На рисунку ви бачите два суцільні (такі, що не мають порожнин) свинцеві бруски різного об’єму. Маса цих брусків теж є різною. Наше завдання — знайти відношення маси кожного бруска до його об’єму, тобто визначити масу свинцю об’ємом 1 см3.
1) Обчисліть об’єми брусків (V1 і V2).
2) Визначте масу кожного бруска (m1 і m2). Терези перебувають у рівновазі, отже, слід обчислити масу важків.
3) Визначте відношення маси кожного бруска до його об’єму (m1/V1 і m2/V2)
Ящо ви все зробили правильно, то для обох брусків отримали однакові результати:
Отже, ми виявили, що маса свинцю об’ємом 1 см3 дорівнює 11,3 г.
Густина речовини — це фізична величина, яка характеризує речовину і дорівнює відношенню маси суцільного тіла, виготовленого з цієї речовини, до об'єму цього тіла:
де ρ («ро») — густина речовини; m — маса тіла; V — об’єм тіла (об’єм, зайнятий речовиною).
У СІ одиницею маси є кілограм, а одиницею об’єму — метр кубічний, тому одиниця густини в СІ — кілограм на метр кубічний:
Застосовують також одиницю густини грам на сантиметр кубічний (г/см3). Одиниці густини кілограм на метр кубічний і грам на сантиметр кубічний пов’язані співвідношенням:
Густина льоду дорівнює 0,9 г/см3, отже, маса льоду об’ємом 1 см3 дорівнює 0,9 г.
Густина суттєво залежить від агрегатного стану і температури речовини.
Якщо речовина змінює свій агрегатний стан або температуру, її маса залишається незмінною, оскільки кількість частинок (молекул, атомів) і маса кожної з них не змінюються. А от об’єм речовини змінюється, оскільки змінюється середня відстань між частинками.
Зі збільшенням температури середня відстань між частинками збільшується, відповідно збільшується об’єм речовини і зменшується її густина. І навпаки, чим нижчою є температура речовини, тим менші міжмолекулярні проміжки, тобто меншим є об’єм речовини і більшою — її густина*.
* Винятками є вода, чавун і деякі інші речовини. Наприклад, під час нагрівання води від 0 °С до 4 °С її густина збільшується.
** Звісно, густина — це характеристика речовини, але іноді для скорочення запису або з інших міркувань використвовують термін «густина тіла».
Щоб визначити густину тіла, досить виміряти його масу і об’єм та визначити відношення маси тіла до його об’єму.
Якщо в тілі є порожнини або воно складається з різних речовин (наприклад, корабель, футбольний м’яч, людина), то говорять про середню густину тіла; її обчислюють за формулою:
де ρ — густина речовини; m — маса тіла; V — об’єм тіла.
Знаючи об’єм тіла та його густину (густину речовини, з якої воно виготовлено, або середню густину тіла), можна визначити масу тіла. Знаючи густину та масу тіла, можна визначити його об’єм:
