Плотность вещества — формулы и примеры вычислений величины

Окружающие тела состоят из веществ, масса каждого зависит от размера, объема и других критериев.

Плотность вещества показывает численное выражение массы тела в определенном объеме.

Существуют разные виды скалярной физической величины.

Общая характеристика

Каждый элемент занимает индивидуальную величину. Определение плотности может обозначаться греческой буквой ρ, D или d. Если объемы двух тел одинаковы, а массы различны, тогда плотности не идентичны.

Основные понятия

Определения и характеристики показателя известны с 7 класса школьной программы химии. Плотность представляет собой физическую величину о свойствах вещества. Это удельный вес любого элемента. Существует средняя и относительная плотность. Последняя классификация — это отношение плотности (П) вещества к П эталонного вещества.

Часто за эталон принимают дистиллированную воду. Единица измерения П- кг/м3 в интернациональной системе.

Формула нахождения плотности:

P = m/V

Обозначения:

• m — масса.
• V — объем.

Кроме стандартной формулы плотности, применяемой для твердых состояний веществ, имеется формула для газообразных элементов в нормальных условиях.

ρ (газа) = M/Vm M

Расшифровка:

• М — молярная масса газа [г/моль].
• Vm — объем газа (в норме 22,4 л/моль).

Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность, вычисляемую без учета пустот, и удельную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему объему. Истинную П получают через коэффициент пористости — доли объема пустот в занимаемом объеме. Для сыпучих тел удельная П называется насыпной.

Низкие показатели П имеет среда между Галактиками (1033 кг/м3).

Способы измерения:

• Пикнометр. Измеряет истинную П.
• Ареометр, денсиметр, плотномер. Используется для жидкого состояния.
• Бурик. Измеряет П почвы.

Вещества состоят из молекулярных структур, масса тела формируется из скопления молекул. Аналогично вес пакета с карамелью складывается из масс всех конфет в мешке. Если все сладости одинаковые, то массу упаковки определяют умножением веса одной конфеты на количество штук.

Молекулярные частицы чистого вещества одинаковы, поэтому вес капли воды равен произведению массы 1 молекулы Н2О на число составляющих молекул в капле. Плотность вещества показывает, чему равна масса одного кубического метра.

Плотность воды — 1000 кг/м³, а масса 1 м³ Н2О равна 1000 килограмм. Это число можно вычислить, умножив массу 1 молекулы воды на количество молекулярных частиц, содержащихся в 1 м3 объема.

П льда составляет 900 кг/м³, это значит, что вес кубического метра льда равна 900 кг. Употребляют единицу измерения плотности г/см3.

При равнозначности физических масс двух тел их объемы различаются. Например, объём льда в девять раз больше объема бруска из металлического сплава. Масса тела распределяется неодинаково, устанавливает П в каждой точке тела.

Влияние факторов

П зависит от давления и температуры. При высоком давлении молекулы плотно прилегают друг к другу, поэтому вещество обладает значительной плотностью.

Зависимость показателей учитывается при расчете П. При повышении температуры П снижается из-за термического расширения, при котором объем вырастает, а масса остается прежней. Если температура снижается, П увеличивается, хотя имеются вещества, П которых при некоторых условиях температурного режима ведет себя иначе. Это вода, бронза, чугун. При фазовом переходе, модифицировании агрегатного состояния П меняется скачками.

Условия вычисления зависят от свойств веществ, молекулярных элементов. Для разных природных объектов П изменяется в широком диапазоне.

П воды ниже П льда из-за молекулярной структуры твердой формы жидкости. Вещество, переходя из жидкой в твердую форму, изменяет молекулярную структуру, расстояние между составными частицами сужается и плотность увеличивается. Зимой, если забыть слить воду из труб, их разрывает на части после замерзания. На П Н2О влияют примеси. У морской воды знак П выше, чем у пресной. При соединении в одном стакане двух типов жидкости пресная останется на поверхности. Чем выше концентрация соли, тем больше П воды.

Когда плотность вещества больше П воды, оно полностью погрузится в воду. Предметы, сделанные из материала по низкой П, будут плавать на поверхности воды. На практике эти свойства используются человеком. Сооружая суда, инженеры-проектировщики применяют материалы с высокой П. Корабли, теплоходы, яхты смогут затонуть во время плавания, в корпусах суден создают специальные полости, наполненные воздухом, ведь его П ниже плотности воды.

Чтобы наживка для рыбалки погрузилась в воду, ее обременяют тяжелым по плотности материалом, например, грузиком из металла (чаще свинца). Плотность сплава выше, чем у Н2О.

Жирные пятна масла, нефти, бензина остаются на поверхности воды из-за низкой П маслянистых веществ.

Практическое применение

Из учебников химии и физики вычисляют уровень плотности по формуле. Но также это можно сделать, используя онлайн-систему.

Значение показателя

Окружающий мир состоит из разных веществ.

Скамейка в парке или баня за городом сооружены из древесины, подошва утюга, сковорода выполнены из металла, покрышка колеса, велосипеда — из резины. Каждый предмет имеет свой вес.

Черные дыры Вселенной составляют наибольшую плотность 1014 кг/м3. Самый низкий показатель имеет область между Галактиками (2•10−31—5•10−31 кг/м³).

Таблица плотности веществ

Вещество	Плотность (кг/м3)
Сухой воздух	1,293
Металлы
Осмий	22,61
Родий	12,41
Иридий	22,56
Плутоний	19,84
Палладий	12,02
Свинец	11,35
Платина	19,59
Золото	19,30
Сталь	7,8
Алюминий	2,7
Медь	8,94
Газы
Азот	1,25
Аммиак	0,771
Аргон	1,784
Жидкий водород	70
Гелий в жидком состоянии	130
Водород	0,09
Водяной пар	0,598
Воздух	1,293
Хлор	3,214
О2	1,429
Углекислый газ	1,977
Остальные вещества
Тело человека	На вдохе 940-990, при выдохе — 1010-1070
Пресная вода	1000
Солнце	1410
Гранит	2600
Земля	5520
Железо	7874
Бензин	710
Керосин	820
Молоко	1040
Этанол	789
Ацетон	792
Морская вода	1030
Древесина
Пихта	0,39
Ива	0,46
Ель	0,45
Сосна	0,52
Дуб	0,69

П металлов изменяется от минимального значения у лития, который легче Н2О, до максимального значения у осмия, который тяжелее драгоценных металлов.

Способы расчета и примеры

В сети Интернет существует множество приложений для онлайн-расчета плотности веществ или материалов. В стандартные поля калькулятора вводится основная информация: масса, объем, единицы измерения. Плотность вычисляется автоматически по заданным параметрам и выводится на экран интерфейса. Можно перевести информативные данные в нужную единицу измерения.

Без использования учебной информации показатель П можно определить через физические опыты. Для лабораторных изучений нужны весы, сантиметр, если исследуемое тело находится в твердом состоянии. Для жидкости необходима колба.

Сначала измеряют объем тела, записывая результат по цифровой шкале (в сантиметрах или миллилитрах).

Вычисляя объем деревянного бруска квадратной формы, параметр стороны возводится в третью степень. Измеряя объемные характеристики, тело ставят на весы и записывают значение массы. Рассчитывая жидкое состояние, учитывают массу сосуда, куда помещено исследуемое. В формулу подставляют данные и рассчитывают показатель.

Поскольку П измеряется в кг/л или в г/см³, то иногда приходится пересчитывать одни величины в другие.

В одном грамме содержится 0,001 кг, а один кубический сантиметр (см³) — это 0,000001 м³. В 1 г/(см)³ содержится 1000кг/м³.

Пример 1:

Необходимо найти плотность молока, если 350 г занимают 100 см³. Для решения используют формулу, где масса делится на объем.

Решение: P=m/V = 350/100= 3,5 г/см³.

Пример 2:

Необходимо определить П мела, если масса большого куска объемом 20 см³ составляет 48 грамм. П выразить в кг/м³ и вг/см³.

Решение:

Нужно перевести см³ в кубические метры, а граммы — в килограммы.

V = 20см³= 0,00002 м³.

M= 48 г = 0,048 кг.

Плотность мела составляет 0,048 кг/0,00002 м³ = 2400 кг/м³.

Выражаем в г/см³: 2400 кг/м³ = 2400*1000/1000000 см³ = 2,4 г/см³.

Один килограмм равен 1000 грамм, один кубический метр (1м³) содержит 1000000 см ³. Плотность получится 2,4 г/см³или 2400 кг/м³.

Показатель имеет большое значение в разных сферах жизни и деятельности. Он определяется по таблице или высчитывается расчетным путем.

Определение плотности тела неправильной формы (куриного яйца)

Определение плотности тела неправильной формы (куриного яйца)

М.А.Бражников,
гимназия № 710 им. народного учителя СССР В.К.Жудова, РАО

Лабораторная работа. 2 ч. 9-й класс. Углубленный курс

Что значит измерить физическую величину правильно? На этот вопрос ответить непросто. Обычно ученики смешивают два понятия: правильно и точно. «Часто стараются произвести измерения с наибольшей достижимой точностью, т.е. сделать ошибку измерений по возможности малой. Однако следует иметь в виду, что чем точнее мы хотим измерить, тем труднее это сделать. Поэтому не следует требовать от измерений большей точности, чем это необходимо для решения поставленной задачи. Для изготовления книжной полки длину досок вполне достаточно измерять с точностью 0,5–1 см, или около 1%; для изготовления некоторых деталей шарикоподшипников нужна точность 0,001 мм, или около 0,01%, а при измерении длин волн спектральных линий необходима иногда точность 10–11 см, или около 10–5%» [1]. Измерить правильно – это прежде всего определить точность, необходимую для решения конкретной задачи. Затем следует выбрать метод измерений и приборы. И наконец, правильно измерить – значит правильно указать интервал значений, в котором лежит измеренная величина. Однако для учеников подобные рассуждения не являются наглядными до тех пор, пока они не подкреплены практической задачей.

Предлагаемый материал можно рассматривать как подготовку к нескольким факультативным занятиям на тему «Что значит измерить физическую величину правильно?». В той или иной форме он был апробирован на уроках физики в 9-х физико-математических и химико-биологических классах нашей гимназии.

Любая практическая работа по измерению начинается с теоретической оценки интервала значений, в котором может лежать измеряемая величина. Выполнить эту работу ученик может и дома, если ему будут предоставлены соответствующие исходные данные и расчетные формулы.

Расчет средней плотности яйца. Прежде всего нужно выяснить, что представляет собой куриное яйцо. Кратко строение и физико-химические свойства объекта измерений можно раздать учащимся в распечатках типа приведеной ниже (сведений в ней приведено значительно больше, чем требуется для определения плотности, – ученик должен уметь выбрать необходимое).

