Как посчитать вес зная объем и плотность

Как вычислить массу

Для того, чтобы найти плотность жидкости или твердого вещества, существует базовая формула: плотность равна массе, поделенной на объем.

Записывается это так:

И из нее можно вывести еще две формулы.

Формулу для объема тела:

А также формулу для расчета массы:

Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.

Для запоминания этой зависимости можно использовать рисунок в виде «пирамидки», разделенной на три секции, в вершине которой находится масса, а в нижних углах – плотность и объем.

Несколько иначе обстоят дела с газами. Рассчитать их вес гораздо сложнее, так как у газов нет постоянной плотности: они рассеиваются и занимают весь доступный им объем.

Для этого пригодится понятие молярной массы, которую можно найти, сложив массу всех атомов в формуле вещества при помощи данных из периодической таблицы.

Вторая единица, которая нам понадобится – количество вещества в молях. Его можно вычислить по уравнению реакции. Подробнее об этом можно узнать в рамках курса химии.

Другой способ нахождения мольного количества – через объем газа, который нужно поделить на 22,4 литра. Последнее число – это объемная постоянная, которую стоит запомнить.

В итоге, зная две предыдущие величины, мы можем определить массу газа:

где M – это молярная масса, а n – количество вещества.

Результат получится в граммах, поэтому для решения физических задач важно не забыть перевести его в килограммы, поделив на 1000. Числа в этой формуле часто могут оказываться достаточно сложными, поэтому для вычислений может понадобиться калькулятор.

Еще один нестандартный случай, с которым можно столкнуться – необходимость найти плотность раствора. Для этого существует формула средней плотности, построенная аналогично формулам других средних величин.

Для двух веществ посчитать ее можно так:

(m1 + m2) / V1 + V2.

Также из этой формулы можно вывести несколько других в зависимости от того, какие из величин известны по условию задачи.

Формула расчета массы через плотность тела

Масса тела может быть рассчитана как:

где $rho$ – плотность вещества тела, где интегрирование проводится по объему тела. Если тело однородное ( $rho = const$ ), то масса может быть рассчитана как:

Как выражается через плотность и объем, формула

Плотность вещества (ρ) — это постоянная величина, равная частному от деления массы вещества на его объем. Плотность отображает, чему равна масса вещества в объеме 1м3. Измеряется в кг/м3.

ρ=mV, где ρ — плотность вещества, m — масса вещества, V — объем вещества.

Из этой формулы можно вывести формулу массы.

Понятие массы и ее появление в физике

Смотреть галерею Перед тем как рассмотреть вопрос о том, как найти массу через объем и плотность, следует понять, откуда взялась масса в физике, и что она определяет. Сам термин «масса» происходит от латинского слова massa – глыба, вещество, тело, которое, в свою очередь, берет свое начало от греческого слова μᾶζα, буквально означающего «тесто».

Масса — физическое понятие, которое указывает на количество содержащейся в теле материи. В Международной системе единиц измерения ее измеряют в килограммах. Появление в физике этого понятия связано с двумя важными законами:

Закон всемирного тяготения.
Второй закон Ньютона.

В соответствии с концепцией всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу с силой, которая пропорциональна произведению двух постоянных величин. Эти постоянные величины получили название гравитационных масс этих тел. То есть гравитационная масса тела — это свойство самой материи, благодаря которому все тела притягиваются друг к другу.

Что касается второго закона Ньютона, то следует вспомнить, что любое ускорение, вызванное действием некоторой внешней силы на данное тело, пропорционально некоторой константе, которая называется инертной массой. В этом законе инертная масса определяет меру «сложности» изменения скорости движения данного тела.

Плотность тела — зависимость массы и объема

Например, железный куб с ребром 10 см имеет массу 7,8 кг, алюминиевый куб тех же размеров имеет массу 2,7 кг, а масса такого же куба изо льда 0,9 кг. Величина, характеризующая массу, приходящуюся на единичный объём данного вещества, называется плотностью. Плотность равна частному от массы тела и его объёма, т.е.

ρ = m/V, где ρ (читается «ро») плотность тела, m — его масса, V объём.

В Международной системе единиц СИ плотность измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3); также часто используются внесистемные единицы, например, грамм на кубический сантиметр (г/см3). Очевидно, 1 кг/м3 = 0,001 г/см3. Заметим, что при нагревании веществ их плотность уменьшается или (реже) увеличивается, но это изменение так незначительно, что при расчётах им пренебрегают.

