Khái niệm về khối lượng riêng chắc hẳn đã quá quen thuộc đối với chúng ta, các bạn học sinh ta được học nó ở bộ môn vật lý hoặc hóa học. Nếu bạn chưa biết khối lượng riêng là gì và công thức tính khối lượng riêng ra sao thì hãy theo dõi bài viết này để cập nhật kiến thức ngay nhé.
Khối lượng riêng là gì?
Khối lượng được định nghĩa vừa là một đặc tính của cơ thể vật lý và vừa là thước đo khả năng chống lại gia tốc của nó (sự thay đổi trạng thái chuyển động) khi có một lực ròng được áp dụng. Khối lượng đồng thời cũng quyết định lực hút của vật này lên vật khác. Đơn vị đo lường chuẩn SI là kilogam (Kg).
Khối lượng riêng (Density) hay được gọi là mật độ khối lượng, là một khái niệm chỉ đại lượng thể hiện đặc tính về mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của vật ấy. Công thức tính khối lượng riêng được xác định bằng thương số của khối lượng trên thể tích của chất đó ở dạng nguyên chất.
Hiểu một cách đơn giản hơn, khối lượng riêng là tỷ lệ thể tích so với khối lượng của một vật chất bất kỳ. Khối lượng của một vật có thể được đo lường hoặc tính toán ở trạng thái rắn, lỏng, khí, nhưng được sử dụng nhiều nhất vẫn là ở dạng chất khí.
Tìm hiểu chung về công thức tính khối lượng riêng
Trong đời sống hay trong học tập, chúng ta đã nghe rất nhiều về khối lượng của một vật. Khối lượng chỉ đơn giản là độ nặng của một vật thể hoặc một chất nào đó. Tuy nhiên, khối lượng riêng thì lại không đơn giản như vậy. Nếu như khối lượng là để xác định độ nặng của một vật, không tính theo các chất cấu thành lên vật. Thì khối lượng riêng, người ta lại quan tâm nhiều hơn đến chất.
Công thức tính khối lượng riêng của một chất được xác định bằng khối lượng của một đơn vị thể tích (1m khối) của chất đó, đơn vị của khối lượng riêng là kg/1m khối. Khối lượng riêng của một chất được chính là bằng thương số giữa khối lượng (m) của 1 vật chất nguyên chất và thể tích của vật ấy (V).
Chúng ta có thể xác định được khối lượng riêng của một chất bất kỳ nào đó nhờ vào một vật được làm hoàn toàn bằng chất ấy. Chỉ cầu có đủ 3 điều kiện, đó là vật được làm hoàn toàn bằng chất ấy, có được thể tích của vật và có được khối lượng của vật.
Phương pháp để xác định khối lượng riêng một chất
Ngoài sử dụng công thức tính khối lượng riêng ra thì có cách nào để xác định được kết quả chính xác nữa không? Câu trả lời là có, chúng ta có thể sử dụng tỷ trọng kế hoặc sử dụng trọng kế, cả 2 đều cho kết quả giống nhau nếu thực hiện đúng.
Sử dụng tỷ trọng kế
Để xác định chính xác khối lượng riêng của một chất là gì, người ta sử dụng tỷ trọng kế.
Tỷ trọng kế là một dụng cụ thí nghiệm được làm bằng thủy tinh, có hình trụ, một đầu gắn quả bóng, bên trong chứa chất thủy ngân hoặc kim loại nặng để giúp tỷ trọng kế có thể đứng thẳng.
Nó chỉ có thể được sử dụng để đo chất làm mát, chất chống đông cho Ethylene Glycol. Đối với Propylene Glycol có nồng độ lớn hơn 70 %, không thể sử dụng tỷ trọng kế để đo, bởi trên 70 % trọng lượng riêng sẽ giảm. Nhiệt độ chuẩn của tỷ trọng kế chính xác là 20 o C.
Sử dụng lực kế thay cho công thức tính khối lượng riêng
Lực kế là một dụng cụ dùng để đo lực, công việc đo này được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển, trong phòng thí nghiệm, chất lượng, sản xuất và môi trường thực địa. Có hai loại lực kế hiện nay đó là lực kế cơ học và lực kế kỹ thuật số.
