен көрсөтүлөт. Тапшырмаларда жана практикада сиз анын башка өлчөө бирдиктерин таба аласыз, мисалы, грамм же тонна.
Формулада V символу дененин геометриялык параметрлерин мүнөздөгөн көлөмдү билдирет. Ал SI менен куб метр менен өлчөнөт, бирок куб километр, литр, миллилитр ж.б. колдонулат.
Тығыздык формуласы бирдикте заттын кандай массасы бар экенин көрсөтөткөлөмү. ρ маанисин колдонуп, эки дененин кайсынысы бирдей көлөмдө чоң салмакка ээ болорун же эки дененин кайсынысы бирдей массалар менен чоңураак көлөмгө ээ болорун болжолдоого болот. Мисалы, жыгач темирге караганда тыгызыраак. Демек, бул заттардын көлөмү бирдей болгондо, темирдин массасы дарак үчүн бирдей мааниден кыйла ашып кетет.
Салыштырмалуу тыгыздык түшүнүгү
Бул чоңдуктун аталышынын өзү эле бир дене үчүн изилденүүчү маани башкасы үчүн окшош мүнөздөмөгө салыштырмалуу каралаарын көрсөтүп турат. Салыштырмалуу тыгыздыктын формуласы ρr мындай көрүнөт:
ρr=ρs / ρ0.
Бул жерде ρs - өлчөнгөн материалдын тыгыздыгы, ρ0 - ρ мааниси болгон тыгыздык r өлчөнөт . Албетте, ρr өлчөмсүз. Ал өлчөнгөн зат тандалган стандарттан канча жолу тыгызыраак экенин көрсөтөт.
Суюктуктар жана катуу заттар үчүн, стандарт катары ρ0 4 oC температурадагы дистилденген суу үчүн бул маанини тандаңыз. Дал ушул температурада суунун максималдуу тыгыздыгы болот, бул эсептөөлөр үчүн ыңгайлуу маани - 1000 кг/м3 же 1 кг/л.
Газ системалары үчүн стандарт катары атмосфералык басымда жана 0 температурада абанын тыгыздыгын колдонуу адатка айланган oC.
Тығыздыктын басымга жана температурага көз карандылыгы
Изилденген маани белгилүү бир дене үчүн туруктуу эмес,анын температурасын же тышкы басымды өзгөртсөңүз. Бирок, суюктуктар жана катуу заттар көп учурларда кысылбайт, демек, басым өзгөргөндө жана температура өзгөргөндө алардын тыгыздыгы туруктуу бойдон кала берет.
Басымдын таасири төмөнкүчө көрүнөт: ал жогорулаганда атомдор аралык жана молекулалар аралык орточо аралыктар азаят, бул көлөм бирдигине заттын моль санын көбөйтөт. Ошентип, тыгыздыгы өсүп жатат. Изилденүүчү мүнөздөмөлөргө басымдын ачык таасири газдарда байкалат.
Температура басымдын тескери таасирин тийгизет. Температуранын жогорулашы менен зат бөлүкчөлөрүнүн кинетикалык энергиясы жогорулайт, алар активдүү кыймылдай башташат, бул алардын ортосундагы орточо аралыктардын көбөйүшүнө алып келет. Акыркы факты тыгыздыктын азайышына алып келет.
Кайрадан, бул таасир суюктуктарга жана катуу заттарга караганда газдар үчүн көбүрөөк байкалат. Бул эрежеден бир өзгөчөлүк бар - бул суу. 0-4 oС температуралык диапазондо анын тыгыздыгы ысыган сайын көбөйөрү эксперименталдык түрдө аныкталган.
Бир тектүү жана бир тектүү эмес денелер
Жогоруда жазылган тыгыздык формуласы каралып жаткан дене үчүн орточо ρ деп аталганга туура келет. Эгерде биз ага кичине көлөмдү бөлсөк, анда эсептелген ρi мурунку мааниден бир топ айырмаланышы мүмкүн. Бул факт массанын көлөм боюнча бирдей эмес бөлүштүрүлүшү менен байланыштуу. Бул учурда, тыгыздыгыρi жергиликтүү деп аталат.
Заттын бир калыпта эмес бөлүштүрүлүшү жөнүндөгү маселени карап, бир жагдайды тактап алуу кызыктуу көрүнөт. Атомдук масштабга жакын элементардык көлөмдү карап баштаганда орто үзгүлтүксүздүк түшүнүгү бузулат, бул жергиликтүү тыгыздык мүнөздөмөсүн колдонуунун мааниси жок дегенди билдирет. Белгилүү болгондой, атомдун дээрлик бүт массасы анын ядросунда топтолгон, анын радиусу 10-13 метрге жакын. Өзөктүн тыгыздыгы чоң көрсөткүч менен бааланат. Бул 2, 31017 кг/м3.
Тыгыздык өлчөө
Жогоруда формулага ылайык тыгыздык масса менен көлөмдүн катышына барабар экендиги көрсөтүлгөн. Бул факт денени жөн эле таразалап, анын геометриялык параметрлерин өлчөө аркылуу көрсөтүлгөн мүнөздөмөлөрдү аныктоого мүмкүндүк берет.
Эгер дененин формасы өтө татаал болсо, анда тыгыздыкты аныктоонун универсалдуу ыкмасы гидростатикалык тараза болот. Ал Архимед күчүн колдонууга негизделген. Методдун маңызы жөнөкөй. Дене адегенде абада, андан кийин сууда таразага тартылат. салмактын айырмасы белгисиз тыгыздыкты эсептөө үчүн колдонулат. Бул үчүн, төмөнкү формуланы колдонуңуз:
ρ=ρl P0 / (P0 - P l),
бул жерде P0, Pl - абадагы жана суюктуктагы дене салмагы. Демек, ρl суюктуктун тыгыздыгы.
Тығыздыкты аныктоо үчүн гидростатикалык тараза ыкмасын, уламыш боюнча, биринчи жолу Сиракуздан келген философ колдонгон. Архимед. Ал таажыны физикалык бүтүндүгүн бузбастан, аны жасоо үчүн алтын гана эмес, тыгыздыгы азыраак башка металлдар да колдонулганын аныктай алган.