Сделаем оговорку, что плотность газов непостоянна; когда говорится о плотности какого-нибудь газа, обычно имеется ввиду его плотность при 0 градусов по Цельсию и нормальном атмосферном давлении (760 миллиметров ртутного столба).

Задачи

Дан объём воды: 5 л или 5000 см 3 , остальные величины переведём в сантиметры для простоты вычислений: 40 см, 55 см.

Объём цилиндра вычисляется по формуле: V = S_осн * H. Найдём площадь основания:

S_осн = V : H = 5000 : 40 = 125 см 2 .

Далее вычисляем занимаемый водой и деталью объём:

V = S_осн * H = 125 * 55 = 6875 см 3 .

Высчитываем разницу: 6875 – 5000 = 1875 см 3 .

Далее рассмотрим, как найти массу жидкости, зная её вес, объём.

Вычислим вес 5-литровой бутыли подсолнечного масла.

Объём известен – 0,005 м 3 , плотность подсолнечного масла принимают за 920 кг/м 3 .

Как найти массу, зная плотность и объем

ρ = m/V, где ρ (читается «ро») плотность тела, m — его масса, V объём.

Определение массы и плотности жидкостей

Определение массы жидкостей, кроме непосредственного взвешивании. — с известной погрешностью можно производить объемным методом — с помощью пипеток, бюреток, мерных цилиндров, колб, мензурок и т. п. по формуле:

где m — масса жидкости, г; V — ее объем, см3; р—плотность жидкости, г/см3.

Плотность жидкостей и растворов находят по справочным таблицам или определяют самостоятельно. В лабораторной практике наибольшее распространение получили два метода определения плотности: 1) определение степени погружения денсиметра з жидкость; 2) взвешивание жидкости в сосуде известного объема.

При определении плотности с помощью денсиметр а последний погружают в цилиндр с жидкостью, термостатированной при определенной температуре, обычно при 20 или 15 °С. (рис. 25).

Для измерения температуры жидкости используют термометр с ценой деления не менее 0,5°С: неточность в измерении температуры в 1°С дает ошибку в значении плотности до 0,1%. Шкала денсиметров проградупрозана непосредственно в единицах плотности. Значение плотности жидкости считывают по делению шкалы, находящемуся на одном уровне с мениском жидкости.

Рис. 21. Определение плотности жидкости с помощью денсиметра.

Цена деления таких денсиметров 0,001 г/см3, а весь набор охватывает интервал плотностей от 0,700 до 1,840 г/см3. Иногда удобнее пользоваться приборами, шкала которых проградуирована в единицах концентрации для растворов определенных веществ. Такие приборы принято называть ареометрами.

В тех случаях, когда количество жидкости, находящейся в распоряжении экспериментатора, слишком мало, ее плотность определяют посредством пикнометров— небольших (от 1 до 100 мл) мерных колб.

На каждый находящийся в работе пикнометр должен быть нанесен номер титановым карандашом и заведена индивидуальная карточка, в которую закосят его точную массу (взвешивают чистый сухой пикнометр вместе с пробкой на аналитических весах) и значение «водной константы». Водная константа — эта масса воды в объеме пикнометра, приведенная к массе воды при 4 °С (температура, при которой плотность воды равна 1 г/см3).

С целью определения водной константы нового пикнометра его тщательно моют и заполняют предварительно прокипяченной (для удаления растворенного воздуха) дистиллированной водой немного выше метки.

Наполненный пикнометр выдерживают в течение 20 мин в водяном термостате при 20°С, после чего с помощью капилляра или тонких полосок фильтровальной бумаги отбирают лишнюю воду, доводя ее уровень в шейке пикнометра до метки по нижнему краю мениска. Верхнюю часть шейки пикнометра и шлиф протирают досуха кусочком фильтровальной бумаги, закрывают пикнометр пробкой, тщательно вытирают его снаружи, обсушивают 20—25 мин, после чего взвешивают на аналитических весах. Вычитая из массы пикнометра с водой массу сухого пикнометра получают массу воды в объеме пикнометра при 20 °С. Частное от деления полученного значения на 0,99823 г (масса 1 мл воды при 20 °С) и есть водная константа пикнометра.