Đồng hồ đo lực thường sử dụng đo áp suất theo mức tăng ứng suất và các yếu tố phụ khác. Người ta sử dụng lực kế để:
- Tiến hành đo trọng lượng của một vật nào đó bằng lực kế.
- Xác định thể tích bằng bình chia độ hay các vật dụng tương đương.
- Sử dụng công nghệ tính tổng quát để được tính khối lượng riêng của vật.
Công thức tính khối lượng riêng, chung chính xác
Theo khái niệm của khối lượng riêng thì công thức tính khối lượng riêng của một vật, chất bất kỳ được xác định như sau:
D = m/V
Trong đó: D chính là khối lượng riêng (kg/cm3), m là khối lượng của vật (kg) còn V là thể tích (m3). Công thức để tính khối lượng riêng tại một vị trí bất kỳ trong vật được tính bằng thương số giữa khối lượng của một thể tích vô cùng nhỏ nằm tại vị trí đó và phần thể tích vô cùng nhỏ này.
Trong trường hợp vật là đồng chất thì khối lượng riêng tại mọi vị trí trong vật đều giống nhau và tính bằng giá trị khối lượng riêng trung bình. Công thức tính khối lượng riêng trung bình của một vật được xác định bằng khối lượng của vật chia cho thể tích của vật đó. Ký hiệu của khối lượng riêng trung bình là ρ (đọc là “rô”; tiếng Anh là rho) và được tính bằng công thức như sau:
ρ = m/V
Đơn vị đo của khối lượng riêng tính theo hệ đo lường chuẩn quốc tế là kilogam/ mét khối (kg/m3). Ngoài ra còn có đơn vị khác là: gam/centimet khối ( g/cm3 ).
Bảng tính công thức khối lượng riêng của một số chất
Mục đích của việc tính khối lượng riêng của một vật nào đó là xác định tất cả các chất cấu tạo nên vật đó. Điều này được được hiện thông qua việc đối chiếu với kết quả khối lượng riêng của các chất đã được tính trước đó.
Bảng khối lượng riêng của một số chất phổ biến được liệt kê như sau:
| STT | Chất rắn | Khối lượng riêng (kg/m3) | Chất lỏng | Khối lượng riêng (kg/m3) |
| 1 | Chì | 11300 | Thủy ngân | 13600 |
| 2 | Sắt | 7800 | Nước | 1000 |
| 3 | Nhôm | 2700 | Xăng | 700 |
| 4 | Gạo | 1200 | Dầu ăn | 800 |
| 5 | Đá | 2600 | Dầu hỏa | 800 |
| 6 | Gỗ tốt | 800 | Rượu | 790 |
| 7 | Sứ | 2300 | Li – e | 600 |
Khối lượng riêng của không khí
Hằng số khối lượng riêng của không khí còn tùy thuộc vào nhiệt độ của không khí, tuy nhiên khi xét về điều kiện áp suất không khí chuẩn, ở mực nước biển và nhiệt độ là 288.15k, người ta đã đo và quy ước khối lượng riêng chuẩn của không khí chính là 1.225 kg/m3.
Công thức tính khối lượng riêng của nước phụ thuộc vào đâu
Theo quy ước thì tỷ lệ giữa mật độ/ khối lượng riêng của một chất bất kỳ nào đó so với mật độ/khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ 4°C được gọi là tỉ khối hay tỷ trọng của chất đó.
Trong thực hành, nhiều phép tính đo khối lượng riêng của một chất được thực hiện bằng cách so sánh với nước. Nguyên nhân là do khối lượng riêng của nước được xác định xấp xỉ bằng 1000 kg/m3 và đây là một con số dễ dàng chuyển đổi sang hệ đo lường quốc tế. Ví dụ như tỷ khối của dầu sẽ là 0,8 và tỷ khối của nhôm là 2,7…
Khối lượng riêng của nước còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ là yếu tố điển hình nhất.
