Khối lượng riêng là gì? Công thức tính khối lượng riêng và hướng dẫn giải bài tập chi tiết

Bạn đang tìm hiểu về công thức tính khối lượng riêng của một chất? Bạn muốn nắm vững cách áp dụng công thức này trong hóa học? Bài viết sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm, công thức tính khối lượng riêng và cách giải bài tập chi tiết.

Khối lượng riêng là gì?

Khối lượng riêng là một đặc tính vật lý quan trọng của mỗi chất liệu, phản ánh lượng chất có trong mỗi đơn vị thể tích của chất đó. Cụ thể, khối lượng riêng là tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích của một vật chất. Tùy thuộc vào chất liệu và điều kiện nhiệt động, khối lượng riêng có thể thay đổi, do đó mỗi chất sẽ có khối lượng riêng đặc trưng giúp chúng ta phân biệt được các chất với nhau.

Tại sao cần phải tính khối lượng riêng?

Việc tính toán và xác định chính xác khối lượng riêng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và nghiên cứu:

• Trong công nghiệp: Việc so sánh khối lượng riêng của các vật liệu khác nhau giúp đánh giá độ đặc, độ xốp và tính thích hợp của chúng. Ví dụ, trong ngành chế tạo máy bay, cần chọn các vật liệu vừa nhẹ vừa đảm bảo độ bền cao. Vì vậy, việc tính toán khối lượng riêng của các hợp kim là cực kỳ quan trọng.
• Trong xây dựng: Khối lượng riêng giúp xác định tải trọng của các vật liệu xây dựng, từ đó đưa ra được đánh giá chính xác về khả năng chịu lực của công trình.
• Trong hóa học: Khối lượng riêng giúp phân tích các thành phần trong một hỗn hợp chất, từ đó xác định được tỷ lệ các chất có trong đó.
• Trong địa chất: Việc xác định khối lượng riêng giúp nhận diện loại đá, khoáng vật và các cấu trúc địa chất.

Công thức tính khối lượng riêng

Chắc hẳn bạn đã từng tự hỏi tại sao một khối sắt lại nặng hơn một khối gỗ cùng kích thước. Để giải thích điều này, ta cần hiểu về khối lượng riêng. Sau đây là công thức tính khối lượng riêng trong hóa học:

Công thức tính khối lượng riêng: D=m/V

Trong đó:

• D: Khối lượng riêng (thường được đo bằng kg/m³ hoặc g/cm³).
• m: Khối lượng của một vật (đơn vị được tính bằng kg).
• V: Thể tích của vật (đơn vị là m³).

Lưu ý:

• Đối với các chất đồng chất: Khối lượng riêng của các chất đồng chất là không đổi tại mọi điểm trong vật, do đó có thể tính khối lượng riêng trung bình cho toàn bộ vật thể.
• Đơn vị: Sự khác biệt về đơn vị trong quá trình tính toán có thể gây ra sai số đáng kể, làm giảm độ chính xác của kết quả.

Công thức tính khối lượng riêng trung bình

Khối lượng riêng trung bình của một vật cho thấy lượng chất có trong mỗi đơn vị thể tích của vật đó. Để tính khối lượng riêng trung bình, ta sử dụng công thức sau:

• Công thức: ρ=m/V

Trong đó:

• ρ: Khối lượng riêng trung bình (đơn vị là kg/m³ hoặc g/cm³).
• m: Khối lượng tổng cộng của vật (đơn vị là kg).
• V: Thể tích tổng cộng của vật (đơn vị là m³).

Với công thức này, bạn có thể tính được khối lượng riêng của các vật thể có thể tích không đồng đều hoặc có các thành phần khác nhau.

Bảng khối lượng riêng chi tiết

Bên cạnh việc hiểu rõ công thức tính khối lượng riêng, bảng tổng hợp dưới đây sẽ giúp bạn khám phá sự đa dạng về khối lượng riêng trong tự nhiên và các vật liệu nhân tạo.

Khối lượng riêng của nước

Các chất lỏng khác

Khối lượng riêng của chất rắn

Khối lượng riêng của chất khí

Khối lượng riêng là một đặc tính quan trọng của chất khí, phản ánh mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích của chất khí đó. Khác với các chất rắn và lỏng, khối lượng riêng của chất khí thường thấp hơn nhiều và có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Mật độ không khí:

• Khối lượng riêng không khí ở 0 độ C là 1,29 kg/m³.
• Khối lượng riêng không khí ở 100 độ C là 1,85 kg/m³.

Hướng dẫn cách xác định khối lượng riêng của một chất

Ngoài các công thức tính khối lượng riêng đã nêu, FPT Shop sẽ cung cấp thêm các phương pháp đơn giản để xác định khối lượng riêng qua các thí nghiệm.

