Що таке густина речовини? Щільність речовини. Повні уроки — Гіпермаркет знань Устаткування та матеріали, що використовуються на уроці

Щільність дерева є одним із найважливіших факторів, що враховується у разі перевезення лісу. Саме цей параметр фахівці вважають основним у разі розрахунку вартості всього перевезення, вибору спеціального транспорту для її організації.

Різновиди ваги деревини

Щільність дерева дозволяє розглядати об'ємну та питому вагу деревини. Питома величина характеризується масою одиниці обсягу деревини без підсумовування вологи, породи, інших чинників. Об'ємний показник передбачає облік породи та вологості деревини. Маючи уявлення про об'ємну вагу, можна обчислити щільність дерева. Різні породи відрізняються одна від одної цим показником. Залежить щільність дерева і від кліматичних особливостей регіону, в якому воно знаходиться.

Залежність від вологості

Ця величина серйозно впливає щільність дерева. Сосна, наприклад, при вологості 15% має густину 0,51 т/м3. У разі зростання показника вологості до 70%, щільність суттєво змінюється, вона становить 0,72 т/м3.

Класифікація

Залежно від того, скільки вологи знаходиться в деревині, існує розподіл на кілька груп:

• абсолютно сухими вважають деревину, у якій відсутня вода;
• кімнатно-сухе, у якому відсоток водяної пари не перевищує 10 відсотків;
• повітряно-сухе з вологістю від 15 до 20 відсотків;
• свіжозрубане, вміст вологи в діапазоні 50-100 відсотків;
• мокре дерево, що знаходиться у воді.

Характеристика

Що таке щільність дерева? Таблиця, подана нижче, показує, що ця величина дуже нестабільна. Навіть для одного сорту деревини можлива серйозна зміна частки. Якщо розглядати різні ділянки одного шматка, вони відрізнятимуться щільністю. Значення частки є усередненими величинами. Насправді існує різниця між табличними показниками і тими, які насправді має порода дерева, що розглядається.

Деревина є природним матеріалом, що має певну структуру. Вона створюється стінками клітин, а також навколоклітинними та міжклітинними порожнинами. Розмірковуючи над тим, яка щільність дерева, професіонали аналізують, про яку саме частину деревини йдеться. Між показниками для серцевини та стінками є серйозні відмінності по щільності, це враховують ті, хто працює з даним будівельним матеріалом.

Дерев'яною речовиною називають тверду масу, яка не має природних порожнин. За його густиною і судять про твердість самого матеріалу. Визначають цей показник за умов аналітичної лабораторії. За товщиною стінки матеріалу настільки малі, що провести вимірювання за допомогою лінійки просто неможливо.

Незалежно від породи деревини, питома вага має певні показники. Для визначення елементарного кількісного хімічного складу стін деревини користуються стандартними методами. Ця величина практично всім порід є постійної, загалом вона становить 1540 кг/м3. Питому вагу (щільність) дерева можна визначити, озброївшись стандартними засобами. Наприклад, провести зважування шматка дерева, визначити його обсяг, а потім, скориставшись арифметичними діями, визначити питому вагу шуканої речовини. Існує прямий зв'язок між будовою клітинної структури та вологістю досліджуваного зразка.

Об'єктивним чинником густини є клітинна структура дерева. Волокниста багатоклітинна структура даного природного матеріалу є каркасом, що несе, саме від її орієнтації в просторі, форми, залежить щільність матеріалу. При зменшенні розмірів клітин збільшується їх кількість, у результаті підвищується щільність розташування в просторі. Відбувається ущільнення клітинної структури, збільшується число компонента деревини на одиницю об'єму. У цьому спостерігається підвищення питомої ваги деревини. Різниця між показниками пояснюється різною щільністю порід, а також шаруватістю матеріалу.

Крім того, серйозний вплив на будову клітковини мають географічні, кліматичні, інші умови зростання, вік дерева. Знаючи питому вагу, можна розглядати сфери застосування цієї деревини, продумувати умови її експлуатації, зберігання.

У багатьох галузях промислового виробництва, а також у будівництві та сільському господарстві використовується поняття "щільність матеріалу". Це обчислювана величина, яка є ставленням маси речовини до об'єму, який він займає. Знаючи такий параметр, наприклад, у бетону, будівельники можуть розрахувати необхідну кількість його при заливанні різних залізобетонних конструкцій: будівельних блоків, перекриттів, монолітних стін, колон, захисних саркофагів, басейнів, шлюзів та інших об'єктів.