Khối lượng riêng của chất rắn
Sau khi đo lường và sử dụng công thức tính khối lượng riêng cho các chất rắn quen thuộc, ta thu được bảng khối lượng riêng như sau:
| 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 xẻ nhóm II, III | 1000 |
| 7 | Gỗ xẻ nhóm IV | 910 |
| 8 | Gỗ xẻ nhóm V | 770 |
| 9 | Gỗ xẻ nhóm VI | 710 |
| 10 | Gỗ xẻ nhóm VII | 670 |
| 11 | Gỗ xẻ nhóm VIII | 550 |
| 12 | Gỗ sến xẻ mới | 770-1280 |
| 13 | Gỗ sến xẻ khô | 690-1030 |
| 14 | Gỗ dán | 600 |
| 15 | Gỗ thông xẻ khô | 480 |
| 16 | Sứ | 2300 |
| 17 | Bạc | 10500 |
| 18 | Vàng | 19031 |
| 19 | Kẽm | 6999 |
| 20 | Đồng | 8900 |
| 21 | Inox 309S/310S/347/316(L) | 7980 |
| 22 | Inox 201 /202/301/302/303/305/321/304(L) | 7930 |
| 23 | Inox 405/410/420 | 7750 |
| 24 | Inox 409/430/434 | 7750 |
| 25 | Thiếc | 7100 |
Phân biệt sự khác nhau với trọng lượng riêng
Khối lượng riêng và trọng lượng riêng là 2 đại lượng xuất hiện rất nhiều trong môn Vật Lý và Hóa học. Chúng có mối quan hệ mật thiết với nhau, tuy nhiên nhiều người nhầm tưởng 2 đại lượng này giống nhau. Nhưng thật sự không phải như vậy, chúng là 2 đại lượng hoàn toàn khác nhau.
Trọng lượng riêng là gì?
Trọng lượng riêng của một mét khối của chất nào đó được gọi là trọng lượng riêng của chất đó. Đơn vị đo trọng lượng riêng theo hệ thống đo lường quốc tế là Niutơn trên mét khối (N/m3). Công thức tính trọng lượng riêng của vật được tính bằng thương số giữa trọng lượng và thể tích như sau: d = P/V.
Trong đó, d là trọng lượng riêng có đơn vị là N/m3, P là trọng lượng đơn vị là N còn V là thể tích có đơn vị là m3.
Sự khác nhau so với trọng lượng riêng là gì?
Trọng lượng riêng chính là trọng lượng của một mét khối vật chất. Trọng lượng riêng khác hoàn toàn với khối lượng riêng. Sự khác nhau thể hiện bởi công thức: Trọng lượng riêng = Khối lượng riêng x 9,81 (Đv đo trọng lượng riêng là N/m³).
Ứng dụng riêng của khối lượng riêng trong thực tiễn
Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật chất vì thế thông qua giá trị này, chúng ta có thể so sánh khối lượng, mức độ nặng nhẹ của vật thể này đối với vật thể khác. Trong công nghiệp cơ khí, khối lượng riêng là một trong những yếu tố rất quan trọng để chọn vật liệu sử dụng.
Trong giao thông vận tải đường thủy hay đường biển, người ta sử dụng công thức tính khối lượng riêng để tính tỷ trọng các thành phần nước như dầu, nhớt . Từ đó đưa ra giải pháp phân bổ chúng cho tàu một cách hợp lý nhất.
Trong kỹ thuật và trong công thức tính khối lượng nhiệt động lực học cho hóa học và vật lý, khối lượng riêng là đại lượng được sử dụng nhiều nhất. Được dùng để đưa ra dự đoán về sự thay đổi của chất khí khi điều kiện thay đổi. Ví dụ như trong trường hợp theo dõi buồng kín có chứa một số lượng phân tử nhất định: Nếu buồng mở rộng khi số lượng phân tử không thay đổi thì mật độ khí sẽ giảm, khối lượng riêng sẽ tăng.
Lời kết
Qua bài viết này hy vọng bạn đã hiểu được Khối lượng riêng là gì? Nắm được công thức tính khối lượng riêng và biết được sự khác nhau giữa khối lượng riêng và trọng lượng riêng. Hãy luyện tập để áp dụng thành thạo công thức để đạt được điểm cao trong môn học nhé.