Физико-химические свойства куриного яйца [2–4]

Масса 45–65 г, в среднем яйце содержится (по массе) 32% желтка, 56% белка, 12% скорлупы, энергетическая ценность 314 Дж.
Желток представляет собой густую, желтоватую массу из множества форменных тел – желточных шаров, и состоит из особого белка, именуемого вителлином (относящегося к глобулинам), лицетина – вещества, содержащего фосфор, холестеарина, или желточного масла – желтого красящего вещества лутеина, – и минеральных солей, среди которых преобладают фосфаты калия; в желтке также имеется и железо.
Белок отличается от желтка отсутствием желточных шаров. Он представляет собой конгломерат крайне тонкостенных клеток, содержимое которых состоит преимущественно из богатого водой белка. кроме того, в белке имеется некоторое количество омыленных жиров, сахар, принимаемый за виноградный, и соли, среди которых преобладает поваренная. Белок куриного яйца содержит по массе 10–13% белка (глобулины, альбумины, альбумозы), 85% воды, 0,7% поваренной соли, остальное в основном жиры.
Замечательно, что распределение солей между желтком и яичным белком аналогично распределению их в крови
между кровяными шариками и плазмой: в желтке, как и в кровяных шариках, преобладают фосфаты калия, тогда как в яичном белке преобладает хлорид натрия.

Средний химический состав яйца (без скорлупы) по массе:

• вода: 73,67%;
• белки: 12,57%;
• жиры: 12,02%;
• углеводы: 0,67%;
• минеральные соли: 1,07%.

Яйцо не обладает большой устойчивостью к хранению. Через поры скорлупы испаряется вода, и на тупом конце образуется пуга – пространство, заполненное воздухом. Свежесть яйца можно проверить опусканием в холодную воду: лежалые яйца тонут медленнее, чем свежие.

Приблизительная плотность некоторых веществ, входящих в состав яйца:

• вода: 1 г/см³;
• белки: 1,33 г/см³;
• жиры: 0,93 г/см³;
• углеводы: 1,58 г/см³;
• минеральные соли (хлорид натрия): 2,16 г/см³;
• известняк: 2,7 г/см³.

Плотность расчитывают, используя свойство аддитивности удельных объемов веществ, не реагирующих химически:

где х – массовая доля компонента (если, например, содержание по массе 30%, то массовая доля 0,3), r – его плотность. Кратко опишем расчеты, проводимые учеником дома.

= (0,648 + 0,083 + 0,114 + 0,003 + 0,004 + 0,044) см³/г = 0,896 см³/г.

Следовательно, rяйца » 1,1 г/см³.

Ответ. Средняя плотность яйца без учета наличия воздушного пузырька (пуги) составляет около 1,1 г/см

³.

Как видим, плотность яйца чуть превышает 1 г/см³, т.е. яйцо чуть тяжелее воды. Таким образом, можно предложить два метода определения плотности яйца: «грубый» – метод Архимеда, и более точный – метод безразличного плавания.

Метод Архимеда. Опустив яйцо в воду, по объему вытесненной воды определяем объем яйца, взвешиваем яйцо на весах, находим массу и вычисляем плотность.

Оборудование: отливной сосуд, мензурка (100 мл), весы с разновесами, яйцо.

Расчет ошибки

Косвенная ошибка измерения плотности [5, с. 366–368]:

где Dm = D_весов + D_{всех гирь} + D_{подбора гирь} – абсолютная ошибка измерения массы, D_весов – инструментальная погрешность, D_{всех гирь} – суммарная погрешность массы использованных разновесов (см. таблицу ниже), D_{подбора гирь} – погрешность подбора гирь, равная половине массы наименьшей гири; DV – абсолютная ошибка измерения объема.

Пример. Пусть найденная экспериментально масса яйца составляет m = 56,96 г = 50 г + 5 г + 1 г +   500 мг + 200 мг + 200 мг + 50 мг + + 10 мг, его объем V = 152 мл = 152 см³.

Взвешивание проводилось на арретированных технических весах чувствительностью 5 мг. Однако с увеличением массы взвешиваемого тела погрешность возрастает, и при m»57 г, согласно паспорту, D_весов»100 мг.

По таблице:

определяем погрешность всех гирь: Dm_{всех гирь} = (30 + 8 + 4 + 3 + 2 +  2 + 1 + 1) мг = 51 мг.

Погрешность подбора гирь D_{подбора гирь} = 5 мг.

В итоге абсолютная ошибка Dm = (100 + 56) мг » 160 мг, а относительная ошибка Dm/m » 0,3%.

Абсолютная ошибка измерения объема DV»1 мл = 1 cм³, а относительная ошибка составляет DV/V»1,5%. Эта ошибка и определяет в значительной степени погрешность определяемой плотности.

Неучтенной осталась еще методическая ошибка, которая будет обсуждена ниже.

Ход работы

1. Уравновесьте чашки весов; запишите инструментальную погрешность весов.

2. Взвесьте исследуемое тело, запишите массу тела. Выходит ли масса данного куриного яйца за общепринятые пределы?

3. Выпишите номинальные массы гирь разновесов и соответствующую им ошибку измерений согласно таблице. Вычислите ошибку измерения массы:

Dm = D_весов + D_{всех гирь} + D_{подбора гирь}.

4. Наполните отливной сосуд водой; подставьте химический стакан (100 мл) под отлив, медленно опустите яйцо в воду.

5. Убедившись, что вся вытесненная вода перетекла в стакан, вылейте эту воду в мензурку объемом 100 мл. Определите объем вытесненной жидкости и запишите этот объем с учетом ошибки.

6. Вычислите плотность тела по формуле:

7. Запишите полученный результат с учетом ошибки измерений.

8. Эскизно изобразите проведение опыта (рис. 1).

Метод безразличного плавания: «…если вес тела в точности равен весу вытесненной жидкости, оно будет находиться в равновесии внутри жидкости. Например, куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Можно сделать раствор соли, концентрация которого постепенно уменьшается кверху, так что выталкивающая сила внизу сосуда больше, а вверху – меньше веса яйца. В таком растворе яйцо держится на такой глубине, где его вес равен выталкивающей силе. Если твердое тело однородно, т.е. во всех точках имеет одну и ту же плотность, то тело будет тонуть, всплывать или оставаться в равновесии внутри жидкости в зависимости от того, больше ли плотность тела плотности жидкости, меньше или равна ей. В случае неоднородных тел нужно сравнивать с плотностью жидкости среднюю плотность тела» [6]. Значит, можно подобрать такой однородный раствор соли в воде, в котором яйцо плавает на некоторой глубине. Плотность раствора можно измерить с помощью ареометра. поскольку само измерение плотности занимает немного времени, четырех-пяти ареометров на класс достаточно

Этот метод применяется в лабораторной практике при определении, например, плотности мелких кристаллов в достаточно широких пределах. Для этого смешением нескольких жидкостей разной плотности подбирается такой раствор, в котором кристаллик плавает в толще жидкости. Из приведенной таблицы видно, что, например, алюминий должен плавать в дииодметане. Следует заметить, что не все приведенные в таблице жидкости между собой смешиваются и не все безопасны в обращении.

Оборудование: мензурка (250 мл), мерный стакан (400 мл), химический стакан (250 мл), ареометр, насыщенный раствор поваренной соли, стеклянная палочка.

Ошибка измерений в данном случае определяется ценой деления ареометра (например 0,002 г/см³) и, следовательно, составляет половину цены деления (т. е. около 0,1%), т.е. сравнима с ошибкой определения массы в первом методе.

Ход  работы

1. Убедитесь, что ареометр предназначен для измерения плотностей, которые больше 1 г/см³. Определите цену деления ареометра.

2. Положите яйцо на дно мерного стакана (400 мл), налейте чистой воды до половины.

3. Начните доливать крепкий раствор поваренной соли, слегка помешивая стеклянной палочкой, до тех пор, пока яйцо не начнет отрываться от дна. Убедитесь, что яйцо не всплывает на поверхность. Если яйцо всплыло, долейте чистой воды, чтобы уменьшить плотность раствора.

4. Перелейте раствор в мензурку. Аккуратно опуская ареометр в мензурку, измерьте плотность раствора. Запишите полученное значение с учетом ошибки измерений.

5. Эскизно изобразите проведение опыта (рис. 2), укажите силы, действующие на яйцо, плавающее в мерном стакане.

Рис. 2. Определение плотности тела по методу безразличного плавания

Контрольные вопросы (их можно задать при устном обсуждении результатов работы, а можно включить в текст обязательных заданий)

• Почему ареометр плавает в вертикальном положении?
• В верхней или нижней части шкалы расположено деление, отмеченное цифрой «1», если ареометр предназначен для измерений в жидкостях более плотных, чем вода?
• Можно ли пользоваться на Луне ареометрами, отградуированными на Земле?

Анализ полученных результатов

Проведение измерений занимает в среднем чуть больше урока. Важно проанализировать полученные результаты вместе с учащимися. Первым методом получается плотность (0,9–1,1) г/см³, вторым методом – в среднем – (1,05 –1,07) г/см³. Следует обратить внимание на то, что разброс результатов больше ошибки ареометра. Это связано с тем, что важным элементом любой экспериментальной работы является навык. Разброс данных в первую очередь связан с тем, что, во-первых, соответствующую плотность раствора подобрать сложно, а во-вторых, яйца не выпускаются по стандарту – они продукт живой природы. Результаты нужно изобразить на доске в виде отрезков.

Плотности, полученные по методу Архимеда, заключены на отрезке [0,9; 1,1], куда входят и плотности, полученные более точным методом, – отрезок [1,05; 1,07].

Как и ожидалось, более точные значения оказались чуть ниже теоретической оценки, т.к. при расчете мы не учли объем воздушного пузырька. (Нужно объяснить ученикам, что всегда существует неучтенный фактор, не всегда удается найти источник ошибок. )

Далее можно обсудить, каковы источники ошибок в методе Архимеда:

• основной – измерение объема с помощью мензурки;
• трудности опускания яйца в отливной сосуд – можно «плюхнуть» его или коснуться пальцами воды;
• наличие воды в носике отливного сосуда (нужно поинтересоваться, изобразил ли кто-либо эту капельку на своем эскизе опыта).