Як визначити щільність

Важливо, що, визначаючи щільність будівельних матеріалів, можна використовувати спеціальні довідкові таблиці, де дано ці величини для різних речовин. Також розроблено методи та алгоритми розрахунку, які дозволяють отримувати такі дані на практиці, якщо відсутній доступ до довідкових матеріалів.

Щільність визначається у:

• рідких тіл приладом ареометром (наприклад, відомий усім процес вимірювання параметрів електроліту автомобільного акумулятора);
• твердих і рідких речовин за допомогою формули при відомих вихідних даних маси та обсягу.

Усі самостійні обчислення, звісно, ​​матимуть неточності, адже складно достовірно визначити обсяг, якщо тіло має неправильну форму.

Похибки у вимірах щільності

• Похибка систематична. Вона фігурує постійно чи може змінюватися за певним законом у процесі кількох вимірів однієї й тієї ж параметра. Пов'язана з похибкою шкали приладів, низьким показником чутливості пристрою або ступенем точності формул розрахунку. Так, наприклад, визначаючи масу тіла за допомогою різновагів і ігноруючи вплив сили, що виштовхує, дані отримують приблизними.
• Похибка випадкова. Викликана причинами, що приходять і надає різний вплив на достовірність визначених даних. Зміна температури навколишнього середовища, атмосферного тиску, вібрації в приміщенні, невидимі випромінювання та коливання повітря - все це відбивається на вимірах. Уникнути такого впливу неможливо.

• Похибка округлення величин. При отриманні проміжних даних для формул часто числа мають безліч значущих цифр після коми. Необхідність обмеження кількості цих знаків передбачає появу похибки. Частково знизити таку неточність можна, залишаючи у проміжних розрахунках кілька порядків цифр більше, ніж вимагає кінцевий результат.
• Похибки недбалості (промахи) з'являються внаслідок помилковості обчислень, неправильності включення меж вимірювання чи приладу загалом, нерозбірливості контрольних записів. Отримані таким чином дані можуть відрізнятися від аналогічно проведених розрахунків. Тому їх треба видаляти, а роботу виконати заново.

Вимірювання істинної щільності

Розглядаючи густину матеріалу будівництва, потрібно враховувати його справжній показник. Тобто коли структура речовини одиниці об'єму не містить раковин, порожнин і сторонніх включень. Насправді немає абсолютної однорідності, коли, наприклад, бетон заливають у форму. Щоб визначити реальну його міцність, яка залежить від щільності матеріалу, проводять наступні операції:

• Структуру подрібнюють до стану порошку. На цьому етапі позбавляються пір.
• Просушують при температурі понад 100 градусів, з проби видаляють залишки вологи.
• Охолоджують до кімнатної температури і пропускають через дрібне сито з розміром комірки 0,20 х 0,20 мм, надаючи однорідність порошку.
• Отриманий зразок зважують на електронних терезах високої точності. Об'єм обчислюють в об'ємомір методом занурення в рідку структуру і вимірювання витісненої рідини (пікнометричний аналіз).

Розрахунок проводять за формулою:

де m - маса зразка в г;

V - величина обсягу см 3 .

Часто застосовується вимірювання щільності кг/м 3 .

Середня щільність матеріалу

Щоб визначити, як поводяться будівельні матеріали в реальних умовах експлуатації під впливом вологи, позитивних та негативних температур, механічних навантажень, потрібно використовувати середній показник густини. Він характеризує фізичний стан матеріалів.

Якщо справжня щільність - постійна величина і залежить лише від хімічного складу та структури кристалічної решітки речовини, то середня щільність визначається пористістю структури. Вона є відношенням маси матеріалу в однорідному стані до обсягу займаного простору в природних умовах.

Середня щільність дає уявлення інженеру про механічну міцність, ступінь вологопоглинання, коефіцієнт теплопровідності та інші важливі фактори, що використовуються в будівництві елементів.

Поняття насипної густини

Вводять для аналізу сипких будівельних матеріалів (піску, гравію, керамзиту та ін.). Показник важливий до розрахунку економічно вигідного застосування тих чи інших компонентів будівельної суміші. Він показує відношення маси речовини до об'єму, який займає у стані пухкої структури.

Наприклад, якщо відома матеріалу зернистої форми та середня щільність зерен, то легко визначити параметр порожнечі. При виготовленні бетону доцільніше застосовувати наповнювач (жвір, щебінь, пісок), що має меншу пористість сухої речовини, так як на його заповнення піде базовий цементний матеріал, що збільшить собівартість.

