Fórum fyziky pre deti

Hmotnosť, hustota a objem

Príspevok od sangria80 »21. februára 2005 - 14:35 hod

Príspevok od Jan Behrens »21. februára 2005 - 15:01

Hustota popisuje, ako blízko ležia častice látky pohromade.

Hustota sa stanoví vydelením objemu hmotnosťou.

Ak má niečo viac hmoty s rovnakým objemom, je jeho hustota vyššia.
Ak má niečo menší objem s rovnakou hmotnosťou, jeho hustota je vyššia.

Archimedes využil skutočnosť, že každá látka má špecifickú (svoju vlastnú) hustotu.

Kráľ tušil, že zlatník ukradol časť zlata pre korunu a namiesto toho pridal olovo alebo striebro.
Ak je to tak, koruna už nemá úplne rovnakú hustotu ako zlato, ale niečo medzi zlatom a olovom alebo zlatom a striebrom.
Archimedes preto zvážil korunu a určil tak hmotnosť.
Potom vzal rovnakú hmotu zlata a ponoril ju do nádoby s vodou. Logicky vzrástla hladina vody.
K objemu vody bol pridaný objem zlata. Teraz urobí čiaru na označenie vodnej hladiny a zlato opäť vytiahne.
Ak teraz vloží korunku do vody, musí hladina znova stúpať po značku. Čokoľvek iné znamená pre zlatníka zlé časy.

To sa samozrejme dá dosiahnuť iba korunou, ktorá nemá drahé kamene, pretože drahé kamene majú inú hustotu ako zlato.

Príspevok od hosť »21. februára 2005 - 17:59

Príspevok od Jan Behrens »22. februára 2005 - 8:44 hod

Príspevok od sangria80 »24. februára 2005 - 11:53 hod

Príspevok od Jan Behrens »24. februára 2005 - 13:05

To je prípad väčšiny látok. Ak sa oteplia, t. J. Častice sa pohybujú viac, hustota klesá.
Rovnaký počet častíc (tiež rovnaká hmotnosť) potrebuje kvôli pohybu častíc viac priestoru.

Voda je obrovská výnimka, ktorá sa nazýva aj „anomália vody“.
Voda má najvyššiu hustotu pri 4 ° C, takže je stále tekutá.
Ak sa ochladí, hustota opäť klesá, takže rovnaká masa vody vyžaduje viac priestoru.
Môžete to dobre skontrolovať, ak v mrazničke zmrazíte plastovú fľašu až po okraj vodou.
Fľaša je fúkaná (preto plast nepoužívajte sklo).

Táto anomália je dôvodom, prečo pláva ľad. Keby bola hustota ľadu vyššia ako hustota vody, klesol by na dno.
Dôvodom anomálie je špeciálna molekulárna štruktúra vody.

Kvapalná voda má vyššiu hustotu ako ľad.

Príspevok od hosť »24. februára 2005 - 13:13

Príspevok od sangria80 »24. februára 2005 - 13:14 hod

Príspevok od Jan Behrens »24. februára 2005 - 15:51

Ahoj,
to nie je úplne v poriadku.
Miešate dve rôzne veci:
1. Merná hustota látok
2. Zmena hustoty zmenou teploty

Sú to dve úplne odlišné veci.
Späť k zlatu a striebru (aj tak to mám radšej) a poďme častice vypustiť.

Predstavme si zlatý a strieborný prút. Obidve presne rovnaké veľkosti (OK, ani jednu som nevidel v skutočnosti).
Inými slovami, obe majú rovnaký objem. Predpokladajme, že je veľké ako vrece džúsu, t. J. 1 liter (alebo 1 000 cm³).
Teraz vážime obe tyče.
Zlatá tehlička váži približne 19 kg.
Strieborná tehlička váži približne 10,5 kg.
Podľa našej úvahy by hustota mala povedať niečo o pomere hmotnosti na objem.
Takže hustota je = m/V
V prípade zlata je to 19 kg/1 l = 19 kg/l
V prípade striebra je to 10,5 kg/l = 10,5 kg/l

Vidíte, že hustota zlata je takmer dvakrát vyššia ako hustota striebra.
Tento rozdiel môže byť vysvetlený dvoma spôsobmi:
1. Lepšia štruktúra, teda viac atómov v rovnakom priestore
alebo
2. Rovnaký počet atómov v rovnakom priestore, ale ťažší
V tomto prípade je to druhé.

Alebo ako by povedal dedko: zlato je ťažšie ako striebro. Čo samozrejme neznamená hmotnosť (pretože 1 kg je 1 kg, bez ohľadu na to, či je zlato alebo striebro), ale pomer hmotnosti a objemu, t. J. Hustota.

Príspevok od Jan Behrens »24. februára 2005 - 16:06

Druhá časť s teplom je niečo úplne iné a už sa netýka porovnania zlata a striebra, ale zlata so 21 ° C so zlatom, ktoré má 70 ° C.

