§ 23. Плотность вещества

Положим на чаши рычажных весов два цилиндра одинакового размера: один железный, другой алюминиевый. Объёмы у них совпадают, но чаши не уравновешиваются — железный цилиндр перетягивает. Значит, массы этих тел разные. Верно и обратное: если подобрать кусок железа и кусок алюминия одинаковой массы, алюминиевый окажется заметно крупнее. Почему же одинаковые по объёму тела из разных материалов имеют разную массу? На рис. 1 показан этот опыт: слева и справа объёмы равны, а перекос коромысла говорит, что масса железного цилиндра больше.

Ответ подсказывает строение вещества. Любое тело состоит из молекул, а между молекулами есть промежутки. Молекулы разных веществ различаются по массе: молекула ртути примерно в 11 раз тяжелее молекулы воды. Различаются и промежутки — где-то частицы упакованы теснее, где-то свободнее. Поэтому в одинаковом объёме разных веществ помещается разное число молекул, а вместе с ним и разная масса. Чтобы сравнивать вещества по этому признаку числом, а не на глаз, в физике ввели особую величину — плотность.

Определение. Плотность вещества — это физическая величина: масса тела, делённая на его объём. Проще говоря, плотность показывает, какая масса вещества приходится на единицу объёма: на 1 м³ или на 1 см³. Обозначают её греческой буквой ρ («ро»), а записывают так:

ρ = m / V.

Здесь ρ — плотность вещества, m — масса тела, V — объём тела. Словами то же самое: плотность = масса / объём. В СИ массу измеряют в килограммах (кг), объём — в кубических метрах (м³), поэтому единица плотности в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³): килограмм делим на кубический метр и получаем кг/м³.

Запомни: из этого равенства получаются ещё две рабочие формулы. Массу тела находят так:

m = ρ * V,

где m — масса (кг), ρ — плотность вещества (кг/м³), V — объём тела (м³).