Hustota kvapalín – vzorec, jednotky, tabuľka a príklady výpočtov

Hustota kvapalín – vzorec, jednotky, tabuľka a príklady výpočtov

Hustota kvapalín

Hustota kvapaliny je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje, aká veľká hmotnosť kvapaliny pripadá na určitý objem. Inými slovami, hustota nám hovorí, či je kvapalina „ťažšia“ alebo „ľahšia“ pri rovnakom objeme.

Ak porovnáme napríklad rovnaký objem vody, oleja a ortuti, zistíme, že nemajú rovnakú hmotnosť. Olej je ľahší ako voda, preto na nej pláva. Ortuť má naopak oveľa väčšiu hustotu ako voda, preto je pri rovnakom objeme omnoho ťažšia.

Čo vyjadruje hustota kvapaliny?

Hustota kvapaliny vyjadruje vzťah medzi hmotnosťou a objemom kvapaliny. Ak poznáme hmotnosť kvapaliny a jej objem, vieme vypočítať jej hustotu.

Podľa hustoty môžeme často určiť, o aký druh kvapaliny ide. Rôzne kvapaliny majú rôznu hustotu, napríklad voda, morská voda, benzín, nafta, olej alebo ortuť.

Hustota kvapalín ukazuje, prečo olej pláva na vode, med klesá nadol a podľa nameraných hodnôt môžeme určiť, o aký druh kvapaliny ide.

Vzorec na výpočet hustoty

Hustotu označujeme gréckym písmenom ρ – čítame „ró“.

Vzorec:

ρ = m : V

Kde:

• ρ je hustota,
• m je hmotnosť kvapaliny,
• V je objem kvapaliny.

Základnou jednotkou hustoty je kilogram na meter kubický – kg/m³. V praxi sa pri kvapalinách často používa aj jednotka gram na centimeter kubický – g/cm³ alebo kilogram na liter – kg/l.

Užitočné premeny jednotiek

• 1 liter = 1 dm³
• 1 ml = 1 cm³
• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 kg/l = 1000 kg/m³

Hustota rôznych kvapalín

Z tabuľky vidíme, že najmenšiu hustotu má benzín a najväčšiu hustotu má ortuť. Voda má hustotu približne 1 g/cm³, teda 1000 kg/m³.

Hodnoty hustoty môžu byť mierne odlišné podľa teploty, čistoty kvapaliny a jej zloženia. Napríklad morská voda má väčšiu hustotu ako čistá voda, pretože obsahuje rozpustené soli.

Prečo niektoré kvapaliny plávajú na iných?

Ak zmiešame kvapaliny, ktoré sa navzájom nerozpúšťajú, môžu sa usporiadať do vrstiev podľa hustoty.

• Kvapalina s väčšou hustotou klesne nižšie.
• Kvapalina s menšou hustotou zostane vyššie.

Napríklad med má väčšiu hustotu ako voda, preto sa usadí na dne. Olej má menšiu hustotu ako voda, preto pláva na jej povrchu.

Príklad z bežného života

Keď nalejeme olej do vody, olej sa nezmieša s vodou a zostane na hladine. Je to preto, že olej má menšiu hustotu ako voda. Podobný jav môžeme pozorovať aj pri benzíne alebo nafte, ktoré majú menšiu hustotu ako voda.

Ako môžeme hustotu kvapaliny zistiť?

Hustotu kvapaliny môžeme zistiť meraním hmotnosti a objemu.

Postup merania

• Najprv odvážime prázdnu nádobu.
• Do nádoby nalejeme určitý objem kvapaliny.
• Odvážime nádobu s kvapalinou.
• Od celkovej hmotnosti odpočítame hmotnosť prázdnej nádoby.
• Získame hmotnosť samotnej kvapaliny.
• Hustotu vypočítame podľa vzorca ρ = m : V.

Riešená úloha

Zadanie: Zistite, o akú kvapalinu ide, ak jej hmotnosť je 1,7 kg a objem 2 litre.

Riešenie:

m = 1,7 kg

V = 2 l

ρ = m : V

ρ = 1,7 : 2

ρ = 0,85 kg/l

Keďže platí, že 0,85 kg/l = 850 kg/m³, porovnáme výsledok s tabuľkou.

Hustotu 850 kg/m³ má nafta.

Odpoveď: Kvapalina je pravdepodobne nafta.

Jednoduchý pokus pre žiakov

Vrstvenie kvapalín podľa hustoty

Na pokuse môžeme ukázať, že kvapaliny s rôznou hustotou sa môžu usporiadať do vrstiev.

Pomôcky:

• priehľadný pohár alebo odmerný valec,
• med alebo sirup,
• voda,
• olej,
• potravinárske farbivo,
• lyžička alebo pipeta.

Postup:

• Na dno pohára nalejeme med alebo sirup.
• Opatrne pridáme zafarbenú vodu.
• Nakoniec pomaly nalejeme olej.
• Sledujeme, ako sa kvapaliny usporiadajú do vrstiev.

Vysvetlenie: Najhustejšia kvapalina zostane dole a najmenej hustá kvapalina bude hore. Preto sa med usadí naspodku, voda zostane v strede a olej bude plávať na vrchu.

Hustota a plávanie telies

Hustota kvapaliny súvisí aj s tým, či teleso v kvapaline pláva alebo sa potopí.

• Ak má teleso menšiu hustotu ako kvapalina, bude plávať.
• Ak má teleso väčšiu hustotu ako kvapalina, potopí sa.
• Ak má teleso približne rovnakú hustotu ako kvapalina, môže sa v nej vznášať.

Preto drevo často pláva na vode, zatiaľ čo kovový predmet sa vo vode zvyčajne potopí.

Najčastejšie chyby pri výpočtoch

• Žiaci zabudnú premeniť litre na správnu jednotku objemu.
• Pri meraní neodpočítajú hmotnosť prázdnej nádoby.
• Zamenia si hmotnosť a hustotu.
• Pri porovnávaní s tabuľkou si nevšimnú, či je hustota uvedená v g/cm³ alebo kg/m³.
• Zabudnú, že hustota kvapaliny sa môže mierne meniť s teplotou.

Zapamätaj si:

• Hustota vyjadruje, aká hmotnosť pripadá na určitý objem látky.
• Hustotu vypočítame podľa vzorca ρ = m : V.
• Kvapaliny s väčšou hustotou sa nachádzajú nižšie.
• Kvapaliny s menšou hustotou plávajú vyššie.
• Podľa hustoty môžeme približne určiť druh kvapaliny.

Otázky na zopakovanie

• Čo vyjadruje hustota kvapaliny?
• Aký vzorec používame na výpočet hustoty?
• Aké jednotky hustoty poznáme?
• Prečo olej pláva na vode?
• Ktorá kvapalina má väčšiu hustotu – voda alebo morská voda?
• Prečo med klesne pod vodu?
• Ako by sme v škole zistili hustotu neznámej kvapaliny?
• Ak má kvapalina hustotu 850 kg/m³, o akú kvapalinu môže ísť?