Takže máme opäť našu golfovú tyčinku (nevrátim ju).
Má teplotu 21 ° C, pretože už dlhšie leží v mojej izbe. Povedali sme si áno, váži 19kg a má objem 1L.
Teraz zoberiem horák na žemle a tyčinku zahrejem na 70 ° C.
Teplo nie je nič iné ako rýchle kolísanie atómov tam a späť. Atómy teraz vibrujú rýchlejšie, ale tiež potrebujú viac priestoru ako pri 21 ° C. Čo sa deje? Lišta sa rozširuje, takže má väčší objem. Povedzme 1,1L.
Má aj viac hmoty? Nie! Omša nemôže prísť odnikiaľ. Z 19 kg zlata nemôžete vyrobiť 20 kg, inak by to urobil každý.

Ale čo výpočet hustoty, napokon, jedna zložka sa zmenila.
Hustota = 19 kg/1,1 l = približne 17 kg/l
Hustota sa znížila z 19 kg/l na 17 kg/l.

Príspevok od sangria80 »24. februára 2005 - 16:27

Príspevok od kyvadlo »24. februára 2005 - 18:00

bohužiaľ stále sa to k tebe celkom nedostalo.
Potom by sme mali ísť trochu ďalej ako od objemu a hmoty. Možno poznáte periodickú tabuľku prvkov. Jedná sa o prehľadné usporiadanie všetkých prvkov, ako sú zlato, striebro, olovo, urán, vodík, hélium. . Jeden nájdete pod nasledujúcim odkazom, pre všetky prvky sú najdôležitejšie vlastnosti (hustota, atómový polomer, teploty topenia.) Http://www.periodensystem.info/periodensystem.htm
Ako si všimnete, všetky atómy sú očíslované od 0 do 112. Ako získať tieto čísla, možno inokedy. Ale môžete povedať, že čím väčšie číslo, tým ťažší je príslušný prvok.

Pri rovnakej teplote v tele sú atómy striebra a zlata od seba zhruba v rovnakej vzdialenosti. Ale atóm zlata (hmotnosť číslo 196,9) je asi 1,8-krát ťažší ako atóm striebra (hmotnosť číslo 107,8). Takže vidíte, že pri rovnakom objeme je v ňom zhruba rovnaký počet atómov, ALE keďže hmotnosť každého jednotlivého atómu zlata je takmer dvakrát väčšia ako hmotnosť atómov striebra - telo má tiež dvakrát väčšiu hmotnosť. Teraz by ste si mali prečítať opäť Janovu časť - vysvetlil to veľmi dobre.

V prípade materiálu vezmime zlato, atómy sú od seba vzdialené. Ak teraz pridáte teplo, t. J. Zahrejete telo, tieto vibrujú viac, a preto potrebujú viac priestoru => takže celkovo pri rovnakej hmotnosti sa telo roztiahne a jeho hustota sa zníži. Tu znova pozri vysvetlenie Jana

Vidíme sa potom,
Kyvadlo

Príspevok od sangria80 »24. februára 2005 - 18:26

Príspevok od Jan Behrens »24. februára 2005 - 19:25

Áno, hustota sa mení pri zmene teploty.
Hmotnosť zlata je číslo, ktoré je uvedené na vašej váhe, inými slovami, zjednodušene povedané, hmotnosť v kg alebo gramoch.
Objem je priestor, ktorý zaberá zlato. Objem sa meria v cm³ alebo litroch. Ak vám to pomôže ako jednotka, môžete si vziať aj plnú škatuľu.

Ďalší pokus

Príspevok od kyvadlo »24. februára 2005 - 19:42 hod

Začnem druhou otázkou:

Objem je teda špecifikáciou veľkosti, napríklad kocka s dĺžkou hrany 10 cm (t.j. 10 cm x 10 cm x 10 cm) má objem 1 000 cm ^ 3 (1 000 kubických centimetrov).

Hmotnosť je príčinou gravitácie, je inertná a je základnou veličinou. Uvádza sa v kg.

Hmotnosť je spojená s hmotou, je výsledkom gravitačných síl (pozrite sa na fórum http://www.physikfuerkids.de/forum.html).
Napríklad naša zem a naša 1kg zlatá tehlička. Jeho hmotnosť vyplýva z váhovej sily (F = m * g, kde g je gravitačné zrýchlenie, okolo 10 m/s ^ 2). Takže hmotnosť 1 N (1 Newton = 1 kg * m/s ^ 2) => hmotnosť závisí od toho, kde sa nachádzate. Na Zemi sa gravitačné zrýchlenie g pohybuje medzi 9,78 a 9,84 m/s ^ 2. Na Mesiaci je to asi 6-krát menšie, takže hmotnosť na Mesiaci je tiež šesťkrát menšia - ALE ROZMERY sú rovnaké.

Teraz k nášmu problému.
Berieme 1 kg zlata, teda veľmi špecifický (obrovský) počet atómov, ktorý sa NEMENÍ. Tie zaberajú pri akejkoľvek teplote určitý priestor, objem. Čím vyššia je teplota zlata, tým viac miesta zaberá, takže sa zväčšuje objem.
Z toho vyplýva, že pre každú teplotu je možné uviesť hustotu = hmotnosť na objem (rho = m/V).
Hustota teda klesá, keď sa objem zvyšuje s teplotou, pretože hmotnosť sa nemení.