При определении плотности какой-либо жидкости проделывают тс же операции, что и при определении водной константы. Для вычисления относительной плотности вещества d массу жидкости в объеме данного пикнометра делят на величину его водной константы

Правила работы с весами
Определение массы и плотности жидкостей

Расчет массы и объема тела

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с необходимостью рассчитывать массы и объёмы разных тел. Это удобно делать, применяя плотность.

Плотности разных веществ определяются по таблицам, например, плотность воды 1000 кг/м3, плотность этилового спирта 800 кг/м3.

Из определения плотности следует, что масса тела равна произведению его плотности и объёма. Объём же тела равен частному от массы и плотности. Этим пользуются при расчётах:

m = ρ * V; или V = m / p;

гдн m масса данного тела, ρ его плотность, V объём тела.

Как найти массу воды: узнай все

Вода является источником жизни, одним из самых распространённых элементов в природе. Тем не менее, она остаётся самым важным соединением на планете, содержится в каждом живом организме. Кроме того, также она есть и во многих неорганических смесях и препаратах, используемых на производстве. Часто становится актуален вопрос как найти массу воды в определённой ёмкости или предмете, рассчитать её массовую долю.

Массовая доля — отношение массы вещества ко всему весу тела. Например, организм человека на две трети состоит из воды, а огурец — на 90 %. Это значит, что в теле массой 75 килограммов, содержится 50 литров воды. Переходя к вопросу как перевести объём в массу, необходимо разобраться с таким понятием, как плотность вещества. Плотность является скалярной величиной и определяется как отношение веса к объёму.

Также плотность определяется через количество вещества. Для этого необходимо, как рассчитать молярную массу, так и количество вещества. Рассмотрим пример: арбуз на 80% состоит из жидкости, объём арбуза 5 литров. Сколько килограммов воды в данном арбузе. Сначала вычислим объём воды в арбузе. 5 литров * 0,8 (это 80 %) = 4 литра. Теперь остаётся вычислить массу 4-х литров воды. Плотность воды составляет 1 кг/литр, следовательно 4 л * 1 кг/л = 4 кг. Ответ: 4 килограмма.

Зная, как найти массу через плотность, можно вычислить не только массу воды, но и массу других веществ. Достаточно знать плотность необходимого элемента, для этого существуют специальные таблицы плотностей. Решим обратную задачу. Стальной брусок имеет массу 1 кг. Вычислить его объём. Для этого воспользуемся таблицей, установим плотность стали (7,8 кг/литр) . Далее разделим массу на объём, получим 1 (кг) / 7,8 (кг/литр) = 0,8 литра.

Также может возникнуть задача, как найти массу, зная объем неоднородного вещества. Решим такую задачу. Трёхлитровую ёмкость полностью наполнили водой и ацетоном в соотношении 3 к 1. Вычислить массу полученной смеси, массой ёмкости пренебречь. Для начала, выясним какой объём воды и ацетона. Если соотношение было 3 к 1, то необходимо разделить всю ёмкость на 3+1 = 4 части. 3 литра / 4 = 0,5 литра приходится на одну часть.

Следовательно, воды будет 3 * 0,5 = 2,5 литра, а ацетона 1*0,5 = 0,5 литра. Теперь можно приступить к вычислению масс. Плотность воды нам уже известна (1 кг/литр) , плотность ацетона, согласно таблице равна 0,8 кг/литр. Далее вычисляем массу воды: 2,5 литра * 1 кг/литр = 2,5 кг; и ацетона: 0.5 литра * 0,8 кг/литр = 0,6 кг. Сложим полученные результаты: 2,5 + 0,6 = 2.5 килограммов. Задаче решена.

Рассмотрим более сложный пример расчета

Слиток из двух металлов с плотностями ρ1 и ρ2 , имеет массу m и объём V. Определить объём этих металлов в слитке.

Решение. Пусть V1 объём первого металла, V2 объём второго металла. Тогда V1 + V2 = V; V1 = V V2; ρ1V1 + p2V2 = ρ1V1 + ρ2 (V V1) = m

Решив это уравнение относительно V1 , получаем:

Теперь найдём V2:

V2= V — (m ρ2V)/(ρ1 ρ2)

Ответ: объём первого тела равен (m ρ2V)/(ρ1 ρ2), второго V — (m ρ2V)/( ρ1 ρ2). Заметим, однако, что при ρ1 = ρ2 задача не имеет однозначного решения.