Показники густини деяких матеріалів

Якщо взяти розрахункові дані деяких таблиць, то вони:

• матеріалів, у складі яких присутні оксиди кальцію, кремнію та алюмінію, варіюється від 2400 до 3100 кг на м3.
• Деревних порід з основою з целюлози – 1550 кг на м 3 .
• Органіки (вуглець, кисень, водень) – 800-1400 кг на м 3 .
• Металів: сталь – 7850, алюміній – 2700, свинець – 11300 кг на м 3 .

За сучасних технологій будівництва будівель показник щільності матеріалу важливий з погляду міцності несучих конструкцій. Всі теплоізоляційні та вологоізоляційні функції виконують матеріали низької щільності зі структурою закритих пір.

План уроку в 7 класі

Лабораторна робота "Визначення щільності твердого тіла"

Актуалізація знань на тему (завдання: уявіть собі, що ви, гуляючи, знайшли гарний камінчик і хочете дізнатися, що це за мінерал, а запитати нема в кого. Як вам треба вчинити?)

Знання про щільність знадобляться вам у житті. Тому що величина дуже важлива і для промисловості, і для будівництва, і для сільського господарства.

Використання матеріалів з малою щільністю у будівництві та машинобудуванні вигідне в екологічному та економічному плані. Наприклад, раніше корпус літаків і ракет робили з алюмінію та сталі, а тепер із легшого титану. Це дозволяє заощаджувати пальне та перевозити більше вантажу. А економія палива сприяє зменшенню кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу. Щільність важлива і для сільського господарства від густини ґрунту теж багато залежить. Якщо щільність ґрунту велика, то вона погано пропускає тепло, взимку промерзає на велику глибину, при розорюванні розвалюється на великі брили, і рослини погано ростуть. Якщо щільність ґрунту низька, то через такий ґрунт вода швидко проходить, тобто волога в ґрунті не утримується. Сильний дощ руйнує верхній найродючіший шар ґрунту – він його вимиває. Тому, щоб отримати добрий урожай агрономам треба знати щільність ґрунту. Отже, ми маємо навчитися визначати експериментальним шляхом густину тіла.

Ціль:
навчити визначати щільність речовини,

Гіпотеза : кожна речовина має свою щільність, що відповідає довідковим даним.

Використовується:

Терези з різновагами, вимірювальний циліндр (мензурка), тверді тіла, щільність яких треба визначити, нитка, відливна посудина та склянка, таблиця щільності стр.63 підручника таблиця №3, лінійка.

План роботи:

1. Після того, як діти познайомилися з умовами завдання, вчитель пропонує їм відповісти на запитання.

Відповідь: треба дізнатися густину каменю і по таблиці густин визначити назву мінералу.

Запитання:

Запишіть формулу, яка дозволяє визначити густину тіла.

Відповідь:

Запитання:

Які фізичні величини необхідно виміряти у тому, щоб визначити щільність?

Відповідь:

Масу та обсяг.

Запитання:

Які вимірювальні прилади потрібні для цього?

Відповідь:

Ваги та мензурка.

Запитання:

У якій послідовності необхідно провести виміри?

Відповідь:

Неважливо

Запитання:

Як оформити результат

Відповідь:

В таблиці.

Вчитель:

Шапку таблиці складіть самі.

Запитання:

У яких одиницях вимірюється густина?

В яких одиницях ви виміряли густину? Як перекласти в Сі ваші виміри?

Вчитель:

Ми склали план виконання роботи з визначення густини речовини твердого тіла. Оформіть лабораторну роботу у робочих листах.

План:

1. Визначте речовину, з якої виготовлено металевий циліндр. івикористовуючи формулу для розрахунку густини, обчисліть густину твердого тіла.
2. Отримане на основі досвіду значення густини тіла порівняйте з табличним значенням густини і запишіть у таблицю назву речовини, з якої виготовлено тіло.

5. Визначте назву мінералу даного вам каменю. (Примітка: камінь підбирається таким чином, щоб він не поміщався у мензурку)

Запитання:

Яке додаткове обладнання вам знадобиться?

Відповідь:

Відливна посудина та склянка.

Виконайте необхідні виміри, заповніть таблицю.

6. Виконайте необхідні вимірювання, визначте густину дерев'яного бруска. (Брусок має форму паралелепіпеда і не поміщається у відливну склянку).

Запитання:

Які труднощі ви відчуваєте? Подумайте, знання, з якого предмета можуть виручити в даному випадку.