Следующий вопрос: «А как улучшить метод?» Прогнозируемый ответ ребят: определить объем вытесненной воды путем взвешивания. Не следует отвергать это в общем-то здравое предложение. Однако для его реализации нужно проделать как минимум еще две измерительные операции: взвесить пустой, а затем полный сосуд с вылившейся водой, а также учесть ошибку каждого измерения. Последнее отнимает гораздо больше времени, чем само измерение. Громоздкость измерения увеличивается, а точность… Взвешивание вылившейся воды не компенсирует двух других недостатков метода, которые вносят почти такую же ошибку измерения (до 0,5 мл). Следовательно, еще раз можно вернуться к мысли, высказанной в начале статьи: точность приборов для проведения измерений нужно выбирать в согласии с поставленной задачей и выбранным методом. Не нужно оставлять у ребят иллюзий, что второй метод безупречен: плотность жидкости зависит от температуры, стеклянный ареометр чуть больше погружается в воду из-за образования мениска, поскольку стекло смачивается водой. Однако это погрешности совсем другого порядка малости по сравнению с погрешностями первого метода.

Таким анализом ошибок и заканчивается занятие.

Литература

1. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. – Л.: Наука, 1974.
2. Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. Т. 2. – М.: Большая Советская Энциклопедия, 1959.
3. БСЭ/ Изд. 1-е. – М.: Советская Энциклопедия, 1926–1947.
4. Химическая энциклопедия. – М.: Советская Энциклопедия, 1988–1998.
5. Физика-10./Под ред. А.А.Пинского. – М.: Просвещение, 1993.
6. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т. 1. – М.: АОЗТ «Шрайк», 1995.

.

Метод определения насыпной плотности

Компания «КоролёвФарм» является не только контрактным производителем косметики, но также производит и биологически активные добавки (БАД) к пище в таблетированной и капсулированной форме. В связи с этим кажется необходимым рассказать о некоторых похожих терминах и технологические свойствах этих продуктов.

Технологические свойства порошкообразных (таблетированных и капсулированных) лекарственных веществ и биологически активных добавок к пище зависят от их физико-химических свойств. При производстве биологически активных добавок в форме таблеток и в форме твёрдых желатиновых капсул необходимо учитывать различные технологические характеристики, так как активные компоненты и многие экстракты лекарственных растений поступают в виде порошков или порошковых смесей.

Насыпная плотность

Базовой характеристикой всех сыпучих материалов является плотность. Существуют понятия истинной и насыпной плотности, которые измеряются в г/см³ или кг/м³.

Истинная плотность – это отношение массы тела к объему этого же тела в сжатом состоянии, в котором не учитываются зазоры и поры между частицами. Истинная плотность – постоянная физическая величина, которая не может быть изменена.

В своем естественном состоянии (неуплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Под насыпной плотностью различных сыпучих материалов понимают количество порошка (сыпучего продукта), которое находится в свободно засыпанном состоянии в определённой единице объема.

Насыпная плотность заданного порошка или любой сыпучей смеси (D нас. пл.) определяется отношением массы свободно засыпанного порошка (Mасса cып.) к объему этого порошка (Vcосуда) по формуле:

D нас. пл.= Mасса cып/Vcосуда

Насыпная плотность учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, поэтому насыпная плотность гораздо меньше, чем истинная. Например, истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м³, а насыпная – 1,02 т/м³.

Зная насыпную плотность применяемых сыпучих материалов можно при проектировании емкостей или дозаторов, а так же капсул и таблеток рассчитать их объем и, соответственно, высоту засыпки. Понятно, что если нам частично известны некоторые параметры, а именно высота засыпки, а так же коэффициент засыпки, то можно рассчитать высоту предполагаемого объема, то есть высоту форматных частей, что очень важно при решении технологических задач. Конечно, если известна насыпная плотность порошка, тогда технологи могут легко рассчитать массу для одной дозы, порции или упаковки и тем самым определить величину дозировки для капсулятора или таблетпресса, а также для любого другого фасовочного оборудования.

Значение насыпной плотности определяется в соответствии со стандартом (ГОСТ 19440-94 «Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. Часть 2. Метод волюмометра Скотта») с помощью прибора волюмометра, принцип действия которого основан на точном определении массы порошка, заполняющего мерную емкость. Волюмометр состоит из воронки с ситом и корпуса с несколькими наклонными стеклами, по которым порошок, пересыпаясь, падает в тигелек с измеренным объемом и весом.

Рис. 1 Прибор для определения максимальной насыпной плотности порошков

1-измерительный цилиндр; 2-шкала; 3-тумблер; 4-регулировочный винт; 5-контргайка

Объемная или Насыпная плотность зависит от размера, формы, влажности и плотности частиц гранул или порошка. По значению этого показателя можно прогнозировать и рассчитывать объем матричных каналов. Процедуру измерения насыпной плотности порошковой смеси или монопорошка проводят на специальном приборе (рис. 1).

Производят навеску массой 5,0 г порошка. Точность навески до 0,001 г. Далее засыпают навеску в мерный цилиндр. Устанавливают на приборе амплитуду колебаний (35-40 мм) при помощи регулировочного винта. Устанавливают отметку по шкале и фиксируют положение при помощи контргайки. Далее, с помощью трансформатора устанавливают частоту колебаний. Частота устанавливается в интервале от 100 до 120 кол/мин, по счетчику. После включения прибора тумблером оператор следит за отметкой, по которой установлен уровень порошка в цилиндре. Как правило, при работе прибора в течение 10 минут, уровень порошка или смеси становится постоянным, и прибор необходимо отключить.

Насыпную плотность рассчитывают по формуле:

где: ρ_н – насыпная плотность, кг/м³;

m – масса сыпучего материала, кг;

V – объем порошка в цилиндре после уплотнения, м³.

В зависимости от насыпной плотности порошки классифицируют следующим образом:

ρ_н > 2000 кг/м³ – весьма тяжелые;

2000 > ρ_н > 1100 кг/м³ – тяжелые;

1100 > ρ_н > 600 кг/м³ – средние;

ρ_н < 600 кг/м³ – легкие.

Одним из приборов, на котором проводят измерение насыпной плотности (а также другие характеристики порошковой смеси или монопорошка), является прибор ВТ-1000.

Рис.2 Bettersize BT-1000. Прибор для определения насыпной плотности и других характеристик порошков

Анализатор ВТ-1000 (Рис. 2) используется для определения свойств различных сыпучих материалов, связанных с текучестью. Порошок или порошковые смеси, по определению, являются двухфазными системами. Свойства поверхности частиц порошковой смеси или монопорошка, так же как и их плотность, все эти параметры определяет его поведение в потоке и их сыпучесть. Правильное определение параметров сыпучести очень важно для расчетов процессов обработки порошка, его упаковки, транспортировки и хранения.

С помощью ВТ-1000 (Рис.3) возможно определить не только насыпную плотность, но и дисперсность, угол падения, угол естественного откоса, угол на плоской пластине и плотность утряски. Из данных характеристик легко рассчитать угол разности, прессуемость, объем пустого пространства, сжимаемость, униформность. По характеристикам зафиксированным на приборе, можно рассчитать индекс Карра, что позволяет определить значения сыпучести и аэрируемости

Рис.3 Определение насыпной (объемной) плотности

(поведения порошка в аэродинамической струе).

Порошок засыпается в мерный цилиндр. Отношение занятого им объема к массе порошка является объемной или насыпной плотностью. Рис.3

что это такое, как вычислить, формула расчета, единицы измерения

Что такое плотность вещества

Определение

Плотность вещества — величина, которая численно равна массе единицы объема данного вещества.

Любое вещество занимает некий объем. Если объемы двух веществ равны, а массы отличаются, плотности этих веществ будут различными.

Виды плотности и единицы измерения в СИ

В физике разделяют среднюю и относительную плотность. 

Определение

Относительная плотность — отношение плотности одного вещества к плотности другого вещества, признанного эталоном. Обычно это дистиллированная вода. 

Определение

Средняя плотность — это масса единицы объема материала в естест­венном состоянии.

Обозначается величина латинской буквой p.

Ее единицами измерения в интернациональной системе являются кг/м³. Встречаются также другие единицы измерения плотности — г/см³.

Как вычислить при нормальных условиях, формула расчета

Так как данная физическая величина зависит от массы и объема тела, вычислить ее можно по формуле:

\(p=\frac mV\)

Где m — масса тела, V — его объем.

Плотность любого тела зависит от следующих факторов:

• давления;
• температуры. 

При повышении давления молекулы вещества плотно прилегают друг к другу и приобретают значительную скученность, уплотненность.

Зависимость плотности от температуры

Плотность тела при повышении температуры обычно снижается. Это объясняется термическим расширением: увеличивается объем вещества при неизменной массе.

Предел плотности вещества

Максимальным значением плотности считается ее значение для ядерного вещества, равное 200 млн. т/мл.

Плотность внутри нейтронных звезд в несколько раз выше. Наука предполагает, что значение этой физической величины для черной дыры может достигать планковских значений. Однако конкретного ответа на этот вопрос современная физика дать пока не может.

Таблица плотности веществ

 

Физическая величина «плотность». Как найти плотность экспериментально и теоретически?

Рассмотрим в статье, как найти плотность, и что это такое. При проектировании многих конструкций и транспортных средств учитывается ряд физических характеристик, которыми должен обладать конкретный материал. Одной из них является плотность.

Масса и объем

Расшифруем значение двух физических величин, которые к ней имеют непосредственное отношение — это масса и объем. Прежде, чем мы ответим на вопрос, как найти плотность.

Массой называется такая характеристика, которая описывает инерционные свойства тел и их способность проявлять гравитационное притяжение друг к другу. Масса измеряется в килограммах в системе СИ.

Понятия инерционной и гравитационной масс были впервые введены в физику Исааком Ньютоном при формулировке законов механики и Всемирного тяготения.

Объем — это исключительно геометрическая характеристика тела, которая отражает количественно часть занимаемого им пространства. Измеряется объем в кубических единицах длины, например, в СИ это метры в кубе.

Для тел известной формы (параллелепипед, шар, пирамида) эту величину можно определить по специальным формулам, для объектов же неправильной геометрической формы объем определяют с помощью погружения их в жидкость.

Физическая величина плотность

Теперь можно переходить непосредственно к ответу на вопрос, как найти плотность. Эта характеристика определяется отношением массы тела к объему, который оно занимает, что математически записывается так:

ρ = m/V.

Это равенство показывает единицы измерения величины ρ (кг/м³). Таким образом, плотность масса и объем связаны единым равенством, причем величина ρ для любого материала показывает объемную концентрацию его массы.

Приведем простой пример: если взять в руку пластмассовый и железный шарики одинакового размера, то второй будет иметь гораздо больший вес, чем первый. Этот факт связан с большой плотностью железа по сравнению с таковой для пластмассы.

Одним из основных проявлений соотношения плотностей в природе будет плавучесть тел. Если тело имеет меньшую плотность, чем жидкость, то оно в ней никогда не утонет.