Sử dụng tỷ trọng kế

Tỷ trọng kế là dụng cụ dùng để so sánh độ nặng nhẹ của các chất lỏng khác nhau. Nó được làm từ thủy tinh, với một phần được làm đặc để tạo ra trọng lực cần thiết giúp tỷ trọng kế giữ thẳng đứng khi đặt trong chất lỏng. Tỷ trọng kế có thang chia độ rõ ràng, giúp đo khối lượng riêng của chất lỏng một cách dễ dàng và chính xác, giống như sử dụng thước đo chiều dài.

Sử dụng lực kế

Lực kế là dụng cụ dùng để đo lực tác động lên một vật. Có hai loại lực kế chính: 

• Lực kế cơ học (nguyên lý biến dạng của lò xo).
• Lực kế kỹ thuật số (Để đo lực cần sử dụng cảm biến điện tử).

Lực kế có mặt trong nhiều lĩnh vực, từ phòng thí nghiệm đến các nhà máy, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiến độ công việc. Lực kế kỹ thuật số ngày càng được ưa chuộng nhờ độ chính xác cao, khả năng đo nhiều loại lực và tính năng tự động hóa.

Để có thể xác định khối lượng riêng của một vật bằng lực kế bạn có thể thực hiện như sau:

• Đo trọng lượng: Treo vật vào lực kế và ghi lại chỉ số của lực kế. Trọng lượng (P) của vật được đo chính là chỉ số này.
• Đo thể tích: Để xác định thể tích (V) của vật, có thể dùng bình chia độ hoặc áp dụng các phương pháp khác.
• Áp dụng công thức: m=P/g. Trong đó, g là gia tốc trọng trường (thường lấy khoảng 10 m/s²).
• Tính khối lượng riêng: D=m/V.

Với các phương pháp trên, bạn có thể xác định được khối lượng riêng của các vật chất một cách chính xác.

Bài tập ứng dụng

Bài tập 1: Một khối gỗ nặng 156g và có thể tích 200cm³. Bạn hãy tính khối lượng riêng của gỗ và xác định loại gỗ đó là gỗ gì. Biết rằng khối lượng riêng của gỗ sồi là 700kg/m³ và gỗ thông là 800kg/m³.

Công thức tính khối lượng riêng:

• D=m/V

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị:

• 156g = 0,156kg
• 200cm³ = 0,0002m³

Bước 2: Áp dụng công thức tính: D = m/V 

• Ta sẽ có: 0,156kg / 0,0002m³ = 780kg/m³

Bước 3: Từ kết quả trên ta so sánh kết quả với khối lượng riêng của các loại gỗ:  700kg/m3 <780kg/m3 <800kg/m3

Kết luận: Khối gỗ này có khối lượng riêng gần với gỗ thông hơn.

Bài tập 2: Một quả cầu đồng có thể tích 250 cm³. Với khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m³, tính:

• Khối lượng quả cầu.
• Trọng lượng quả cầu.

Lời giải:

Bước 1: Đổi đơn vị:

• 250cm³ = 0,00025m³

Bước 2: Áp dụng công thức tính khối lượng:

• m = D.V, ta có 8900kg/m³ x 0,00025m³ = 2,225kg

Bước 3: Tính trọng lượng của quả cầu:

• P = 10.m = 10 x 2,225kg = 22,25N

Kết luận:

• Khối lượng quả cầu đồng là 2,225 kg.
• Trọng lượng quả cầu đồng là 22,25 N.

So sánh trọng lượng riêng và khối lượng riêng

Cùng tìm hiểu sự khác biệt giữa trọng lượng riêng và khối lượng riêng qua bảng so sánh sau đây:

Lời kết

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về khối lượng riêng và cách tính toán nó trong các bài tập. Từ đây, bạn có thể áp dụng công thức tính khối lượng riêng một cách chính xác và hiệu quả trong các bài toán hóa học hoặc các lĩnh vực liên quan.

Học tập sẽ trở nên dễ dàng hơn với những chiếc laptop từ FPT Shop. Với bộ vi xử lý mạnh mẽ, dung lượng RAM lớn và ổ cứng SSD tốc độ cao, bạn sẽ dễ dàng sử dụng các phần mềm tính toán, soạn thảo văn bản, hay tìm kiếm tài liệu tham khảo nhanh chóng và hiệu quả.

Chọn ngay laptop HP giá cực tốt tại đây:

• Laptop HP.

Xem thêm:

• Bảng tính tan trong hóa học: Ý nghĩa, cách đọc, ứng dụng và các quy tắc ghi nhớ quan trọng
• 1g bằng bao nhiêu ml? Tìm hiểu những ứng dụng của cách quy đổi này trong đời sống hàng ngày