Что такое средняя плотность материала

Физические свойства строительных материалов

Плотность строительных материалов.

Плотность строительных материалов. Плотность может быть истинной, средней, насыпной, относительной.

Истинная плотностью строительных материалов. Под истинной плотностью строительных материалов. (кг/м куб.) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала без трещин, пор и пустот.

Истинная плотность для основных строительных материалов следующая:

От плотности строительного материала в значительной степени зависят его прочность, теплопроводность и другие свойства. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств и др. Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах.

Средняя плотность для некоторых строительных материалов следующая:

Плотность материала зависит от его пористости и влажности. С увеличением влажности плотность материала увеличивается.

Относительная плотность строительных материалов Это степень заполнения веществом объема материала. Относительную плотность выражают отвлеченным числом или в процентах.

Для рыхлых материалов при расчетах учитывают насыпную объемную массу. Пористость и относительная плотность в значительной степени определяют эксплуатационные качества материалов (прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность). Значение показателя пористости строительных материалов колеблется от О (стекло, сталь) до 90 % (минеральная вата).

Источник

Введение понятия «средняя плотность» при изучении темы «Плотность» в 7-м классе

Разделы: Физика

В курсе физики 7 класса мы при прохождении темы “ Механическое движение” вводим понятие средней скорости, и при определенном полученном навыке решения задач большинство учащихся с расчетами средней скорости справляются. (Только жаль, что часто при решении ребята сталкиваются с громоздким математическим решением, а они пока к этому не готовы)

Через несколько уроков мы приступаем к введению понятий массы и плотности.

Если растворить сахар в воде, то масса раствора строго равна массе сахара и воды.

При любом дроблении и при растворении масса остается одной и той же.

Формулировка закона: При любых изменениях изолированной системы тел или частиц масса этой системы остается неизменной и равна сумме масс составляющих ее частей.

Так как понятие изолированной системы мы пока не вводим, то можно закон сформулировать проще;

Масса тел до взаимодействия равна массе тел после взаимодействия,т. е. остается неизменной

Границы и условия применимости закона можно пока не вводить

Приоритет в открытии закона сохранения массы вещества принадлежит российскому ученому Михаилу Васильевичу Ломоносову и французу Антуану Лавуазье (Antoine Laurent Lavoisier).

Закон был открыт и сформулирован ими независимо друг от друга на основе анализа многочисленных опытных данных.

В 1756 г. М.В.Ломоносов самостоятельно сформулировал философский принцип сохранения материи и движения: “…все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. ”.

Он считал этот закон одним из основных законов природы!

1) Если взять 1 кг манки, 2 кг гречки, 3 кг пшена и все крупы смешать, то получим массу строго 6 кг

m_см = m_манки + m_гречки + m_пшена = 1 кг + 2 кг +3 кг = 6 кг

2) В пассажирский самолет перед началом рейса погрузили 300 кг продуктов. Изменилась ли масса авиалайнера после того, как в полете все продукты были съедены?

Так как заданий на закон сохранения массы в задачниках нет, то можно предложить ребятам дома самим поработать над их составлением. А из лучших работ составить сборник и вклеить в задачник, которым пользуемся на уроке. Я думаю, что многие ребята захотят в этом поучаствовать.

А теперь о понятии плотность.

При введении этой величины в учебниках почему-то не оговаривается, что речь идет о сплошных телах! И хотя в олимпиадных задачах и в некоторых сборниках предлагаются задачи на нахождение средней плотности (или задачи, связанные с этой величиной) на уроках мы о ней не говорим. А ведь несколько уроков назад было введено понятие средней скорости, так почему по аналогии не ввести понятие средней плотности?

Истинная плотность – отношение массы к объему в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот)

Средняя плотность – физическая величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему, включая поры и пустоты.

Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала.

Интересно, что средняя плотность играет очень важное значение для человека. Его плавучесть зависит от средней плотности тканей его тела, плотности воды, вдоха и выдоха. Чем меньше средняя плотность тканей тела, тем лучше его плавучесть. При глубоком вдохе пловец, как правило, обладает положительной плавучестью, при полном выдохе – отрицательной, он тонет. Человек способен изменять свою среднюю плотность, регулируя количество воздуха в легких! При полном вдохе средняя плотность человеческого тела становится меньше плотности воды. При выдохе, когда тело теряет плавучесть, человеку приходится создавать подъемную силу движением рук. Получается, что умение плавать – это умение правильно дышать!