Плотность материалов

Когда речь ведут о плотности определенных материалов, то имеют в виду твердые вещества. Газы и жидкости тоже имеют определенную плотность, но здесь мы о них говорить не будем.

Твердые материалы могут иметь кристаллическое или аморфное строение. Величина ρ зависит от строения, межатомных расстояний и атомных и молекулярных масс материалов. Например, все металлы — это кристаллы, а стекло или дерево имеют аморфное строение. Ниже приведем таблицу плотности разных сортов дерева.

Обращаем внимание, что в данном случае приводится средняя плотность. В реальных условиях каждое дерево обладает уникальными особенностями, включая пустоты, поры и наличие некоторого процента влаги в древесине.

Ниже приведена еще одна таблица. В ней в г/см³ даны плотности всех чистых химических элементов, которые находятся при комнатной температуре.

Видно из таблицы, что все элементы имеют плотность больше, чем у воды. Исключение составляют всего три металла — литий, калий и натрий, которые не тонут, а плавают на поверхности воды.

Как измеряют плотность экспериментально?

По сути, существуют две техники определения изучаемой характеристики. Первая заключается в непосредственном взвешивании тела и измерении его линейных размеров.

Если же геометрическая форма тела сложная, тогда используют так называемый гидростатический метод.

Его суть заключается в следующем: сначала взвешивают тело на воздухе. Предположим, что полученный вес составил P₁. После этого тело взвешивают в жидкости с известной плотностью ρ_l. Пусть вес тела в жидкости равен P₂. Тогда значение плотности ρ исследуемого материала составит:

ρ = ρ_l*P₁/(P₁-P₂).

Эту формулу может получить каждый школьник самостоятельно, если рассмотрит закон Архимеда для описанного случая.

Исторически считается, что впервые гидростатическое взвешивание использовал греческий философ Архимед для определения подделки золотой короны. Первые же гидростатические весы были изобретены Галилео Галилеем в конце XVI века. В настоящее время для экспериментального определения величины ρ жидкостей, твердых тел и газов широко используются электронные пикнометры и плотномеры.

Теоретическое определение плотности

Выше был рассмотрен вопрос, как найти плотность экспериментально. Тем не менее, эту найти ρ неизвестного материала можно теоретическим путем. Для этого необходимо знать тип кристаллической решетки, параметры этой решетки, а также массу образующих ее атомов. Поскольку любая элементарная кристаллическая решетка имеет определенную геометрическую форму, то несложно найти формулу для определения ее объема.

Если кристаллический материал состоит из нескольких химических элементов, например, металлические сплавы, то его среднюю плотность можно определить по следующей простой формуле:

ρ = ∑m_i/∑(m_i/ρ_i).

Где m_i, ρ_i — масса и плотность i-го компонента, соответственно.

Если материал имеет аморфную структуру, то теоретически определить точно его плотность не получится, и необходимо использовать экспериментальные техники.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ

li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-6}#doc5207356 .lst-kix_list_2-8>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-8,lower-roman) «. «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-0{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_1-1>li:before{content:»o «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-0 0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-1{list-style-type:none}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-2{list-style-type:none}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-3{list-style-type:none}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-4{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-0,decimal) «. «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-5{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_1-2>li:before{content:»\0025aa «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-8>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-8}#doc5207356 . lst-kix_list_1-5>li:before{content:»\0025aa «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-3>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-3}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-7{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-3>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-3,decimal) «. «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-6{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-4>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-4,lower-latin) «. «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-8{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_1-4>li:before{content:»o «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-4.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-4 0}#doc5207356 .lst-kix_list_2-1>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-1}#doc5207356 .lst-kix_list_2-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_1-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_1-0 0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-3.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-3 0}#doc5207356 .lst-kix_list_1-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_1-0,decimal) «. «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-5>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-5,lower-roman) «. «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-4>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-4}#doc5207356 .lst-kix_list_2-7>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-7,lower-latin) «. «}#doc5207356 .lst-kix_list_1-8>li:before{content:»\0025aa «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-5>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-5}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-2.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-2 0}#doc5207356 .lst-kix_list_1-3>li:before{content:»\0025cf «}#doc5207356 .lst-kix_list_1-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_1-0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-7.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-7 0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-1.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-1 0}#doc5207356 .lst-kix_list_2-7>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-7}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-6.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-6 0}#doc5207356 ol.lst-kix_list_2-5.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_2-5 0}#doc5207356 .lst-kix_list_1-6>li:before{content:»\0025cf «}#doc5207356 .lst-kix_list_2-6>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-6,decimal) «. «}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-2{list-style-type:none}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-1{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-2>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-2,lower-roman) «. «}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-4{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_1-7>li:before{content:»o «}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-3{list-style-type:none}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-6{list-style-type:none}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-5{list-style-type:none}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-8{list-style-type:none}#doc5207356 ul.lst-kix_list_1-7{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-1>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_2-1,lower-latin) «. «}#doc5207356 ol.lst-kix_list_1-0{list-style-type:none}#doc5207356 .lst-kix_list_2-2>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_2-2}#doc5207356 ol{margin:0;padding:0}#doc5207356 .c0{line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;text-indent:35.4pt;text-align:justify;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c9{line-height:1. 5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;text-align:justify;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c45{line-height:1.5;padding-top:14pt;widows:2;orphans:2;text-align:justify;direction:ltr;padding-bottom:14pt}#doc5207356 .c4{line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;text-align:center;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c58{line-height:1.0;padding-top:5pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:5pt}#doc5207356 .c28{vertical-align:top;width:70.3pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c30{vertical-align:top;width:61.6pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c44{vertical-align:top;width:65pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c59{vertical-align:top;width:74.2pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c53{vertical-align:top;width:74. 8pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c36{vertical-align:top;width:63pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c2{line-height:1.0;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c25{line-height:1.5;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c26{vertical-align:top;width:99.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c62{line-height:1.0;padding-top:0pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:15pt}#doc5207356 .c61{line-height:1.0;padding-top:7.5pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:0pt}#doc5207356 .c17{vertical-align:top;width:70.2pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c38{vertical-align:top;width:67.3pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5. 4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c11{vertical-align:top;width:127.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c1{vertical-align:top;width:58.3pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c54{vertical-align:top;width:70pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c18{vertical-align:top;width:47.9pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c10{vertical-align:top;width:51.3pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:1.9pt 6.2pt 1.9pt 1.9pt}#doc5207356 .c29{vertical-align:top;width:62.4pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c15{vertical-align:top;width:63.4pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c21{vertical-align:top;width:66pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0. 8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c55{vertical-align:top;width:51.3pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:3.2pt 12.5pt 3.2pt 12.5pt}#doc5207356 .c41{vertical-align:top;width:94.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c19{vertical-align:top;width:139.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c46{vertical-align:top;width:129.7pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c34{line-height:1.0;padding-top:14pt;widows:2;orphans:2;direction:ltr;padding-bottom:14pt}#doc5207356 .c20{vertical-align:top;width:51.3pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c50{vertical-align:top;width:61.3pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c14{vertical-align:top;width:72pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5. 4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c27{vertical-align:top;width:139.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:1.9pt 6.2pt 1.9pt 1.9pt}#doc5207356 .c42{vertical-align:top;width:139.2pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:3.2pt 12.5pt 3.2pt 12.5pt}#doc5207356 .c24{vertical-align:top;width:77.6pt;border-style:solid;border-color:#000000;border-width:0pt;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt}#doc5207356 .c16{vertical-align:top;width:105.5pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c22{vertical-align:top;width:67.8pt;border-style:solid;border-color:#e3e0ce;border-width:0.8pt;padding:4.5pt 4.5pt 4.5pt 4.5pt}#doc5207356 .c8{vertical-align:super;font-size:14pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:bold}#doc5207356 .c65{max-width:467.7pt;background-color:#ffffff;padding:56.7pt 42.5pt 56.7pt 85pt}#doc5207356 .c64{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Times New Roman»}#doc5207356 . c35{vertical-align:baseline;font-size:16pt;font-family:»Times New Roman»}#doc5207356 .c7{margin-right:auto;border-collapse:collapse}#doc5207356 .c32{vertical-align:sub;font-size:14pt;font-family:»Times New Roman»}#doc5207356 .c3{margin-right:auto;border-collapse:collapse;margin-left:auto}#doc5207356 .c5{vertical-align:baseline;font-size:14pt;font-family:»Times New Roman»}#doc5207356 .c52{vertical-align:super;font-size:14pt;font-family:»Times New Roman»}#doc5207356 .c33{color:inherit;text-decoration:inherit}#doc5207356 .c43{padding-left:0pt;margin-left:0pt}#doc5207356 .c57{margin:0;padding:0}#doc5207356 .c6{text-align:center}#doc5207356 .c48{text-align:right}#doc5207356 .c40{color:#000000}#doc5207356 .c49{height:41pt}#doc5207356 .c60{margin-right:18pt}#doc5207356 .c39{color:#222222}#doc5207356 .c63{margin-left:54.2pt}#doc5207356 .c31{height:0pt}#doc5207356 .c23{font-style:italic}#doc5207356 .c47{font-weight:normal}#doc5207356 .c12{font-weight:bold}#doc5207356 .c13{height:11pt}#doc5207356 . c37{text-decoration:underline}#doc5207356 .c56{text-align:justify}#doc5207356 .c51{text-indent:35.4pt}#doc5207356 .title{widows:2;padding-top:24pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:36pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:6pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 .subtitle{widows:2;padding-top:18pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#666666;font-style:italic;font-size:24pt;font-family:»Georgia»;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 li{color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»}#doc5207356 p{color:#000000;font-size:11pt;margin:0;font-family:»Arial»}#doc5207356 h2{widows:2;padding-top:24pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:24pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:6pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 h3{widows:2;padding-top:18pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:18pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 h4{widows:2;padding-top:14pt;line-height:1. 15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:14pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:4pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 h5{widows:2;padding-top:12pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:12pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 h5{widows:2;padding-top:11pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 h6{widows:2;padding-top:10pt;line-height:1.15;orphans:2;text-align:left;color:#000000;font-size:10pt;font-family:»Arial»;font-weight:bold;padding-bottom:2pt;page-break-after:avoid}#doc5207356 ]]>

III Ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ

для учащихся 5-8 классов

 

Определение плотности твердых тел

разными методами 

(Естествознание)

                                                                                       

                                                           

                                                            Авторы: Фокин Дмитрий, Зарипов Юлиан

                                                            7 «А» класс МКОУ СОШ №1 г. Миньяра                                                                                                                                                                                     Руководитель: Лактионова Надежда              

                                                            Сергеевна, учитель физики

                                                            первой  категории

                                                                       

Аша — 2013

---

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………………..3

2. Основная часть 

        2.1. Аппаратура и метод измерений…………………………………………………4-6

        2.2. Определение плотности твердых тел.………………………………6-7

        2.2.1. Метод Менделеева…………………………………………………7-8

        2.2.2. Метод Архимеда…………………………………………………8-10

        2.2.3. Метод безразличного плавания………………………………..10-12                   3. Заключение…………………………………….…………………………….12

4. Список литературы…………………………………………………………13

5. Приложение……………………………………………………………….14-18

1. Введение

        Что значит измерить физическую величину правильно? На этот вопрос ответить непросто. Обычно  смешивают два понятия: правильно и точно. «Часто стараются произвести измерения с наибольшей достижимой точностью, т.е. сделать ошибку измерений по возможности малой. Однако следует иметь в виду, что чем точнее мы хотим измерить, тем труднее это сделать. Поэтому не следует требовать от измерений большей точности, чем это необходимо для решения поставленной задачи.