Формула зависимости массы от объема и плотности

Записывается это так:

И из нее можно вывести еще две формулы.

Формулу для объема тела:

А также формулу для расчета массы:

Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.

Несколько иначе обстоят дела с газами.

Рассчитать их вес гораздо сложнее, так как у газов нет постоянной плотности: они рассеиваются и занимают весь доступный им объем.

В итоге, зная две предыдущие величины, мы можем определить массу газа:

где M – это молярная масса, а n – количество вещества.

Еще один нестандартный случай, с которым можно столкнуться – необходимость найти плотность раствора

. Для этого существует формула средней плотности, построенная аналогично формулам других средних величин.

Для двух веществ посчитать ее можно так:

Формула зависимости массы от объема и плотности

Записывается это так:

И из нее можно вывести еще две формулы.

Формулу для объема тела:

А также формулу для расчета массы:

Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.

Несколько иначе обстоят дела с газами.

Вес делить на плотность

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля будет отправлено на вашу почту

В этом уроке мы изучим, как можно определить массу и объем тела, если известна плотность вещества.

Плотность – скалярная физическая величина, показывающая, чему равна масса вещества, взятого в объеме 1 м3, и равная отношению массы тела к его объему: p = m : v.

Из формулы плотности следует, что масса тела равна произведению плотности вещества на объем этого тела: m = ρ · V.

Чтобы вычислить объем тела, нужно массу тела разделить на его плотность: v = m : p.

Для правильного решения задач нужно уметь верно переводить единицы измерения величин в Международную систему единиц: 1 г = 0,001 кг, 1 л = 1 дм3 = 0,001 м3, 1 см3 = 0,000 001 м3, 1 г/см3 = 1000 кг/м3.

Какова масса подсолнечного масла в бутылке объемом 3 л, если плотность масла равна 930 кг/м3?

Запишем условие задачи. Нам известны объем бутылки (обозначается буквой V) 3 л, и плотность подсолнечного масла (обозначается буквой ρ) 930 кг/м3. Выразим объем бутылки в Международной системе единиц. 1 л = 0,001 м3, следовательно, 3 л составляют 0,003 м3.

Решение: Чтобы найти массу тела, нужно плотность умножить на объем: m = ρ · V. Подставим числовые значения величин: 930 кг/м3 · 0,003 м3 = 2,79 кг.

Сколько штук строительного кирпича размером 250 мм х 120 мм х 65 мм допускается перевозить на автомашине грузоподъемностью 4 т? Плотность кирпича 1800 кг/м3.

Запишем условие задачи и выразим данные в Международной системе единиц. Известны размеры кирпича: длина а = 250 мм = 0,25 м, ширина b= 120 мм = 0,12 м, высота с = 60 мм = 0,06 м, плотность кирпича ρ = 1800 кг/м3, грузоподъемность – наибольшая масса груза, которую может перевезти автомобиль – m = 4 т = 4000 кг. Найти количество кирпичей – обозначим латинской буквой N.

Расчет массы и объема тела по его плотности

Сейчас нам предстоит взглянуть на эту формулу с других сторон: мы научимся находить объем и массу по известной плотности материала тела; решать задачи, используя полученные знания.

Расчет массы тела по его плотности

Знание плотности веществ очень важно для многих практических целей. Для инженеров и строителей, например, знание плотности имеет колоссальное значение – так они могут рассчитать массу будущего механизма или строения.

Плотность определяется по формуле $rho = frac$. Выразим отсюда массу:

$$m = rho V$$

Чтобы рассчитать массу тела, если известны его объем и плотность, нужно плотность умножить на объем.

Рассмотрим пример задачи на расчет массы. Рассчитайте массу детали, изготовленной из латуни, объемом $0,15 м^3$.

Из таблицы 1 предыдущего параграфа берем значение плотности латуни. Она равна $8500 frac<кг><м^3>$.

Дано:
$rho = 8500 frac<кг><м^3>$
$V = 0,15 м^3$

Найти:
$m -?$

Показать решение и ответ

Решение:
$m = rho cdot V$
$m = 8500 frac<кг> <м^3>cdot 0,15 м^3 = 1275 кг approx 1,3 т$

Ответ: $m = 1275 кг approx 1,3 т$.

