Физ-мат класс

Физика → Методика → Экзамены → Ответы на билеты устных экзаменов → 27. Масса. Плотность вещества

27. Масса. Плотность вещества

1. Однородные тела и их свойства. 2. Плотность, как макроскопическая характеристика веществ . 3. Плотность вещества и его строение. 4. Распространенные ошибки.

Из твердого вещества можно изготовить однородные тела. Свойство однородности состоит в следующем. Выделим в произвольно взятых точках тела иди наковые по массе части $\Delta m$ . Тело однородно, если объемы этих частей $\Delta V$ одинаковы. Из жидкости и газов также можно «изготовить» тела, заключив их в сосуды.

Для однородного тела можно выяснить зависимость массы от его объема. Эта зависимость будет линейной для любых веществ. Однако для разных веществ углы наклона соответствующих графиков к оси объемов различны (рис. 41). Следовательно, можно сделать вывод: отношение массы к объему для данно го вещества не зависит от объема, однако для разных веществ эти отношения различны. Например, дни графика 3 (см. рис. 41) это отношение больше, чем для графика 1.

Отношение $\rho = \frac{m}{V}$ называется плотностью вещества. Единица плотности — кг/м³.

Среди металлов маленькие плотности имеют калий, магний, литий. Наиболее легкий металл — литий — имеет плотность 534 кг/м³ (это меньше плотности воды). Металл с наибольшей плотностью — осмий. Его плотность 22 570 кг/м³.

Плотность вещества связана с его строением. Эта связь проявляется в том, что плотность равна произведению концентрации частиц на массу m_0 одной частицы (молекулы, атома или иона) вещетва. Действительно, $\rho = \frac{m}{V}$ , однако m = m_0N , где - общее число частиц. Итак, $\rho = \frac{m_o N}{V} = m_0 n$ .

твердых кристаллических веществ плотность может быть связана с периодом решетки .

Пусть вещество (например, медь) имеет кубическую гранецентрированную решетку (рис. 42). Тогда в объеме d^3 содержится 4 атома. Определим массу и объем этой ячейки.

Если взять массу вещества, равную молярной массе , то в ней содержится (число Авогадро) атомов. Следовательно, масса вещества в объеме d^3 равна . Таким образом, плотность меди равна .

Плотность газов легко изменяется, поэтому в разных изопроцессах она может изменяться. Это становится ясным, если уравнение Менделеева—Клапейрона записать, включив в него плотность. Действительно, $m = \rho \cdot{} V$ ; следовательно, $\frac{pV}{T} = R\frac{\rho V}{M}$ , или $\frac{p}{T} = \frac{R \rho}{M}$ . Отсюда можно сделать следующие выводы:

1) при изотермическом процессе (Т = const) плотность газа пропорциональна давлению: $\rho = \frac{M}{TR} p$ ;

2) при изобарном процессе (р = const) плотность газа обратно пропорциональна температуре: $\rho = \frac{pM}{R} \cdot{} \frac{1}{T}$ ;

3) понятно, что при изохорном процессе (V = const) плотность газа не изменяется.

Оставить комментарий
Сообщить об ошибке