        Я ставлю перед собой задачу определить плотности твердых тел различными методами, сравнить полученные результаты с табличными и убедиться в том, что проводимый нами эксперимент дает небольшую ошибку. Для чего нужно знать плотность вещества? Плотность вещества нужно знать для различных практических целей. Инженер, создавая машину, заранее по плотности и объему материала может рассчитать массу деталей будущей машины. Строитель может определить, какова будет масса строящегося здания. Так, если океанологам известно вертикальное распределение плотности морской воды,  то они могут рассчитать направление и скорость течений. Вертикальное распределение плотности необходимо знать и для определения устойчивости водной массы:  если масса неустойчива,  то есть если более плотная вода лежит выше менее плотной, будет происходить перемешивание. Даже в домашних условиях при покупке ковролина  следует обратить внимание на плотность ворса. Ковролин высокой плотности прослужит дольше, и на нем не будут оставаться вмятины от мебельных ножек.

        Цель работы: ознакомится с методами измерения физических величин проводимых измерений на примере определения плотности твердых тел.

                

2. Основная часть

2.1. Аппаратура и метод измерений

        Для оценки плотности твердого тела необходимо знать его объем и массу. Массу тела можно определить взвешиванием его на рычажных весах. Объем тела правильной геометрической формы определяют, измеряя его линейные параметры. Таким образом, чтобы узнать плотность тела, необходимо провести ряд физических измерений. Под измерением понимается сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения.

        Измерения делятся на прямые и косвенные. При прямых измерениях определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно с помощью измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. Примерами прямых измерений могут служить измерения длин линейкой, промежутков времени секундомером. При косвенных измерениях искомое значение величины не измеряется непосредственно, а находится по известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными при прямых измерениях. К косвенным относятся, например, измерения объема,   плотности твердых тел, измерение скорости движения тела по измерениям отрезков пути и промежутков времени, измерение удельного сопротивления проволоки. Никакая физическая величина не может быть, однако, определена с абсолютной точностью. Другими словами, любое измерение всегда производится с некоторой ошибкой — погрешностью. Поэтому полученное в

результате измерений значение какой-либо величины должно быть записано в виде x ± Δx, (1)

где Δx — абсолютная погрешность измерения, характеризующая возможное отклонение измеренного значения данной величины от его истинного значения. При этом, поскольку истинное значение остается неизвестным, можно дать лишь приближенную оценку абсолютной погрешности.         Поскольку причины возникновения ошибок бывают самыми разными, необходимо классифицировать погрешности. Только тогда возможна их правильная оценка, так как от типа погрешностей зависит и способ их вычисления.

        Погрешности подразделяются на случайные и систематические. Систематической погрешностью называют составляющую погрешности измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при повторных измерениях одной и той же величины. Она может быть связана с неисправностями измерительных приборов, неточностью их регулировки, неправильной их установкой. Систематические погрешности в принципе могут быть исключены, поскольку причины, их вызывающие, в большинстве случаев известны.

        Случайной погрешностью называют составляющую погрешности измерения, изменяющуюся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности зависят от условий, в которых производятся измерения,  от специфики измеряемых объектов. Эти погрешности принципиально неустранимы, однако их величина уменьшается при использовании многократных измерений. Выделяют также погрешности приборов, которые могут иметь как систематический, так и случайный характер. Эти погрешности связаны с несовершенством любого (исправного) измерительного инструмента. Если значение измеряемой величины определяется по шкале инструмента, абсолютная погрешность прибора считается, как правило, равной половине цены деления шкалы (например, линейки) или цене деления шкалы, если стрелка прибора перемещается скачком (секундомер).

        Как уже указывалось, случайные погрешности можно уменьшить, многократно измеряя одну и ту же величину. Однако максимально возможная точность измерения определяется теми приборами, которые используются в эксперименте. Поэтому увеличение числа измерений имеет смысл лишь до тех пор, пока случайная погрешность не станет явно меньше погрешности прибора. Для правильной записи конечного результата необходимо округлить рассчитанное значение абсолютной погрешности и сам результат измерения. Как правило, точность оценки погрешности бывает очень небольшой.

        Поэтому абсолютная погрешность округляется до одной значащей цифры.

        Если, однако, эта цифра оказалась единицей, следует оставить две значащие цифры. Округление конечного результата производится с учетом его погрешности. При этом последняя значащая цифра результата должна быть того же порядка величины (находится в той же десятичной позиции), что  и  погрешность.  Если,  к  примеру,   получено,   что ρ = 8723,23 кг/м3,   а

Δρ = 93,27 кг/м3,

то правильная запись результата будет выглядеть так

ρ = (8720 ± 90) кг/м3.

2.2.Определение плотности твердых тел

Тела, изготовленные из различных веществ, при одинаковой массе имеют разные объемы. Железный брус массой 1 т имеет объем 0,13 м3, а лед массой 1 т – объем 1,1 м3, т.е. почти в 9 раз больше.

Из этих примеров можно сделать и такой вывод, что тела объемом 1 м3 каждое, изготовленные из различных веществ, имеют разные массы. Железо объемом 1 м3 имеет массу 7800 кг, а лед того же объема – 900 кг, т.е. почти в 9 раз меньше. Это различие объясняется тем, что различные вещества имеют разную плотность. Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объеме  1 м3.

Плотность – физическая величина, характеризующая свойство тел равного объема иметь разную массу.

Чтобы определить плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем. Следовательно, плотность есть физическая величина, равная отношению массы тела к его объему.

Единицей плотности вещества является . Это плотность однородного вещества, масса которого равна 1 кг при объеме 1 м3.

2.2.1. Метод Менделеева 

        Метод Менделеева (метод взвешивания). На одну чашку весов кладется гиря с массой заведомо большей, чем масса тела, а на другую — разновесы, добиваясь равновесия весов. Затем на чашку с разновесами помещают взвешиваемое тело, а разновесы снимают до тех пор, пока вновь не установится равновесие. Масса снятых гирь будет равна массе тела. Этот метод позволяет исключить систематические погрешности, связанные с неравноплечностью весов и зависимостью их чувствительности от величины нагрузки.

Порядок выполнения работы:

        1. С помощью линейки определить  размеры исследуемого тела, необходимые для вычисления его объема. Каждый параметр измерить не менее пяти раз.

        2. С помощью весов и разновесов определить массу тела. Взвешивание производить не менее пяти раз.

        3. Все экспериментальные результаты занести в таблицу.

Обработка результатов измерений

        1. По полученным экспериментальным данным находят средние значения линейных размеров и массы тела.

        2.   Используя  средние  значения  замеренных  параметров,  вычисляют

плотность изучаемого тела.

        3. Определяют абсолютную погрешность Δρ. Записывают окончательный результат измерения плотности тела, используя правила округления погрешностей и самой измеряемой величины.

Таблица №1. Первый образец

Первый образец	1	2	3	4	5	Среднее значение
Длина (м)	0,049	0,0492	0,049	0,0492	0,049	0,04908
Ширина (м)	0,036	0,036	0,0362	0,0362	0,036	0,03608
Высота (м)	0,012	0,0122	0,012	0,0122	0,012	0,01208
Масса (кг)	0,0112220	0,0112226	0,0112220	0,0112224	0,0112220	0,0112222
Плотность (кг/м3)	530,14	519,56	527,38	525,15	530,09	526,464

Таблица №2. Второй образец

Второй образец	1	2	3	4	5	Среднее значение
Длина (м)	0,067	0,067	0,0675	0,067	0,0675	0,0672
Ширина (м)	0,047	0,0475	0,047	0,0475	0,047	0,0472
Высота (м)	0,010	0,0105	0,010	0,010	0,0105	0,0102
Масса (кг)	0,0203	0,0203	0,02035	0,02035	0,0203	0,02032
Плотность (кг/м3)	644,65	607,78	641,35	639,33	615,15	629,64

Таблица №3. Третий  образец

Третий образец	1	2	3	4	5	Среднее значение
Длина (м)	0,056	0,0562	0,056	0,056	0,056	0,05604
Ширина (м)	0,043	0,043	0,0432	0,043	0,043	0,04304
Высота (м)	0,010	0,010	0,010	0,0102	0,010	0,0102
Масса (кг)	0,017	0,017	0,0175	0,017	0,017	0,0171
Плотность (кг/м3)	705,98	703,35	724,04	703,35	705,98	708,54

2. 2.2.Метод Архимеда

Метод Архимеда, опустив тело в воду, по объему вытесненной воды определяем объем тела, взвешиванием   на весах, находим массу и по формуле  вычисляем плотность.

Цель: научиться экспериментально определять плотность твердого тела.

Оборудование: весы ученические, цилиндр железный, цилиндр алюминиевый, шарик,  сырое яйцо, вода, измерительный цилиндр, отливной сосуд.

Выполнение работы

Железный цилиндр

m =151г =0,151кг; V1 =75мл; V2 =95мл.V= 20мл. =0,00002м3   

Ц.Д.= (80-70):10=1мл измерительного цилиндра.

P=m\v=0,351кг\0,00002м3=7550кг\м3. Табличное значение 7800кг\м3

Алюминиевый цилиндр

m=51г 590мг=0,051590кг; V1 =75мл; V2 =94мл; V=19мл. =0,000019м3           Ц.Д.= (80-70):10=1мл; P=m\v=0, 05159кг\0, 000019м3=2715,3кг\м3

Табличное значение  2700кг\м3

Шарик (оргстекло)

m=9г 240мг=0,009240кг; V1=74мл; V2=82мл; V=8мл=0,000008м3           Ц.Д.=(80-70):10=1мл; P=m\v=0, 00924кг\0,000008м3=1155кг\м3.

