Келгиле, макалада тыгыздыкты кантип табууга болорун жана ал эмне экенин карап көрөлү. Көптөгөн конструкцияларды жана транспорт каражаттарын долбоорлоодо белгилүү бир материалда болушу керек болгон бир катар физикалык мүнөздөмөлөр эске алынат. Алардын бири - тыгыздык.
Массасы жана көлөмү
Ага түздөн-түз байланыштуу болгон эки физикалык чоңдуктун маанисин чечмелеңиз - бул масса жана көлөм. Жыштыкты кантип табуу керек деген суроого жооп берүүдөн мурун.
Масса – денелердин инерциялык касиеттерин жана алардын бири-бирине гравитациялык тартылуу жөндөмүн сүрөттөгөн мүнөздөмө. Масса SI системасында килограмм менен өлчөнөт.
Инерциялык жана гравитациялык массалар түшүнүктөрүн физикага биринчи жолу Исаак Ньютон механика жана бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамдарын түзүүдө киргизген.
Көлөм – дененин геометриялык мүнөздөмөсү, ал ээлеген мейкиндиктин бөлүгүн сандык жактан чагылдырат. Көлөм узундуктун куб бирдиктери менен өлчөнөт, мисалы, СИде ал метр куб.
Белгилүү формадагы денелер үчүн(параллелепипед, шар, пирамида) бул чоңдукту атайын формулалар менен аныктоого болот, туура эмес геометриялык формадагы объекттер үчүн көлөм аларды суюктукка салуу менен аныкталат.
Физикалык чоңдуктун тыгыздыгы
Эми сиз тыгыздыкты кантип тапса болот деген суроонун жообуна түз өтсөңүз болот. Бул мүнөздөмө дене массасынын ал ээлеген көлөмгө болгон катышы менен аныкталат, ал математикалык түрдө төмөнкүчө жазылат:
ρ=м/V.
Бул теңдик ρ бирдиктерин көрсөтөт (kg/m3). Ошентип, тыгыздык, масса жана көлөм бир теңдик менен байланышкан жана ар кандай материал үчүн ρ мааниси анын массасынын көлөмдүк концентрациясын көрсөтөт.
Жөнөкөй бир мисал келтирели: эгер сиз колуңузга бирдей өлчөмдөгү желим жана темир шарларды алсаңыз, экинчисинин салмагы биринчисине караганда алда канча көп болот. Бул факт темирдин пластмассага салыштырмалуу жогорку тыгыздыгына байланыштуу.
Жаратылыштагы тыгыздыктардын катышынын негизги көрүнүштөрүнүн бири денелердин сүзүү жөндөмдүүлүгү болот. Эгерде дененин тыгыздыгы суюктуктан азыраак болсо, анда ал эч качан ага чөгө албайт.
Материалдардын тыгыздыгы
Кээ бир материалдардын тыгыздыгы жөнүндө сөз болгондо, алар катуу заттарды билдирет. Газдар менен суюктуктардын да белгилүү бир тыгыздыгы бар, бирок бул жерде алар жөнүндө сөз кылбайбыз.
Катуу материалдар кристаллдык же аморфтук болушу мүмкүн. ρ мааниси структурага, атомдор аралык аралыктарга жана материалдардын атомдук жана молекулалык массасына көз каранды. Мисалы, бардык металлдар кристалл, ал эми айнек же жыгач бараморфтук түзүлүш. Төмөндө жыгачтын ар кандай түрлөрүнүн тыгыздыгынын таблицасы келтирилген.
Бул учурда орточо тыгыздык берилгенин эске алыңыз. Чыныгы жашоодо ар бир дарактын уникалдуу өзгөчөлүктөрү бар, анын ичинде боштуктар, тешикчелер жана жыгачта нымдуулуктун белгилүү бир пайызы бар.
Төмөндө дагы бир таблица. Анда бөлмө температурасында болгон бардык таза химиялык элементтердин г/см3 тыгыздыктары берилген.
Таблицадан бардык элементтердин тыгыздыгы суудан көбүрөөк экенин көрүүгө болот. Үч металлдан башкасы – литий, калий жана натрий, алар чөкпөйт, бирок суунун бетинде калкып жүрүшөт.
Тығыздык эксперименталдык түрдө кантип өлчөнөт?
Чындыгында, изилденип жаткан мүнөздөмөнү аныктоонун эки ыкмасы бар. Биринчиси, денени түз таразалап, анын сызыктуу өлчөмдөрүн өлчөө.
Дененин геометриялык формасы татаал болсо, анда гидростатикалык деп аталган ыкма колдонулат.
Анын маңызы төмөнкүдөй: адегенде денени абада таразалап алыңыз. Келгиле, натыйжада салмак P1 болду деп ойлойлу. Андан кийин дене тыгыздыгы ρl белгилүү болгон суюктукта таразага тартылат. Суюктуктагы дененин салмагы P2 болсун. Анда изилденүүчү материалдын ρ тыгыздыгынын мааниси:
ρ=ρlP1/(P1-P 2).
Бул формуланы Архимед мыйзамын эске алса, ар бир окуучу өз алдынча ала алатсүрөттөлгөн окуя үчүн.
Тарыхка таянсак, биринчи жолу гидростатикалык таразаны грек философу Архимед жасалма алтын таажы аныктоо үчүн колдонгон деп эсептелет. Биринчи гидростатикалык таразаларды 16-кылымдын аягында Галилео Галилей ойлоп тапкан. Учурда суюктуктардагы, катуу заттардагы жана газдардагы ρ маанисин эксперименталдык түрдө аныктоо үчүн электрондук пикнометрлер жана тыгыздык өлчөгүчтөр кеңири колдонулат.
Тыгыздыктын теориялык аныктамасы
Жогоруда тыгыздыкты эксперимент жолу менен кантип табуу керек деген суроо талкууланган. Бирок, белгисиз материалдын бул ρ теориялык жактан тапса болот. Бул үчүн кристалл торчосунун түрүн, бул тордун параметрлерин, ошондой эле аны түзүүчү атомдордун массасын билүү зарыл. Ар кандай элементардык кристалл торчо белгилүү геометриялык формага ээ болгондуктан, анын көлөмүн аныктоо формуласын оңой табууга болот.
Эгер кристаллдык материал металл эритмелери сыяктуу бир нече химиялык элементтерден турса, анда анын орточо тыгыздыгын төмөнкү жөнөкөй формула менен аныктоого болот:
ρ=∑mi/∑(mi/ρi).
Бул жерде mi, ρi - тиешелүүлүгүнө жараша i-компоненттин массасы жана тыгыздыгы.
Эгер материал аморфтук түзүлүшкө ээ болсо, анда теориялык жактан анын тыгыздыгын так аныктоо мүмкүн болбой калат жана эксперименталдык ыкмаларды колдонуу керек.
