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Die Fähigkeit, zwischen Massen-, Dichte- und Volumeneinheiten umzurechnen, ist eine der grundlegenden Fähigkeiten, die zur Lösung grundlegender Probleme in Physik und Chemie erforderlich sind. Die Masse hat im SI-Einheitensystem, das standardmäßig weltweit zur Lösung solcher Probleme verwendet wird, Einheiten von Kilogramm (kg) und Ableitungen davon, während das Volumen Einheiten von Kubikmetern oder m hat3wobei der Zähler die SI-Längeneinheit ist. Dementsprechend wird die Dichte, die Masse pro Volumeneinheit ist, oft in kg / m ausgedrückt3. Da die Mengen in alltäglichen Experimenten und Messungen häufig kleiner sind, wird die Dichte normalerweise in g / cm angegeben3oder g / ml (ein Milliliter ist als Kubikzentimeter definiert). Ein kg / m3 entspricht 1.000 g / cm3.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
TL; DR
Verwenden Sie den Ausdruck:
m = ρV
Zu konvertieren von m3 in Volumen (V) zu Masse (m) in Kilogramm. Dichte (ρ) variiert für verschiedene Substanzen, daher müssen Sie dies für die betreffende Substanz nachschlagen, um die Berechnung abzuschließen.
Masse aus Volumen ableiten
Angenommen, Sie erhalten ein bekanntes Volumen eines Stoffes (Wasser oder eine andere Flüssigkeit, ein Metall oder irgendetwas anderes, von dem angenommen wird, dass es eine gleichmäßige oder nahezu gleichmäßige Verteilung der Materie hat) und werden gebeten, dessen Masse zu berechnen. Um dies zu tun, müssen Sie basierend auf den oben festgelegten Beziehungen die Stoffdichte und nur ihre Dichte kennen.
Da Dichte (ρ) ist Masse (m) geteilt durch das Volumen (V), dann ist Masse gleich Dichte mal Volumen:
ρ = m/V
Damit
m = ρV
Dichte in der realen Welt
Verschiedene Online-Tabellen enthalten die Dichten gängiger Substanzen. Zum Beispiel hat klares Wasser mit einer Temperatur von 4 ° C eine Dichte von 1000 kg / m3 oder 1 g / ml, wiederum per Definition. Öle sind weniger dicht als Wasser, weshalb die Ölkomponente eines Salats, der wie ein italienischer Dressing zubereitet wird, oben auf der Mischung schwimmt. Milch, die fast ausschließlich aus Wasser besteht, aber Zucker, Eiweiß und (normalerweise) Fette enthält, hat eine Dichte, die das 1,03-fache der von Wasser beträgt.
Metalle sind in der Regel wesentlich dichter als Flüssigkeiten und variieren stark von einem zum nächsten. Gold hat beispielsweise eine Dichte von 19,3 g / ml. Dies bedeutet, dass 1 m3 Gold hat eine Masse von 1.000 x 19,3 = 19.300 kg. Da 1 kg = 2,204 lb, würde eine Goldportion von einem Meter auf einen Meter (etwa so groß wie ein kleiner Tisch) eine Masse von 42.537 Pfund haben, die 21 Tonnen übersteigt.
Anwendungen
Wie schwimmt ein modernes Seeschiff, das hauptsächlich aus Metall besteht? Damit etwas im Wasser schwimmt, muss es weniger Masse haben als das Wasser, das es verdrängt. Dies wird als Ergebnis des gesamten leeren Raums erreicht, der in der Schiffskonstruktion enthalten ist, beispielsweise der Raum zwischen den Schichten eines Schiffsrumpfs. Wenn ein Metallboot wie ein Kanu ins Wasser gestellt wird, ist es beginnt zu sinken, weil festes Metall das erste ist, was mit dem Wasser in Kontakt kommt. Aber weil die insgesamt Die Dichte des Kanus ist geringer als die eines äquivalenten Wasservolumens, selbst wenn ein oder zwei Passagiere hinzugefügt werden. Der größte Teil verbleibt über der Wasseroberfläche.