Відповідь:

Об'єм бруска можна визначити за допомогою математичної формули V=abc.

7. Вимірювання та розрахунки занесіть у таблицю, виконайте переведення з г/см3 у кг/м3.

Робочий лист учня

Робочий лист заповнюється під час лабораторної роботи.

Мета: навчити визначати щільність речовини,
за допомогою вчителя скласти план розв'язання поставленого завдання,
розвинути логічне мислення та вміння застосовувати отримані знання на практиці.

Гіпотеза
Щільність тіла можна визначити експериментальним шляхом

Щільність мінералів

8. Сформулюйте загальний висновок за результатами трьох експериментальних дослідів.

Висновок: Експериментальним шляхом визначили щільність металевого циліндра та з'ясували, що він виготовлений з алюмінію. Камінь-кварц. Результати вимірювань показали, що брусок виконаний із сосни.

Робить висновок про вірність гіпотези.

8. Рефлексія.

• згадати етапи діяльності під час уроків,
• назвіть алгоритм застосування методів спостереження, експеримент,
• які є обмеження та/або особливості застосування цих методів?
• наскільки точно ви змогли визначити густину тіл?

9. Домашня робота (видається моток дроту)
Визначити масу мотка мідного дроту використовуючи лише лінійку.

Мета уроку:

• закріпити знання учнів про щільність
• показати як визначати масу та об'єм тіла за його щільністю
• вирішувати розрахункові завдання

Структура уроку:

1. Орг. момент
2. Повторення матеріалу
3. Вивчення нового матеріалу
4. Закріплення матеріалу
5. Домашнє завдання

1. Орг. момент
2. Повторення матеріалу

На уроці використовується презентація (Додаток 1)

• чи всі тіла однакового обсягу, мати однакову масу? (слайд 2)
• чому?
• Чи всі тіла однакової маси мають однаковий об'єм? (слайд 2)
• чому?
• від чого це залежить?
• Що називається густиною речовини? (слайд 3)
• щільністю називається фізична величина, що дорівнює відношенню маси тіла до його обсягу.
• запишіть формулу густини. (слайд 4)

• отримаєте найменування густини в СІ (слайд 4)

Сьогодні на уроці ми будемо розраховувати масу та об'єм тіл за густиною, запишіть тему уроку в зошит.

Тема уроку: визначення маси та об'єму тіла за щільністю речовини. (Слайд 8)

Запишіть формулу розрахунку густини в зошит

чому дорівнюватиме маса тіла, якщо знаємо щільність тіла та його об'єм?, хто запише?

– для обчислення маси за його щільністю та обсягом, потрібно щільність помножити на його обсяг. (слайд 9)

№1- завдання кожен вирішує сам

Перевіряємо:
Завдання
Відповідь: m = 2825г. (слайд 12)

Увага! Чому дорівнюватиме обсяг тіла, якщо знаємо масу і щільність речовини?

; - для обчислення об'єму тіла за його густиною треба масу тіла розділити на його густину (слайд 13)

Завдання вирішується на дошці і залишається як зразок рішення.

№ 2- завдання кожен вирішує сам

1. Сталева деталь машини має масу 7890 р. Визначте її обсяг, якщо щільність стали 7,8. (Додаток 3)

Перевіряємо:
Завдання
Відповідь: V = 1023,077 см 3 (слайд 16)

• Домашнє завдання §22 упр. № 8 (слайд 17)
• Відкрийте завдання 3 (слайд 18)

№ 3 - завдання кожен вирішує сам

Бланк звіту завдання №3 (Слайд 19)- Зверніть увагу на те, що обов'язково потрібно заповнити термін з прізвищем

Прізвище ім'я уч-ся_____________________________________________

заповнити розраховану фізичну величину з її одиницями виміру у відповідних осередках (слайд19)

Дата заповнення______________________________________

• Кожен на парті має такий бланк, ви заповнюєте відповідні осередки, в яких пишіть лише числові значення.
• Закрити Excel. Зберегти зміни в документі. (слайд 21)

Урок закінчено спасибі! (слайд 22)

Використовувана література:

1. Підручник фізика 7, автор – А.В.Перышкін – Москва – “Освіта”
2. Методичні матеріали 7,- Л.А.Кірік - Москва - "ІЛЕКСА"
3. Різнорівневі самостійні та контрольні роботи 7,- Л.А.Кірик - Москва - "ІЛЕКСА"
4. Збірник завдань з фізики - В.І.Лукашик - Москва - "Освіта"