На уроке можно решить следующие задачи:

Какова плотность смеси глицерина и спирта, если объем спирта составляет половину объема смеси?

Как изменится ответ, если масса спирта составляет половину массы смеси?

(Примеры данных задач взяты из сборника “Решение ключевых задач по физике для основной школы. 7-9 классы. Гейндешптейн Л.Э., Кирик Л.А., Гельфгат И.М, там же представлены их подробные решения)

Источник

Средняя плотность материала. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Средняя плотность материала. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и пустотами).

где m₀ – масса материала, V – объем материала в естественном состоянии.

Истинная плотность. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Истинная плотность – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот).

где m – масса материала, V_a – объем материала в абсолютно плотном состоянии.

Насыпная плотность материала. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Насыпная плотность – масса единицы объема материала в свободно насыпанном состоянии (включены межзерновые пустоты).

где m_н – насыпная масса материала, V_н – насыпной объем.

Пустотность. Определение. Вывод расчетной формулы.

Пустотность – доля межзерновых пустот в насыпном объеме материала. Определяется только для сыпучих материалов.

,

где ρ_н – насыпная плотность материала, ρ₀ – средняя плотность материала.

На практике пустотность лежит в пределах 26,5-47,6%.

Пористость. Определение. Расчетные формулы.

Пористость – это доля заполнения объема материала порами. Общая пористость (или просто пористость) (П_о):

Пористость можно выразить и в процентах:

От величины пористости и ее характера зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, теплопроводность, долговечность и др.

Пористость в материале характеризуется как открытыми, так и закрытыми порами. Открытые поры увеличивают водопоглощение и водопроницаемость материала и ухудшают его морозостойкость. Увеличение закрытой пористости за счет открытой увеличивает долговечность материала, снижает его теплопроводность.

Общая пористость складывается из открытой и закрытой: . Открытая пористость численно равна объемному водопоглощению материала (П_отк=В_V). Определив водопоглощение по объему и пористость материала, можно легко вычислить закрытую пористость:

Коэффициент насыщения пор водой – отношение объемного водопоглощения к пористости:

Этот коэффициент изменяется от 0 (все поры в материале замкнуты) до 1 (все поры открыты). Чем больше К_н, тем выше доля открытых пор.

Водопоглощение. Определение. Расчетные формулы. Единицы измерения.

Водопоглощение – свойство материала поглощать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение может быть массовым и объемным:

Массовое водопоглощение– это отношение массы поглощенной материалом воды при стандартных условиях к массе сухого материала в %:

Объемное водопоглощение – это отношение объема поглощенной материалом воды при стандартных условиях к объему материала в сухом состоянии в %:

Соотношение между массовым и объемным водопоглощением:

; B_v=d₀B_m

Влажность. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Влажность – это содержание влаги в материале в данный момент времени. Измеряется в процентах.

или

где m_вл – масса материала в естественном состоянии, m – масса сухого материала.

Понятие долговечности.

Долговечность – свойство материала или изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.

Предельное состояние определяется разрушением изделия, требованиями безопасности или экономическими соображениями. Долговечность строительных изделий измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации. Например, для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности: I – соответствует сроку службы не менее 100 лет, II – 50 лет, III – 20 лет.

Портландцемент. Свойства.

2. Тонкость помола оценивают по остатку на сите №008(не должен превышать 15%)

3. Водопотребность – количество воды в % от массы цемента, которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты (НГ=22-30%).

4. Сроки схватывания – определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы прибора в тесто нормальной густоты, начало схватывание не ранее 45мин, конец схватывания не позднее 10 часов.

5. Активность – показатель предела прочности, получаемой при испытании на осевое сжатие половинок образцов балочек 4*4*16см, изготовленных их цементного раствора состава 1:3 и В/Ц=0,4 в возрасте 28 суток. По активности судят о марке цемента. Марка – величина активности с окружением до нижнего предела с учетом его предела прочности при изгибе (М400, М500, М550, М600). Прочность цемента в Мпа 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Классификация металлов.

1) Черные металлы – сплавы железа с углеродом.

— Сталь (содержание углерода до 2,04%);

— Чугун (содержание углерода 2,14-6,67%)

— Редкие (титан, молибден, вольфрам, цирконий);

— Легкие (алюминий, магний, бериллий);

— Тяжелые (медь, цинк, никель, хром, свинец, олово);

— Благородные (золото, серебро, платина).

