Gęstość - czytankiOkreślenie "gęstość" zostało przez fizyków wzięte z życia codziennego i zaadaptowane na nazwę wielkości fizycznej. Jednak ten wybór nazwy jest trochę mylący. To co fizycy uważają za gęstość, nie odpowiada potocznemu pojęciu gęstości. Np. dla fizyka gęsty krupnik nie musi mieć wcale większej gęstości od czystej, posolonej wody. "Fizyczna" gęstość substancji to w potocznym rozumieniu bardziej "ciężkość" tej substancji. Większą gęstość ma ciało, które przy tej samej objętości ma większy ciężar, a nie takie, które trudno jest zamieszać. Tak więc styropian ma o wiele mniejszą gęstość niż woda, lód wcale nie jest od wody "gęstszy". Co ciekawe, płynna rtęć ma większą gęstość niż granitowy głaz.Czym jest gęstość dla fizyka?
|
|
| Jakie substancje są najcięższe (mają największą gęstość)? Ze zwykłych metali największą gęstość ma platyna (21000 kg/m3). Metal ten jest więc ponad 21 razy cięższy od wody. Złoto też jest bardzo ciężkie - jego gęstość to ponad 19000 kg/m3. Słynny z ciężkości ołów jest już tylko nieco ponad 11 razy cięższy od wody i prawie dwa razy lżejszy od platyny. | |
Czy można znaleźć ciała o gęstości jeszcze większej niż platyna?Prawdziwym laboratorium super wysokich ciśnień i gęstości jest Kosmos. Np. łyżka materii białego karła (takiej bardzo małej ale za to gorącej gwiazdy) może ważyć nawet ponad tonę. A gęstość materii gwiazd neutronowych jest jeszcze większa - przekracza biliony razy gęstość wody. Paproszek takiej materii neutronowej o wymiarach 1mm3 miałby masę rzędu miliarda ton - tyle co ogromne jezioro!Co ma małą gęstość? Wiadomo - rozrzedzone gazy. Oczywiście gaz można zawsze rozrzedzać coraz bardziej, aż stanie się próżnią - wtedy jego gęstość stanie się równa zero. Dlatego nie ma wielkiego sensu pytanie o to co ma najmniejszą gęstość. Interesujące jest natomiast pytanie: jakie są najlżejsze ciała stałe? - ciała takie mogą być doskonałymi elementami konstrukcyjnymi samolotów, statków wysokich budynków. Wiemy, że bardzo lekki jest styropian - jego gęstość kilkadziesiąt razy mniejsza od gęstości wody; bardzo lekkim metalem jest z kolei glin (aluminium) o gęstości 2700 kg/m3 - jest prawie trzy razy lżejszy niż żelazo. Stop aluminium z miedzią i magnezem (+domieszki) zwany pod nazwą
duraluminium jest doskonałym materiałem do budowy lekkich konstrukcji
samolotów i statków. Bardzo lekkim ciałem stałym jest oczywiście
także styropian, najlżejszym drewnem jest balsa - jest prawie 10 razy
lżejsza od wody. W normalnych warunkach najlżejszym gazem jest wodór - 0,09kg/m3 - kilkanaście razy mniej niż powietrze. Ta jego własność powoduje, że jest on doskonałym materiałem do wypełniania powłok balonów. Niestety ma też i jedną wadę - jest bardzo wybuchowy. Dlatego ostatnio częściej wypełnia się powłoki balonów helem - gazem 4 razy cięższym, ale za to całkowicie niepalnym. |
|
Do zapamiętania o gęstości |
|
| Spośród różnych ciał woda jest substancją o najbardziej charakterystycznej gęstości. Jej wartość to prawie dokładnie 1000 kg/m3. Dlatego też w starej jednostce woda miała bardzo łatwą do zapamiętania gęstość: 1 g/cm3. Ta dokładność gęstości wody nie jest przypadkowa - pierwotnie ten właśnie związek był podstawą do ustalenia wzorca kilograma. |
|
| Zajrzyj też: gęstość - teoria, masa - teoria | |
Modelowy
sposób wyznaczania tej wielkości dla jakiej substancji polega na
zrobieniu z tej substancji idealnej kostki sześciennej o krawędzi 1m i
zważeniu jej. Masa takiej kostki w kilogramach jest równa liczbowo gęstości
substancji. I tak np. 1m3 wody ma masę jednej tony (1T =
1000kg). Zatem gęstość wody to 1000 kg/m3. Jeden metr sześcienny
powietrza ma masę nieco ponad 1 kg. Gęstość powietrza wynosi 1,29
kg/m3.
