물체는 용액에 따라서 가라 앉고 뜨는 것이 결정 됩니다. 그것은 물질마다 밀도가 다르기 때문입니다. 밀도는 같은 무게일 때 부피가 어느정도 인가에 따라 달라집니다. 밀도는 단위 부피당 질량을 나타내는 값입니다. 부피가 일정할 때 한 물체의 밀도가 클수록 그 물체의 질량은 큽니다. 한 물체의 평균 밀도는 그 전체 질량을 그 전체 부피로 나눈 것과 같습니다. 더 조밀한 물체 같은 질량의 덜 조밀한 물질 보다 부피가 적을 것입니다.
고체, 액체, 기체 물질의 밀도를 구하는 방법
밀도 구하는 식
밀도를 구하는 식은 다음과 같습니다. 밀도의 SI단위는 킬로그램 매 세제곱미터 (kg/m3) p= m/v 입니다. ρ는 물체의 밀도 (킬로그램 매 세제곱미터) m는 물체의 전체 질량 (킬로그램) V는 물체의 전체 부피 (세제곱미터) 입니다.
고체의 밀도
고체의 밀도를 구하기 위해서는 우선 고체의 부피를 알아야 합니다. 고체에는 규칙적인 것과 불규칙적인 것이 있습니다. 규칙적인 모양의 고체는 사방의 길이를 재어서 부피를 구하면 되지만 불규칙한 모양의 고체는 부피를 재기에 어려움이 있습니다. 따라서 고체의 모양이 불규칙한 경우 고체를 물에 넣고 가라 앉았을 때 늘어난 양만큼 물이 고체 부피가 됩니다. 그리고 그 부피를 가지고 고체 질량을 나누어지면 구하고자 하는 고체의 밀도가 나오는 것입니다.
액체의 밀도
기름과 물은 밀도에서 큰 차이가 있습니다. 그래서 기름과 물은 서로 섞이지 않고 기름이 물위에 뜨게 되는 것입니다. 같은 양의 기름과 물의 무게를 재어 보시면 기름이 훨씬 가벼운 것을 쉽게 알 수 있습니다. 기름이 물보다 밀도가 낮기 때문입니다. 그렇다면 액체의 밀도를 어떻게 될 수 있을까요. 밀도를 구하고자 하는 액체의 질량을 윗 접시 저울로 잽니다. 이때 기름을 넣은 비커의 질량에서 빈 비커의 질량을 빼면 기름의 질량을 잴수가 있습니다. 그리고 메스실린더로 부표를 재고 질량을 부피로 나누면 액체 밀도가 나오게 되는 것입니다.
기체의 밀도
기체는 대부분 눈에 보이지 않습니다. 그리고 기체의 밀도는 매우 작고 온도나 압력에서 쉽게 변하게 되므로 측정 하기가 어려움 점이 있습니다. 따라서 기체의 밀도는 이미 구해 놓은 밀도표를 이용하는 것이 편리 합니다. 공기를 넣는 통의 질량에서 빈통의 질량을 빼면 통에 놓은 공기의 질량을 알 수 있습니다. 그리고 공기가 들어 있는 통을 수저에 넣어서 메스 실린더 속으로 공기를 내보내면 공기의 부피를 잴 수 있습니다. 이렇게 측정한 공기의 질량을 부피로 나누어 주면 공기의 밀도를 구할 수 있습니다.
기체 분자 운동론
기체분자운동론은 화학 교과서에도 자주 등장하고 있습니다. 특히 물리학적인 의미 역시 대단한 부분이 있습니다. 기존의 뉴턴역학 체제로는 설명이 불가능했던 기체분자의 무작위적 운동을 통계학을 이용해 기술함으로써 기체분자에 가해지는 힘과 에너지에 대해 알 수 있습니다. 통계를 이용한 물리적 기술이 이루어질 수 있게 도와주었습니다. 기체분자의 운동이 온도와 관련있다는 결론은 후에 열역학의 분석에 많은 도움이 되었으며 공학적으로도 다양한 열기관들이 발명되게 되었습니다.
고체, 액체, 기체 물질의 밀도를 구하는 방법 마무리
일반적으로 밀도는 압력이나 온도가 바뀜에 따라 바뀌고 압력이 증가하면 무조건 물질의 밀도가 증가하며 온도가 증가하면 보통 밀도가 낮아지지만, 어느 정도 예외가 존재하게 됩니다. 물의 밀도는 녹는점 0 °C에서 4 °C 사이에서 증가하게 됩니다. 비슷한 모습이 낮은 온도의 규소에서 발견되며 보통의 경우에는 고체 > 액체 > 기체 순으로 밀도가 큽니다. 그러나 물은 액체 > 고체 > 기체 순으로 밀도가 큰 형태를 이루고 있습니다.
보통의 경우에는 고체 상태의 물질은 분자들이 매우 빽빽하게 모여 있는 상태이므로 밀도가 크며 액체 상태의 물질은 고체 상태에 비해 분자간의 거리가 멀기 때문에 좀 더 큰 부피를 차지하게 됩니다. 또한 고체보다 작은 밀도를 갖게 됩니다. 기체 상태의 물질은 분자간의 거리가 매우 멀어 같은 수의 분자에 대해 차지하는 부피가 고체나 액체에 비해 훨씬 크고 밀도가 매우 작은 편입니다.