Табличное значение 1200кг\м3

Тело неправильной формы

m=9г 200мг =0,0092кг; V1=74мл; V2=77мл; V=3мл=0,000003м3          Ц.Д.=(80-70):10=1мл; P=m\v=0,0092кг\0,000003=3066,7кг\м3.

Яйцо

m=41гр 800мг =0,041800кг; V=38мг =0,000038м3;

P=m\v=0,041800кг \0,000038м3 =1100кг\м3.

Определяю цену деления измерительного цилиндра:

        

Используя измерительный цилиндр, измеряю объем яйца:

Измеряю массу яйца:

        

Вычисляю плотность яйца: ;

Кусок мыла

Длина – 83мм=0,083м; ширина – 52мм=0,052м; высота – 32мм=0,032м.         m=172гр=0,172кг; V=0,0001381 м3; P=0,172кг\0,0001381м3=1245,47кг\         м3

 Измеряю массу куска мыла:

        

Измеряю объем куска мыла:

 Вычисляю плотность куска мыла:

 Выражаю плотность куска мыла в: ;

2.2.3.Метод безразличного плавания

         «…Если вес тела в точности равен весу вытесненной жидкости, оно будет находиться в равновесии внутри жидкости. Например, куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Можно сделать раствор соли, концентрация которого постепенно уменьшается кверху, так что выталкивающая сила внизу сосуда больше, а вверху – меньше веса яйца. В таком растворе яйцо держится на такой глубине, где его вес равен выталкивающей силе. Если твердое тело однородно, т.е. во всех точках имеет одну и ту же плотность, то тело будет тонуть, всплывать или оставаться в равновесии внутри жидкости в зависимости от того, больше ли плотность тела плотности жидкости, меньше или равна ей. В случае неоднородных тел нужно сравнивать с плотностью жидкости среднюю плотность тела». Значит, можно подобрать такой однородный раствор соли в воде, в котором яйцо плавает на некоторой глубине. Плотность раствора можно измерить с помощью ареометра, поскольку само измерение плотности занимает немного времени, четырех-пяти ареометров на класс достаточно.

        Этот метод применяется в лабораторной практике при определении, например, плотности мелких кристаллов в достаточно широких пределах. Для этого смешением нескольких жидкостей разной плотности подбирается такой раствор, в котором кристаллик плавает в толще жидкости. Оборудование: мензурка (250 мл), мерный стакан (400 мл), химический стакан (250 мл), ареометр, насыщенный раствор поваренной соли, стеклянная палочка.

Ход работы:

1. Убедимся, что ареометр предназначен для измерения плотностей, которые больше 1 г/см3. Определим цену деления ареометра.

2. Положим яйцо на дно мерного стакана (400 мл), налить  чистой воды до половины.

3. Начать  доливать крепкий раствор поваренной соли, слегка помешивая стеклянной палочкой, до тех пор, пока яйцо не начнет отрываться от дна. Убедимся, что яйцо не всплывает на поверхность. Если яйцо всплыло, долить чистой воды, чтобы уменьшить плотность раствора.

4. Перелить раствор в мензурку. Аккуратно опуская ареометр в мензурку, измерить плотность раствора. Записать полученное значение с учетом ошибки измерений.  ρ = (1100 ± 0,002) кг/м3.

5. Эскизно изобразить проведение опыта, указать  силы, действующие на яйцо, плавающее в мерном стакане.

        Ошибка измерений в данном случае определяется ценой деления ареометра (например 0,002 кг/м3) и, следовательно, составляет половину цены деления (т.е. около 0,1%), т.е. сравнима с ошибкой определения массы в первом методе.

        Выполнив научно-практическую  работу, научились определять плотность тел правильной и неправильной формы разными методами  и убедились в том, что исследуемые тела тонут, или плавают внутри жидкости (воде), т.к. плотность веществ, из которого они состоят, больше плотности воды (воды ).

3. Заключение

        Я ставил  перед собой задачу определить плотности твердых тел различными методами, сравнить полученные результаты с табличными и убедиться в том, что проводимый мною эксперимент дает ошибку. Со своей   поставленной задачей я  справился, но понял, что определить плотность тела точно очень сложно. Я буду изучать глубже данные вопросы в старших классах. Поэтому  моя задача в старших классах познакомится с расчетом погрешностей и научиться добиваться более точных измерений.

4. Список литературы

1. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. – Л.: Наука, 2010.
2. Химическая энциклопедия. – М.:  Химическая энциклопедия, 2009.
3. Физика./Под ред. А.А.Пинского. – М.: Просвещение, 2010.
4. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т. 1. – М.: АОЗТ «Шрайк», 2007.
5. Детлаф А.А. Курс физики. – М., 2007.
6. Физические величины. Справочник. – М., 2010.
7. Физический практикум под редакцией Ивероновой В.И. – М., 2003.
8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М., 2004.

5. Приложение

Приложение 1

Плотность первого образца ρ = (526,5 ± 3,5) кг/м3(липа),

табличное значение 530 кг/м3

Первый образец.   Липа

Плотность второго образца ρ = (629,5 ± 20,5) кг/м3(береза),  

табличное значение650кг/м3

Второй образец. Береза

Плотность третьего образца ρ = (708,5 ± 7,5) кг/м3(дуб),  

табличное значение 700кг/м3

Третий образец. Дуб

Приложение 2

Рис. 1. Определение плотности тела по методу безразличного плавания

Приложение 3

Плотности некоторых твердых тел
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Твердое тело	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3	Твердое тело	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3
Осмий	22 600	22,6	Мрамор	2700	2,7
Иридий	22 400	22,4	Стекло оконное	2 500	2,5
Платина	21 500	21,5	Фарфор	2 300	2,3
Золото	19 300	19,3	Бетон	2 300	2,3
Свинец	11 300	11,3	Кирпич	1 800	1,8
Серебро	10 500	10,5	Сахар-рафинад	1 600	1,6
Медь	8 900	8,9	Оргстекло	1 200	1,2
Латунь	8 500	8,5	Капрон	1 100	1,1
Сталь, железо	7 800	7,8	Полиэтилен	920	0,92
Олово	7 300	7,3	Парафин	900	0,90
Цинк	7 100	7,1	Лёд	900	0,90
Чугун	7 000	7,0	Дуб (сухой)	700	0,70
Корунд	4 000	4,0	Сосна (сухая)	400	0,40
Алюминий	2 700	2,7	Пробка	240	0,24

Плотности некоторых жидкостей
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Жидкость	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3	Жидкость	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3
Ртуть	13 600	13,60	Керосин	800	0,80
Серная кислота	1 800	1,80	Спирт	800	0,80
Мёд	1 350	1,35	Нефть	800	0,80
Вода морская	1 030	1,03	Ацетон	790	0,79
Молоко цельное	1 030	1,03	Эфир	710	0,71
Вода чистая	1000	1,00	Бензин	710	0,71
Масло подсолнечное	930	0,93	Жидкое олово (при t = 400ºC)	6 800	6,80
Масло машинное	900	0,90	Жидкий воздух (при t = -194ºC)	860	0,86

Плотности некоторых газов
(при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Газ	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3	Газ	ρ, кг / м 3	ρ, г / cм 3
Хлор	3,210	0,00321	Оксид углерода (II) (угарный газ)	1,250	0,00125
Оксид углерода (IV) (углекислый газ)	1,980	0,00198	Природный газ	0,800	0,0008
Кислород	1,430	0,00143	Водяной пар (при t = 100ºC)	0,590	0,00059
Воздух (при 0ºC)	1,290	0,00129	Гелий	0,180	0,00018
Азот	1,250	0,00125	Водород	0,090	0,00009
Плотность прочих материалов
Прочие материалы
Наименование материала	Плотность материала ρ, кг/м3
Древесина, пробка	480
Древесина, лиственница	660
Древесина, липа	530
Древесина, ель	450
Древесина, сосна	520
Древесина, береза	650
Древесина, буд	690
Бумага	700-1200
Резина	900-2000
Кирпич	1400-2100
Фарфор	2300
Бетон	2000-2200
Цемент	2800-3000
Дерево сухое, афромозия	Твердое	20	705
Дерево сухое, бамбук	Твердое	20	300-400
Дерево сухое, береза	Твердое	20	650-670
Дерево сухое, вяз	Твердое	20	600-690
Дерево сухое, дуб	Твердое	20	700
Дерево сухое, ель	Твердое	20	450
Дерево сухое, железное дерево (бакаут)	Твердое	20	1300
Дерево сухое, ива	Твердое	20	420
Дерево сухое, кипарис	Твердое	20	510
Дерево сухое, клен	Твердое	20	755
Дерево сухое, лиственница	Твердое	20	590
Дерево сухое, орех-пекан, pecan wood			750
Дерево сухое, осина	Твердое	20	420
Дерево сухое, пихта	Твердое	20	530
Дерево сухое, платан	Твердое	20	590
Дерево сухое, сосна	Твердое	20	500
Дерево сухое, сосна (белая)	Твердое	20	500
Дерево сухое, хлорофора высокая	Твердое	20	655
Дерево сухое, ясень	Твердое	20	540-670
Дерево сухое, бук	Твердое	20	750
Дерево сухое, дуб	Твердое	20	700-930
Дерево сухое, кедр	Твердое	20	550
Дерево сухое, красное дерево (махагониевое дерево)	Твердое	20	500-800
Дерево сухое, пробковое дерево (бальза=бальса)	Твердое	20	150-250
Дерево сухое, самшит	Твердое	20	1000
Дерево сухое, тиковое дерево	Твердое	20	850

Плотность частиц

Текстура | Координата текстуры (внутренние) | Форма и вращение | Координата текстуры (внутренние) | Strand | Использование дерева рендеринга

Категория: Частица

Семейство шейдеров: Текстура

Цвет и скаляр

Шейдер Particle Density определяет каждую частицу в объеме, чтобы облако точек не выглядело как единый объемный масса. Он считывает данные о частицах и выводит плотность и цвет частиц. Он имеет элементы управления для вращения, формы и цвет частиц, а также рендеринг нитей (следов), следующих за частицей.

Для получения общей информации о шейдерах частиц ICE см. Затенение частиц ICE.

Текстура

Параметры для каждой частицы на этой вкладке (плотность, форма, цвет) используются только для каждой частицы, как следует из их названия.

Используя входные шейдеры текстуры, вы можете получить доступ к координатам текстуры частицы. Текстура остается с частицами поэтому он движется и вращается, как частицы. Если несколько частиц пересекаются, текстура смешивается в области пересечения. Поскольку текстура используется для каждой частицы, сложная текстура может немного замедлить рендеринг.

Для входов с пометкой «Только инициализация (без текстовых координат)» параметр фиксируется для всей частицы (как вращение). Он используется один раз для каждой частицы, поэтому у вас нет координат текстуры, которые меняются по частицам.