Расчет объема тела по его плотности

Подобным образом выразим из формулы плотности объем:

Чтобы рассчитать объем тела, если известны его масса и плотность, нужно массу разделить на плотность.

Данной формулой для определения объема часто пользуются в тех случаях, когда тела имеют сложную неправильную форму.

Рассмотрим пример задачи на расчет объема. Молоко в бутылке имеет массу 1,03 кг. Рассчитайте объем бутылки.

В таблице 2 прошлого параграфа находим молоко: его плотность равна $1030 frac<кг><м^3>$.

Дано:
$rho = 1030 frac<кг><м^3>$
$m = 1,03 кг$

Найти:
$V -?$

Ответ: $V = 0,001 м^3 = 1 л$.

Дополнительные примеры задач

На рисунке изображен кусок хозяйственного мыла в упаковке. По данным производителя размеры размеры его полиэтиленовой упаковки составляют 6 см x 9 см x 5,5 см.

Вес одного куска 200 г. Вес брутто (масса товара вместе с упаковкой) указан 211 г. Найдите объем куска мыла без упаковки. Выразите ответ в СИ.

Обозначим стороны упаковки как $a, b и с$, массу куска была $m_м$, массу куска мыла в упаковке – $m$, а общую массу мыла в упаковке – $m_<уп>$.

Объем куска мыла будем обозначать как $V_м$, а вместе с упаковкой – $V$.

Дано:
$a = 6 см$
$b = 9 см$
$c = 5,5 см$
$m_м = 200 г$
$m = 211 г$

Найти:
$V_м -?$

Показать решение и ответ

Решение:
Найдем массу упаковки: $m_ <уп>= m – m_м = 211 г – 200 г = 11 г$.

Общий объем упаковки и мыла:
$V = a cdot b cdot c = 6 см cdot 9 см cdot 5,5 см = 297 см^3$.

Указано, что упаковка изготовлена из полиэтилена (из таблицы 1 предыдущего параграфа его плотность $rho_п$ равна $0,92 frac<г><см^3>$).

Общий объем куска мыла в упаковке складывается из объема самого куска и объема упаковки. Так мы можем найти объем куска мыла:
$V_м = V – V_ <уп>= 297 см^3 – 12 см^3 = 285 см^3$.

Выразим в СИ:
$285 см^3 = 285 cdot 1 см cdot 1 см cdot 1 см = 285 cdot 0,01 м cdot 0,01 м cdot 0,01 м = 285 cdot 0,000001 м^3 = 0,000285 м^3$.

Ответ: $V_м = 0,000285 м^3$

2. Масса чугунного шара составляет 800 г. Его объем – $125 см^3$. Будет ли этот шар сплошным (отлитым полностью из одного материала) или полым (иметь пространство внутри, заполненное, например, воздухом)?

Проверить это достаточно просто: рассчитаем плотность этого шара:

Сравним полученное значение с табличной плотностью чугуна:
$rho = 7 frac<г><см^3>$
Сколько бы тогда весил сплошной шар?

$m = rho V = 7 frac<г> <см^3>cdot 125 см^3 = 875 г$

Разница между массами реального и предполагаемого сплошного шара составляет 75 г.

Следовательно, реальный шар имеет внутри какую-то полость, он не полностью выполнен из чугуна.

3. В грузовой автомобиль загрузили 48 сосновых бревен. Масса каждого соснового бревна составляет $20 дм^3$. На сколько увеличилась масса автомобиля после загрузки?

Из таблицы 1 предыдущего параграфа возьмем плотность сухой сосны ($400 frac<кг><м^3>$). Переведем $20 дм^3$ в $м^3$:

$20 дм^3 = 20 cdot 0,1 м cdot 0,1 м cdot 0,1 м = 20 cdot 0,001 м^3 = 0,02 м^3$

Количество брусков – $n$

Дано:
$rho = 400 frac<кг><м^3>$
$n = 48$
$V = 20 дм^3$

Показать решение и ответ

Решение:
Рассчитаем массу одного соснового бревна:
$m = rho cdot V = 400 frac<кг> <м^3>cdot 0,02 м^3 = 8 кг$

Масса всех сосновых бревен (M) будет равна:
$M = n cdot m = 48 cdot 8 кг = 384 кг$