1. Khối lượng riêng là gì?
Khối lượng riêng (Density) còn được gọi là mật độ khối lượng, đây là một khái niệm chỉ về đại lượng thể hiện đặc tính về mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của vật chất đó. Khối lượng riêng được đo bằng thương số giữa khối lượng và thể tích của chất đó ở dạng nguyên chất.
Hiểu một cách đơn giản, khối lượng riêng là tỷ lệ thể tích so với khối lượng của một vật. Khối lượng của một vật có thể được tính toán hoặc đo lường ở trạng thái rắn, lỏng, khí, nhưng được sử dụng nhiều nhất ở dạng chất khí.
Định nghĩa khối lượng riêng là gì?
2. Công thức tính khối lượng riêng
Khối lượng riêng của một chất trong vật được xác định bằng khối lượng của một thể tích vô cùng nhỏ nằm tại vị trí đó và chia cho thể tích vô cùng nhỏ này.
Đơn vị của khối lượng riêng là kilogam trên mét khối (kg/m3) (theo hệ đo lường chuẩn của quốc tế). Ngoài ra còn có đơn vị là gam trên centinmet khối (g/cm3).
Người ta tính khối lượng riêng của một vật nhằm xác định các chất cấu tạo nên vật đó, bằng cách đối chiếu kết quả của các chất đã được tính trước đó với bảng khối lượng riêng.
Công thức tính khối lượng riêng của một chất
Công thức tính khối lượng riêng
D = m/V
Trong đó: D là khối lượng riêng (kg/cm3), m là khối lượng của vật (kg) và V là thể tích (m3).
Trong trường hợp chất đó là đồng chất thì khối lượng riêng tại mọi vị trí đều giống nhau và tính bằng khối lượng riêng trung bình.
Công thức tính khối lượng riêng trung bình
Khối lượng riêng trung bình của một vật thể bất kỳ được tính bằng khối lượng chia cho thể tích của nó, thường kí hiệu là ρ
ρ = m/V
3. Bảng khối lượng riêng của một chất
Khối lượng riêng của chất lỏng nước , mật ong , xăng , dầu hỏa ...
Khối lượng riêng của nước được tính toán trong một môi trường nhất định. Cụ thể giá trị này được tính với điều kiện nước nguyên chất ở trong nhiệt độ 4 độ C và hiện nay, người ta quy định khối lượng riêng của nước là Dnước = 1000kg/m3.
Thông thường, các loại vật chất rắn sẽ xảy ra hiện tượng giãn nở thể tích ở nhiệt độ cao, còn nhiệt độ giảm thì thể tích thu lại. Thế nhưng, đối với nước, khi ở dưới nhiệt độ 0 độ C, nước sẽ bị đóng băng/đông đá khiến thể tích tăng lên và khối lượng riêng của nước giảm. Cụ thể, khối lượng riêng của nước đá là Dnước = 920kg/m3.
Theo nhiệt độ, ta sẽ có bảng khối lượng riêng của nước cụ thể như sau:
Nhiệt độ | Mật độ (tại 1 atm) | |
°C | °F | kg/m³ |
0.0 | 32.0 | 999.8425 |
4.0 | 39.2 | 999.9750 |
10.0 | 50.0 | 999.7026 |
15.0 | 59.0 | 999.1026 |
17.0 | 62.6 | 998.7779 |
20.0 | 68.0 | 998.2071 |
25.0 | 77.0 | 997.0479 |
37.0 | 98.6 | 993.3316 |
100 | 212.0 | 958.3665 |
Khối lượng riêng của một số chất lỏng khác
Loại chất lỏng | Khối lượng riêng |
Mật ong | 1,36 kg/ lít |
Xăng | 700 kg/m3 |
Dầu hỏa | 800 kg/m3 |
Rượu | 790 kg/m3 |
Nước biển | 1030 kg/m3 |
Dầu ăn | 800 kg/m3 |
- Khối lượng riêng không khí
Mật độ của không khí
Khối lượng riêng của không khí ở 0 độ C là 1,29 kg/m3.
Khối lượng riêng của không khí ở 100 độ C là 1,85 kg/m3.
Khối lượng riêng của chất rắn
STT | Chất rắn | Khối lượng riêng (kg/m3) | |
1 | Chì | 11300 | |
2 | Sắt | 7800 | |
3 | Nhôm | 2700 | |
4 | Đá | (Khoảng) 2600 | |
5 | Gạo | (Khoảng) 1200 | |
6 | Gỗ | Gỗ xẻ nhóm II, III | 1000 |
Gỗ xẻ nhóm IV | 910 | ||
Gỗ xẻ nhóm V | 770 | ||
Gỗ xẻ nhóm VI | 710 | ||
Gỗ xẻ nhóm VII | 670 | ||
Gỗ xẻ nhóm VIII | 550 | ||
Gỗ sến xẻ mới | 770-1280 | ||
Gỗ sến xẻ khô | 690-1030 | ||
Gỗ dán | 600 | ||
Gỗ thông xẻ khô | 480 | ||
7 | Sứ | 2300 | |
8 | Bạc | 10500 | |
9 | Vàng | 19031 | |
10 | Kẽm | 6999 | |
11 | Đồng | 8900 | |
12 | Inox | Inox 309S/310S/316(L)/347 | 7980 |
Inox 201 /202/301/302/303/304(L)/305/321 | 7930 | ||
Inox 405/410/420 | 7750 | ||
Inox 409/430/434 | 7750 | ||
13 | Thiếc | 7100 | |
Khối lượng của chất rắn
4. Trọng lượng riêng là gì?
Trọng lượng của một mét khối của một chất nào đó được gọi là trọng lượng riêng của chất đó. Đơn vị đo trọng lượng riêng: N/m3(Niutơn trên mét khối).