на частицу: плотность

Текстура

	Текстурирует плотность всей частицы.Внутренняя и внешняя части частицы подвергаются одинаковому воздействию.
	Масштабирует интенсивность значений входного шейдера.
	Шейдер, подключенный для определения текстуры. Часто это шейдер Fractal Scalar или Cell Scalar.

Форма

	Текстура сначала воздействует на край частицы, вырезая ее части. Если входная текстура 0.0, вся частица ушел; если вход 1.0, то ничего не вырезано.
	Масштабирует интенсивность значений входного шейдера.
	Шейдер, подключаемый для определения формы частицы. Часто это шейдер Fractal Scalar или Cell Scalar.

Плотность текстуры по сравнению с формой плотности

На изображении ниже показано различие между текстурированием и формированием частицы.

Верхний ряд имеет фрактальный шейдер, примененный в качестве текстуры плотности. К нижнему ряду применена та же текстура, что и к фигуре плотности. Их значения интенсивности увеличиваются слева направо. Хотя общая форма текстурированной (верхней) частицы все еще видна, вы можете видеть, что сформированная (нижняя) частица становится вырезаны.

на частицу: цвет

Переопределяет цвет частицы, используя цвет входного шейдера.

на облако или градиент: цвет / плотность

• Если вы подключаете шейдер Particle Gradient в качестве входных данных, вы должны выбрать входы для его Per Cloud и Per Particle. настройки (см. Градиент частиц).

• Если вы подключаете шейдер текстуры в качестве входных данных, он использует координаты текстуры всего облака точек. Частицы «плавают» через текстуру: текстура не прилипает к частицам.

	Используйте входные данные цвета и / или плотности для облака / градиента из Particle Gradient или текстурного шейдера.
	Изменяет цвет всего облака. С помощью ползунка «Интенсивность» вы можете масштабировать смешанное количество цветов.
	Изменяет плотность всего облака. Плотность облаков умножается на входную плотность (то же самое, что и плотность текстуры). С помощью ползунка «Интенсивность» можно масштабировать величину изменения плотности. Вы можете использовать тот же градиент частиц или шейдер текстуры, который вы использовали для ввода цвета.
	Вы можете решить, какой канал входного шейдера вы хотите использовать для плотности: альфа-канал или зеленый канал. Например, если у вас подключен шейдер градиента частиц, вы можете использовать значения альфа-канала градиента RGBA для влияют на плотность.

на облако или градиент: предельная плотность внутри

Устанавливает максимально допустимую плотность облака частиц (уменьшите это значение для пара или тонкого дыма). Если значение высокое, облако точек сжимается при уменьшении плотности. В реальном мире частицы пара равномерно распределены в пространстве; однако в 3D у вас часто бывает более высокая плотность частиц во внутренних частях объема и меньшей плотности во внешней области. Если теперь уменьшить плотность, облако частиц кажется сжаться, потому что вы не видите внешнюю область, но внутренняя область все еще имеет достаточную плотность, чтобы быть видимой. С помощью этого параметра вы можете ограничить плотность во внутренней части облака.Если теперь уменьшить плотность всего объем, ваше облако не сжимается.

Координата текстуры (внутренние)

Координаты текстуры

	Масштабирует координату текстуры вместе с размером частиц. Чем крупнее частица, тем крупнее текстура.
	Поворачивает координату текстуры вместе с частицей.
	Каждая частица получает уникальные координаты текстуры. Если этот параметр выключен, каждая частица имеет одинаковые координаты текстуры.

	Шейдер несколько раз сэмплирует текстуры входного шейдера, чтобы создать впечатление размытия движения.
	Если несколько частиц перекрываются, шейдер вычисляет усредненное изогнутое направление движения.
	Длина размытия изображения.
	Управляет количеством образцов текстуры, используемых для размытия движения.

Форма и вращение

Falloff

	Тип спада метабола: Линейный или Кубический. Кубический лучше подходит для плотных объемов, а линейный — для тонких.
	Смещение (гамма) спада. Более высокие значения изменяют спад, при котором плотность уменьшается позже. Частицы немного растут.
	Плотность обычно увеличивается от края к центру частицы.Если этот параметр включен, плотность увеличивается от край до середины к центру, затем он снова уменьшается к центру, создавая дыру внутри частицы.
	Если вы выбрали Bubble Density, вы можете установить начальную точку спада. Если увеличить это значение, то отверстие внутри Частица из Пузыря Плотность увеличивается.

Набор форм частиц с плотностью пузырьков и спадом.

Форма

	Если вы увеличите это значение, все облако частиц сжимается и частицы плавятся вместе (как метабалы).Метабал выглядят более наглядно, если у вас плотные объемы.
	Определяет форму эллипса: по разным осям и плоскостям частицы или облака.
	Использует эллиптические формы для метаболов вместо сфер.Чем выше значение, тем более эллиптическая форма.

Вращение

	Катушка похожа на вращение частицы вокруг оси Z. Частицы будут иметь случайное вращение между Мин и Макс. значения (для текущего кадра, случайное на основе идентификатора частицы).Чтобы получить типичный откат облаков, уменьшите Roll значение.
	Винт похож на вращение частицы вокруг оси Y (вверх). Частицы будут иметь случайное вращение между Мин. и Максимальные значения (для текущего кадра, случайным образом на основе идентификатора частицы).

Выравнивание

	Все выравнивания используют вектор вверх. Ось Z частицы будет направлена ​​вверх (обычно это ось Y). Ось Y частицы указывает в направлении движения. Если у вас есть выпуклость в облаке, частицы вращаются в сторону от центра выпуклости. Вы должны установить Neighborhood Distance ниже. Все частицы будут смотреть на точку, установленную значениями точки выравнивания (ниже).
	Если вы выберете Cloud-like Alignment в качестве типа, вы должны установить этот параметр, который является расстоянием от внешней частицы. к остальной части выпуклости.
	Если вы выберете Direct to / Look at Point в качестве типа, вы должны установить или указать точку, на которую будут указывать частицы.Частица Ось Y указывает на координаты точки выравнивания.

Шейдер ищет все частицы внутри значения Neighborhood Distance и получает центр этих частиц. потом он вычисляет ось крена на основе направления к центру района и направления движения.

Разное

Исключить частицы

Определяет, видна ли частица при рендеринге или игнорируется. Это полезно, если вы смешиваете несколько шейдеров плотности частиц.

Выбор данных о частицах из другого объекта

Вы можете выбрать данные из другого облака точек, чтобы поместить частицы этого облака в этот шейдер.

	Выберите этот параметр, чтобы использовать данные о частицах из исходного облака точек.
	Преобразует локальные координаты из другого облака точек в локальные координаты текущего облака точек.
	Выберите исходное облако точек, которое будет использоваться для данных о частицах.

Текстура потока

Шейдер пытается создать координаты текстуры, которые продолжаются глобально по всему облаку от одной частицы к другой, но также как-то прилипли к частицам. Эта текстура экспериментальная.

Чтобы создать координаты текстуры, вам нужно много перекрывающихся частиц.Отдельные одиночные частицы могут полностью разные координаты текстуры от нескольких перекрывающихся частиц.

Советы:

• Использование параметра «Повернуть с частицей» для координат текстуры имеет большой эффект.

• Попробуйте установить Тип выравнивания на Выравнивание по скорости.

• Если вы хотите использовать текстуру для плотности потока, сначала вставьте ее в Flow Color (и увеличьте объемную плотность). Настроить пока вы не получите желаемый результат.

• Попробуйте режим срезов на странице предварительного просмотра в шейдере Particle Volume Cloud для предварительного просмотра текстуры.

	Выберите это, чтобы включить текстуру потока.
	Цвет (по облаку или градиенту) текстуры потока.
	Плотность (на облако или градиент) для текстуры потока.
	Как применяется текстура потока: на основе текстуры или формы. Это то же самое, что и параметры плотности текстуры / формы в текстуре. страница.

Падение плотности с размером

	Если масштабировать частицу, значение плотности остается прежним. Однако в реальном мире, если у вас есть много дыма, и дым распространяется / рассеивается, плотность дыма в какой-то момент уменьшается. Этот параметр имитирует реальный эффект: чем крупнее частица, тем меньше у нее плотность. См. Ниже для визуального объяснения.
	Частица становится более прозрачной с увеличением размера, но не исчезает. Частица быстрее исчезает по краям, поскольку становится менее плотной.
	Минимальный размер точки частиц, при котором они имеют полную плотность. Все частицы, которые меньше или равны этому на размер не влияет падение плотности.

Уменьшение плотности для более крупных частиц отключено. Типичная анимация частицы, размер которой увеличивается с течением времени. При рождении вы можете видеть фон сквозь частицу с увеличивая размер, вы больше не видите фон. Похоже, плотность увеличивается.

Уменьшение плотности для более крупных частиц включено. Тип: Keep: Размер частицы увеличивается, но вы все равно видите фон в той же степени, что и раньше.

Уменьшение плотности для более крупных частиц включено. Тип Fade-out: Чем больше размер частицы, тем менее плотной она становится. Это имитирует реальный мир: чем больше рассеивается дым, тем больше он исчезает.

Размер

Каждая частица проверяет наличие пяти ближайших частиц и уменьшает свой размер в зависимости от расстояния до них.Чем ближе частица к своим соседям, тем меньше она становится. Вы должны установить размер частиц на максимальный размер, который вы хотите иметь. Эта опция не увеличивает размер частиц, только уменьшает его. Обратите внимание, что этот параметр может влиять на время рендеринга, поскольку радиус поиска частиц определяется наибольшим радиус, но большинство ваших частиц будут намного меньше. Совет: используйте это в сочетании с опцией для получения более равномерно толстого объема.

Умножает расстояние до соседних частиц на это значение.

Strand

Эти параметры предназначены для визуализации цепочек частиц (следов), которые следуют за частицей.Если вы не сгенерировали частицу strands, вы не увидите никаких результатов, используя эти параметры (шейдер использует атрибуты Strand частиц).

Для получения информации о нитях частиц см. ICE Particle Strands.

на каждую частицу: рендеринг нитей

Если вы создали нити частиц, вы можете контролировать уменьшение масштаба для головы (конец, который прикреплен к частице) и хвост (задний конец) пряди. Длина измеряется относительно максимальной длины пряди. Масштаб в конце Длина головы Длина хвоста Это означает: значение 0.5 создает спад от одного конца до середины пряди; значение 1 создает спад с один конец пряди к другому. Если оба значения Length Head и Length Tail равны 0,5, то создается спад от середины к обоим концам.