В чистом виде металлы из-за недостаточной прочности, твердости, повышенной пластичности применяются редко. Главным образом они используются в виде сплавов с другими металлами и неметаллами. Наибольшее применение в строительстве имеют черные металлы – их стоимость значительно ниже цветных. Однако цветные обладают рядом ценных свойств (высокая прочность, пластичность, коррозионная стойкость, декоративность).

Свойства бетонной смеси.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.

Свойства бетонной смеси:

1) Удобоукладываемость–способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:

а) подвижность (ОК) – характеристика структурной прочности смеси;

б) жесткость (Ж) – показатель динамической вязкости бетонной смеси;

в) связность – характеризуется водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

2) Водоудерживающая способность – вода не должна выделяться на поверхности изделия и на границе с крупными заполнителями;

3) Однородность – обеспечивается оптимальным режимом уплотнения;

4) Тиксотропия – свойство разжижаться при перемешивании и вновь загустевать в спокойном состоянии.

Средняя плотность материала. Определение. Расчетная формула. Единицы измерения.

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и пустотами).

где m₀ – масса материала, V – объем материала в естественном состоянии.

Источник

Плотность вещества

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона

F = ma

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃

Откуда берется масса

Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.

Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.

Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.

Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.

Объем тела

Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.

Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.

Формула объема параллелепипеда

V = a*b*c

А для цилиндра будет справедлива такая формула:

Формула объема цилиндра

V = S*h

S — площадь основания [м^2]

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Формула плотности вещества

р — плотность вещества [кг/м^3]

m — масса вещества [кг]

V — объем вещества [м^3]

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Источник

Истинная и средняя плотность материалов

Истинная плотность – свойство, которое контролируются только при геологической разведке с подземными сетями.

Для горных пород, служащих сырьем при производстве облицовочных материалов, не имеет решающего значения при их оценке. Однако этот показатель позволяет косвенно выявить другие свойства камня, например вычислить его пористость.

Плотность различных материалов

Для определения истинной плотности камня его необходимо получить в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор. Простейший способ заключается в измельчении камня до такой степени, пока каждая его частица не будет иметь внутри себя пор. С этой целью вначале отбирают куски горной породы общей массой не менее 1 кг, тщательно очищают их щеткой от пыли и затем измельчают до крупности менее 5 мм, после чего перемешивают и сокращают пробу примерно до 150 г. Полученную пробу вновь измельчают до крупности менее 1,25 мм, перемешивают и сокращают до 30 г. Оставшуюся пробу вновь измельчают в порошок в фарфоровой ступке, насыпают в стаканчик для взвешивания, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры, после чего отвешивают две навески по 10 г каждая. Каждую навеску насыпают в пикнометр (пикнос – плотный, метрео – измеряю, дословно с греческого «измеритель плотности») и заливают дистиллированной водой, заполняя пикнометр не более чем на половину объема. Затем его ставят на песчаную ванну или в водяную баню и кипятят содержимое в течение 15—20 мин для удаления пузырьков воздуха. После этого пикнометр обтирают насухо, охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированной водой и взвешивают на лабораторных весах. Далее прибор освобождают от содержимого, промывают, наполняют до метки дистиллированной водой и вновь взвешивают.

Для каждого материала стандарты устанавливают значение влажности, при котором вычисляют среднюю плотность, необходимую для расчета пористости, теплопроводности и теплоемкости материалов, определения стоимости их перевозок и расчета прочности конструкций с учетом их собственной массы.

Истинная и средняя плотности широко используемых материалов показаны в табл. 1.

Для определения средней плотности берут пять образцов кубической формы с размером ребра 40—50 мм или цилиндры диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц и высушивают до постоянной массы, после чего взвешивают на настольных (гирных) или циферблатных весах. Затем измеряют размеры кубов или цилиндров камня и вычисляют объемы образцов.

Среднюю плотность каждого образца вычисляют по формуле, приведенной в § 2. Средняя плотность горной породы будет средним арифметическим результатом определения этой характеристики для пяти образцов. Значения средней плотности у наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Среднюю плотность сыпучих (рыхлых) материалов (цемента, извести, песка, гравия, щебня) называют насыпной средней плотностью (прежнее название – насыпная объемная масса). В объем сыпучих материалов включают не только объем пор в самом материале, но и пустот между зернами или кусками материала.

Таблица 1. Плотность материалов в воздушно-сухом состоянии

Примечание. Для сыпучих (рыхлых) материалов: песка, цемента, гравия приведена насыпная средняя плотность.

Источник