27. Маса. щільність речовини
З твердої речовини можна виготовити однорідні тіла. Властивість однорідності полягає в наступному. Виділимо в довільно взятих точках тіла йди кові по масі частини. Тіло однорідно, якщо обсяги цих частин однакові. З рідини і газів також можна «виготовити» тіла, уклавши їх в судини.
Для однорідного тіла можна з'ясувати залежність маси від його обсягу. Ця залежність буде лінійної для будь-яких речовин. Однак для різних речовин кути нахилу відповідних графіків до осі обсягів різні (рис. 41). Отже, можна зробити висновок: відношення маси до об'єму для данно го речовини не залежить від обсягу, однак для різних речовин ці відносини різні. Наприклад, дні графіка 3 (див. Рис. 41) цей показник більше, ніж для графіка 1.
Відношення називається щільністю речовини. Одиниця щільності - кг / м 3.
Серед металів маленькі щільності мають калій, магній, літій. Найбільш легкий метал - літій - має щільність 534 кг / м 3 (це менше щільності води). Метал з найбільшою щільністю - осмій. Його щільність 22 570 кг / м 3.
Щільність речовини пов'язана з його будовою. Цей зв'язок проявляється в тому, що щільність дорівнює добутку концентрації частинок на масу однієї частки (молекули, атома або іона) вещетва. Дійсно,, однак, де - загальне число частинок. Отже,.
твердих кристалічних речовин щільність може бути пов'язана з періодом решітки.
Нехай речовина (наприклад, мідь) має кубічну гранецентрованої грати (рис. 42). Тоді в обсязі міститься 4 атома. Визначимо масу і об'єм цього осередку.
Якщо взяти масу речовини, що дорівнює молярної маси, то в ній міститься (число Авогадро) атомів. Отже, маса речовини в обсязі дорівнює. Таким чином, щільність міді дорівнює.
Щільність газів легко змінюється, тому в різних ізопроцессамі вона може змінюватися. Це стає зрозумілим, якщо рівняння Менделєєва-Клапейрона записати, включивши в нього щільність. Дійсно,; отже,, або. Звідси можна зробити наступні висновки:
1) при ізотермічному процесі (Т = const) щільність газу пропорційна тиску:;
2) при изобарном процесі (р = const) щільність газу обернено пропорційна температурі:;
3) зрозуміло, що при Ізохоричний процесі (V = const) щільність газу не змінюється.