Если вы создали нити частиц, вы можете контролировать падение плотности для головы (конец, который прикреплен к частице) и хвост (задний конец) пряди. Длина измеряется относительно максимальной длины пряди. Плотность в конце Длина головы Длина хвоста Это означает: значение 0.5 создает спад от одного конца до середины пряди; значение 1 создает спад с один конец пряди к другому. Если оба значения Length Head и Length Tail равны 0,5, то создается спад от середины к обоим концам.

Использование дерева рендеринга

Подключите выходной сигнал Density шейдера Particle Density к порту Density шейдера Particle Volume Cloud, чтобы определить форма частицы. Вы также можете определить цвет в этом шейдере, а затем подключить его вывод Color к одному или нескольким элементам Particle. Цветные порты Volume Cloud, такие как Diffuse Color.

	Подключите выход Volume от шейдера Particle Volume Cloud к порту Volume узла Material.

12 различных форм и размеров, типов сосков и т. Д.

Грудь бывает самых разных форм и размеров.Нет двух людей с одинаковой грудью.

Итак, что же «нормального» в отношении груди? Какова твоя грудь?

Ответ заключается в том, что ваша грудь уникальна, и это нормально, что у нее есть собственная отличительная форма и размер.

Единственное, что не соответствует — это необъяснимая боль и повышенная чувствительность.

Если вам нужно больше убедительности, читайте дальше, чтобы узнать о многочисленных вариациях формы груди и о том, как выделить вашу среди них.

Даже если ваша грудь повторяет общий «тип», у нее, вероятно, есть вариации, которые отличают ее от груди следующего человека.

Некоторые виды груди имеют характеристики, связанные с несколькими типами, и их нельзя отнести к одной конкретной категории.

Хотите поближе познакомиться? Наденьте что-нибудь удобное и уединитесь, желательно с зеркалом.

Используйте это время, чтобы изучить свою уникальную анатомию и узнать больше о своем теле.

Архетип

Архетипическая грудь — круглая и полная с небольшой точкой на соске — считается «стандартной» для типа груди.

Говорят, что это самая распространенная форма, поэтому большинство производителей бюстгальтеров моделируют свой дизайн.

Асимметричная

Асимметричная грудь бывает двух разных размеров. Грудь может быть неравномерной на размер чашки или меньше, и более половины людей имеют различия в размере груди.

Спортивная грудь

Спортивная грудь шире, с большим количеством мышц и меньшим количеством ткани груди.

Колоколообразная форма

Колоколообразная грудь напоминает колокольчик с узким верхом и округлым низом.

Плотно посаженная

Плотно посаженная грудь не имеет разделения или имеет очень маленький промежуток между ними. Они располагаются ближе к центру груди, создавая большее расстояние между подмышкой и грудью.

Коническая

Коническая грудь больше похожа на конус, чем на круг. Считается, что эта форма чаще встречается у маленьких грудей, чем у больших.

Восток Запад

Если ваши соски направлены наружу, от центра вашего тела, то ваш тип груди Восток-Запад.

Расслабленная

Расслабленная грудь имеет более рыхлую ткань груди и соски, которые направлены вниз.

Круглая

Круглая грудь имеет одинаковую полноту сверху и снизу.

Боковой набор

Боковой набор грудей дальше друг от друга, между ними больше места.

Стройная

Стройная грудь узкая и длинная, соски направлены вниз.

Капля

Каплевидная форма круглая, а нижняя часть лишь немного полнее верхней.

Определив свою форму, вы можете задаться вопросом: как ваша грудь приобрела такую ​​форму?

Несколько факторов могут определить, почему ваша грудь такая, какая она есть.

Генетика, безусловно, имеет решающее значение. Ваши гены влияют на плотность, ткань, размер груди и многое другое.

Другие факторы, влияющие на форму груди, включают:

• Вес. Жир составляет значительную часть ткани и плотности груди, поэтому вы можете заметить разницу в форме груди по мере набора или похудения.
• Упражнение. Ваша грудь может выглядеть более упругой или упругой, если вы наращиваете мышцы за тканью груди, укрепляя грудь.
• Возраст. Ваша грудь будет естественным образом обвисать с возрастом, поэтому со временем она может стать длиннее и сместиться вниз.
• Беременность и кормление грудью. Гормоны во время беременности и кормления грудью могут вызвать набухание груди и изменить способ распределения жира и тканей по груди.

Ваша ареола — это более темная область вокруг соска. Это также уникально для вашего тела, и нет двух одинаковых подходов.

Средняя ареола составляет 4 сантиметра в диаметре, но некоторые из них намного меньше, а некоторые намного больше.

Размер ареол не является необычным со временем или во время таких периодов, как беременность или кормление грудью.

Ареолы бывают разных цветов.

Хотя у людей с более темной кожей ареолы обычно темнее, чем у людей со светлой кожей, это не всегда так.

Форма ареолы также может быть неровной или искривленной, поэтому не беспокойтесь, если у вас нет двух идеально круглых окружностей вокруг сосков. Это встречается чаще, чем вы думаете.

Соски уникальны, как и форма груди и ареолы. (Видите здесь узор?)

Они бывают разных форм, размеров, цветов, направлений и т. Д.

Вот некоторые из наиболее распространенных разновидностей сосков:

• Bumpy. Небольшие бугорки вокруг ареол, называемые железами Монтгомери, более заметны на некоторых сосках.
• Смерть. Вогнутые соски стоячие, стоят в стороне от ареол, даже когда их не стимулируют.
• Перевернутое. Перевернутые соски втягиваются внутрь, а не выступают, как прямые соски.
• Плоский. Плоские соски остаются на уровне ареол, хотя при стимуляции они могут встать.
• Волосатый. Волосы вокруг сосков растут совершенно нормально, и у некоторых людей их больше, чем у других.
• Выступающий. Выступающие соски стоят прямо, шире, чем вывернутые соски, даже без стимуляции.
• Паффи. И ареола, и сосок составляют бугорок.
• Внештатные. Это просто причудливый способ сказать, что у вас есть лишний сосок, что, если вам интересно, совершенно нормально.
• Односторонний перевернутый. Эти соски любят перемешивать, так как один вывернут, а другой вывернут.

Со временем вы можете заметить изменения размера, формы и цвета груди.

Часто эти изменения связаны с гормональными колебаниями, старением или другими естественными явлениями.

Однако есть несколько симптомов, которые могут быть признаком основного состояния здоровья.

Обратитесь к врачу или другому медицинскому работнику, если вы заметили любое из следующего:

• необъяснимая болезненность или болезненность
• необъяснимое покраснение или синяк
• аномальные или кровянистые выделения из сосков
• комки или опухоль в ткани груди
• внезапное изменения, например, втягивание приподнятого соска

Ваш врач будет использовать ваши симптомы и историю болезни, чтобы определить, что вызывает эти изменения.

---

---

Майша З. Джонсон — писатель и защитник интересов переживших насилие, цветных людей и сообществ ЛГБТК +. Она живет с хроническими заболеваниями и верит, что уважает уникальный путь каждого человека к исцелению. Найдите Майшу на ее сайте, в Facebook и Twitter.

Физические свойства минералов Цвет, форма, плотность, твердость и т. Д.

Презентация на тему: «Физические свойства минералов Цвет, форма, плотность, твердость и т.д.»- стенограмма презентации:

1 Физические свойства минералов Цвет, форма, плотность, твердость и т. Д.

2 Каждый минеральный вид имеет уникальные и идентифицируемые физические свойства. Форма и габитус (Форма) Цвет блеска и полоски Раскол и излом Твердость Плотность Плотность

3 Форма и привычки (Формы роста кристаллов) Призматический (хорошо развитые грани призмы) Столбчатый (неправильные грани призмы) Игольчатый (игольчатый) Ботриоидальный (округлая поверхность роста) Табличный (пластинчатый) Звездчатый (излучающий) Волокнистый (волокна, асбестовидный) Дендритный ( древовидный)

4 Игольчато-волокнистый дендритный луч

5 Лезвие Ботриоидальный Призматический

6 Блеск и прозрачность Прозрачность – непрозрачность – полупрозрачность –– прозрачный блеск –металлик – смолистая (восковая) –жемчужно – жирная – адамантин – зеленоватая

8 Цвет и полосы На цвет отражательной способности минералов сильно влияют переходные металлы (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и Cu).(Также редкоземельные элементы) Цвет образца, взятого из руки, не может быть диагностическим. Цвет полосы обычно указывает на присутствие железа или других переходных металлов.

9 Переменчивость, астеризм и люминесценция Переменчивость и астеризм — это оптические эффекты, обусловленные дифракцией света от мелких включений. Люминесценция — это излучение света. –Видимый или УФ (черный свет) –Триболюминесценция –Катодолюминесценция — это излучение света при электронной бомбардировке.

11 Кристаллы расщепления и разрушения имеют тенденцию ломаться на уровне слабости.–Слоистость: идеальная –Разделка: нерегулярная –Накруглая: очень неровная –Конхоидальный перелом: без трещин, разбивается, как стекло.

12 Твердость 1. Тальк 6. Ортоклаз 2. Гипс 7. Кварц 3. Кальцит 8. Топаз 4. Флюорит 9. Корунд 5. Апатит 10. Алмаз

Плотность — Поглотитель и поплавок для твердых тел | Глава 3: Плотность

Тебе это нравится? Не это нравится? Пожалуйста, уделите время и поделитесь с нами своим мнением.Благодаря!

Урок 3.4

Ключевые понятия

• Плотность объекта определяет, будет ли он плавать или тонуть в другом веществе.
• Объект будет плавать, если его плотность меньше плотности жидкости, в которую он помещен.
• Предмет тонет, если он более плотный, чем жидкость, в которую он помещен.

Сводка

Учащиеся исследуют восковую свечу и кусок глины, чтобы понять, почему свеча плавает, а глина тонет, даже если свеча тяжелее, чем кусок глины.Учащиеся обнаружат, что не вес объекта, а его плотность по сравнению с плотностью воды определяет, будет ли объект тонуть или плавать в воде.

Цель

Учащиеся смогут определить, утонет ли объект или будет плавать, сравнив его плотность с плотностью воды.

Оценка

Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении. Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

материалов для каждой группы

• 2 чайные свечи в металлических контейнерах
• Глина
• Вода в стакане
• Весы малые
• Лента
• Капельница

Примечания к материалам

Для демонстрации требуются простые весы. Одним из наименее дорогих является Delta Education, наращиваемые весы (21 дюйм), продукт № 020-0452-595.Студенты могут использовать меньшую версию тех же весов, Delta Education, Primary Balance (12 дюймов), продукт № WW020-0452. Вам понадобятся чайные свечи для демонстрации и для каждой студенческой группы.