Trọng lượng riêng của vật thể được tính bằng công thức như sau: d= P/V
Trong đó: d là trọng lượng riêng (N/m³), P là trọng lượng (N) và V là thể tích (m³).
Mối liên hệ trọng lượng riêng của một chất
5. Sự khác nhau giữa khối lượng riêng và trọng lượng riêng
Trọng lượng riêng là trọng lượng của một mét khối vật chất. Trọng lượng riêng KHÁC khối lượng riêng.
Sự khác nhau thể hiện bởi công thức:
Trọng lượng riêng = Khối lượng riêng x 9,81 (Đơn vị đo trọng lượng riêng là N/m³).
6. Các phương pháp xác định khối lượng riêng của một chất là gì
Sử dụng tỷ trọng kế
Để xác định khối lượng riêng của một chất là gì, người ta sử dụng tỷ trọng kế.
Tỷ trọng kế là dụng cụ thí nghiệm được làm bằng thủy tinh, hình trụ, một đầu có gắng quả bóng, bên trong chứa thủy ngân hoặc kim loại nặng để giúp tỷ trọng kế đứng thẳng. Nó chỉ có thể đo chất làm mát, chất chống đông cho Ethylene Glycol. Đối với Propylene Glycol nồng độ lớn hơn 70 %, không thể dùng tỷ trọng kế để đo do trên 70 %, trọng lượng riêng giảm. Nhiệt độ chuẩn của tỷ trọng kế là 20 o C.
Sử dụng lực kế
- Tiến hành đo trọng lượng của vật bằng lực kế.
- Xác định thể tích của vật bằng bình chia độ hoặc các vật dụng tương đương.
- Sử dụng công thức tính tổng quát để tính khối lượng riêng của vật đó. Nếu vật đó là đồng chất và tinh khiết thì khối lượng riêng chính là khối lượng riêng của chất đó.
Hình ảnh lực kế
7. Ứng dụng của khối lượng riêng trong thực tiễn
Khối lượng riêng được ứng dụng phổ biến trong thực tiễn như sau:
- Trong công nghiệp cơ khí: Khối lượng riêng được xem là các yếu tố cần xét để chọn vật liệu cần lưu ý về yếu tố khối lượng riêng.
- Trong vận tải đường thuỷ, nó được dùng để tính tỷ trọng dầu, nhớt, nước để phân bổ vào các két sao cho phù hợp để tàu được cân bằng.
8. Bài tập áp dụng công thức tính khối lượng riêng
Bài tập khối lượng và trọng lượng riêng của một chất
Bài tập 1: Một hộp sữa ông thọ có khối lượng 0.397 kg, thể tích 0.32 m3. Xác định khối lượng riêng của sữa chứa trong hộp.
Lời giải:
Ta có m = 0.397 kg, V = 0.00032 m3
=> Khối lượng riêng của sữa là D = m/V = 0.397/0.00032 = ≈ 1240.6 (kg/m3)
Bài tập 2: Biết 10 lít cát có khối lượng 15 kg
1. Tính thể tích của 1 tấn cát
2. Tính trọng lượng của 1 đống cát 3m3
Lời giải:
1. Khối lượng riêng của cát: D=m/V=15/0.01=1500 (kg/m3)
Thể tích 1 tấn cát : V=m/V=1000/1500=0.667 (m3)
2. Trọng lượng 1 đống cát 3m3: P=d x V = 10 x 1500 x 3 = 45000 N
Bài tập 3: Khối lượng riêng của nhôm = 2700 kg/m3, sắt = 7800 kg/m3, chì = 11300 kg/m3, đá = 2600 kg/m3. Cho số liệu của một khối đồng chất có thể tích 300 cm3, nặng 810 đó là chất nào dưới đây.
Bài Giải:
Đổi thể tích 300 cm3 = 0,0003 m3. 810 g = 0,81 kg
Dựa vào công thức tính khối lượng riêng D=m/V = 0,81/ 0,0003 = 2700 kg/ m3. Đáp án đúng là Nhôm
Bài tập 4: Cho hai loại khối kim loại chì và sắt, với điều kiện sắt có khối lượng gấp đôi chì. Khối lượng riêng của sắt và chỉ lần lượt sẽ là: D1 = 7800 kg/m3, D2 = 11300 kg/m3. Hãy tính thể tích giữa sắt và chì.
Bài Giải:
Đặt m1, V1 là khối lượng và thể tích của sắt
Đặt m2, V2 là khối lượng và thể tích của chì
Ta có:
m1 = D1 x V1
m2 = D2 x V2
Mà m1 = 2m2 => D1.V1 = 2D2.V2 => V1/V2 = 2D2/D1 = 2,9
Bài tập 5: Sữa có khối lượng tịnh 387 gam, thể tích 0,314 lít, hỏi trọng lượng riêng của sữa là bao nhiêu?
Bài Giải:
Đổi 397 g = 0,397 kg, 0,314 lít = 0,000314 m3
Ta có: d=P/V=10 x 0,397/ 0,000314 = 12643 N/m3
