Keling, maqolada zichlikni qanday topish mumkinligini va u nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Ko'pgina tuzilmalar va transport vositalarini loyihalashda ma'lum bir materialga ega bo'lishi kerak bo'lgan bir qator jismoniy xususiyatlar hisobga olinadi. Ulardan biri zichlik.
Masa va hajm
U bilan bevosita bog'liq bo'lgan ikkita jismoniy miqdorning ma'nosini aniqlang - bu massa va hajm. Zichlikni qanday topish mumkin degan savolga javob berishdan oldin.
Masa jismlarning inertial xossalarini va ularning bir-biriga tortishish kuchini koʻrsatish qobiliyatini tavsiflovchi xususiyatdir. SI tizimida massa kilogrammda o'lchanadi.
Inertial va tortishish massalari tushunchalarini birinchi marta fizikaga Isaak Nyuton mexanika va butun dunyo tortishish qonunlarini shakllantirishda kiritgan.
Hajm - bu tananing faqat geometrik xarakteristikasi bo'lib, u egallagan bo'shliq qismini miqdoriy jihatdan aks ettiradi. Hajm uzunlikning kub birliklarida o'lchanadi, masalan, SIda u metr kub.
Ma'lum shakldagi jismlar uchun(parallelepiped, shar, piramida) bu qiymatni maxsus formulalar bilan aniqlash mumkin, tartibsiz geometrik shakldagi jismlar uchun hajm ularni suyuqlikka botirish orqali aniqlanadi.
Jismoniy miqdor zichligi
Endi siz toʻgʻridan-toʻgʻri zichlikni qanday topish mumkin degan savolga javobga oʻtishingiz mumkin. Bu xususiyat tana massasining u egallagan hajmga nisbati bilan aniqlanadi, u matematik tarzda quyidagicha yoziladi:
r=m/V.
Bu tenglik r birliklarini koʻrsatadi (kg/m3). Shunday qilib, zichlik, massa va hajm bitta tenglik bilan bog'lanadi va har qanday material uchun r qiymati uning massasining hajm konsentratsiyasini ko'rsatadi.
Oddiy misol keltiraylik: agar siz qo'lingizga bir xil o'lchamdagi plastmassa va temir sharlarni olsangiz, ikkinchisining og'irligi birinchisiga qaraganda ancha katta bo'ladi. Bu holat temirning plastmassaga nisbatan yuqori zichligi bilan bog‘liq.
Tabiatdagi zichlik nisbatining asosiy ko`rinishlaridan biri jismlarning suzuvchanligi bo`ladi. Agar tananing zichligi suyuqlikdan pastroq bo'lsa, unda u hech qachon cho'kmaydi.
Materiallar zichligi
Ma'lum materiallarning zichligi haqida gap ketganda, ular qattiq moddalarni anglatadi. Gazlar va suyuqliklar ham ma'lum bir zichlikka ega, ammo bu erda ular haqida gapirmaymiz.
Qattiq materiallar kristall yoki amorf bo'lishi mumkin. r ning qiymati strukturaga, atomlararo masofalarga, materiallarning atom va molekulyar massalariga bog'liq. Misol uchun, barcha metallar kristall, shisha yoki yog'och esa boramorf tuzilish. Quyida har xil turdagi yog'ochlarning zichligi jadvali keltirilgan.
Esda tutingki, bu holda oʻrtacha zichlik berilgan. Haqiqiy hayotda har bir daraxt o'ziga xos xususiyatlarga ega, jumladan bo'shliqlar, teshiklar va yog'ochda ma'lum foiz namlik mavjudligi.
Quyida boshqa jadval mavjud. Unda xona haroratidagi barcha sof kimyoviy elementlarning g/sm3zichliklari berilgan.
Jadvaldan koʻrinib turibdiki, barcha elementlarning zichligi suvnikidan kattaroq. Istisno faqat uchta metal - litiy, kaliy va natriy bo'lib, ular cho'kmaydi, lekin suv yuzasida suzib yuradi.
Zichlik eksperimental tarzda qanday o'lchanadi?
Aslida oʻrganilayotgan xususiyatni aniqlashning ikkita usuli mavjud. Birinchisi, tanani to'g'ridan-to'g'ri tortish va uning chiziqli o'lchamlarini o'lchash.
Agar tananing geometrik shakli murakkab bo'lsa, u holda gidrostatik deb ataladigan usul qo'llaniladi.
Uning mohiyati quyidagicha: avval tanani havoda torting. Olingan vazn P1 edi, deb faraz qilaylik. Shundan so'ng, tana zichligi ma'lum rl bo'lgan suyuqlikda tortiladi. Suyuqlikdagi tananing og'irligi P2 bo'lsin. Keyin o'rganilayotgan materialning zichligi r qiymati quyidagicha bo'ladi:
r=rlP1/(P1-P 2).
Ushbu formulani har bir talaba Arximed qonunini hisobga olgan holda mustaqil ravishda olishi mumkin.tasvirlangan holat uchun.
Tarixda birinchi marta gidrostatik tortish usuli yunon faylasufi Arximed tomonidan soxta oltin tojni aniqlash uchun ishlatilgan deb ishoniladi. Birinchi gidrostatik muvozanatlarni 16-asr oxirida Galiley Galiley ixtiro qilgan. Hozirgi vaqtda suyuqliklar, qattiq moddalar va gazlardagi r qiymatini eksperimental aniqlash uchun elektron piknometrlar va zichlik o'lchagichlar keng qo'llaniladi.
Zichlikning nazariy ta'rifi
Zichlikni eksperimental tarzda qanday topish mumkinligi haqidagi savol yuqorida muhokama qilingan. Biroq, noma'lum materialning bu r ni nazariy jihatdan topish mumkin. Buning uchun kristall panjaraning turini, ushbu panjara parametrlarini, shuningdek, uni hosil qiluvchi atomlarning massasini bilish kerak. Har qanday elementar kristall panjara ma'lum geometrik shaklga ega bo'lgani uchun uning hajmini aniqlash formulasini topish oson.
Agar kristall material bir nechta kimyoviy elementlardan, masalan, metall qotishmalaridan iborat boʻlsa, uning oʻrtacha zichligini quyidagi oddiy formula bilan aniqlash mumkin:
r=∑mi/∑(mi/ri).
Bu yerda mi, ri mos ravishda i-komponentning massasi va zichligi.
Agar material amorf tuzilishga ega boʻlsa, nazariy jihatdan uning zichligini aniq aniqlashning iloji boʻlmaydi va eksperimental usullardan foydalanish kerak.
