质量是衡量一个物体所含物质多少的物理量,而体积是指物体所占空间的大小。一克是质量单位,它通常用来表示物体的轻重程度。一克是18×14074481个C-12原子的质量,一克的重量大约相当于一立方厘米水在室温中的重量。
100毫升是体积单位,它表示一个物体所占据的空间大小。一瓶矿泉水通常为500毫升,这是指矿泉水所占据的空间为500立方厘米。毫升是国际单位制中常用的体积单位,1毫升等于1立方厘米。
质量单位和体积单位本质不同,不能简单划等号。这就好比长度单位和重量单位不能直接进行比较一样。虽然在某些特定情况下,对于水这种物质,在特定的温度和压力下,1毫升水的质量约为1克,此时100毫升水的质量是100克。但对于其他物质,情况就不一样了。
酒精的密度是0.8克/毫升,那么100毫升酒精的质量为80克。而白砂糖(正常粒度)密度是0.87克/毫升,80克白砂糖约91.95毫升。所以,不能一概而论地认为一克等于100毫升。只有在明确了物质的密度以及特定的条件下,才能通过公式质量=体积×密度来进行质量和体积的换算。
质量和体积的转换关键在于物质的密度。密度是物质的一种特性,它反映了单位体积内物质的质量。计算密度的公式为:密度=质量÷体积,也可以变形为质量=密度×体积,体积=质量÷密度。
在实际生活中,密度的应用非常广泛。在农业领域,可用来判断土壤的肥力。
含腐殖质多的土壤肥沃,其密度一般为2.3×10³千克/米³。在选种时,可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种。饱满健壮的种子因密度大而下沉;瘪壳和其他杂草种子由于密度小而浮在水面。
在工业生产上,如淀粉的生产以土豆为原料,一般来说含淀粉多的土豆密度较大,故通过测定土豆的密度可估计淀粉的产量。工厂在铸造金属物之前,需估计熔化多少金属,可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。
在化学实验中,也常常会用到密度进行物质的分离和鉴别。不同密度的溶液混合时,操作顺序要考虑密度。浓硫酸稀释时是将浓硫酸往水里倾倒,并不断搅拌。
在有机化学中,苯的硝化反应,制备混酸时,是将浓硫酸往浓硝酸中倾倒,并不断搅拌。碘水中的碘用苯来萃取时的操作是:先在分液漏斗中加入苯(萃取剂,密度比水小),然后再加入碘水,振荡、静止、分层、分液、分离(苯层从上口倒出,水层从下口倒出);碘水中的碘用四氯化碳来萃取时的操作是:先在分液漏斗中加入碘水(密度比四氯化碳小)。
然后再加入四氯化碳(萃取剂),振荡、静止、分层、分液、分离(水层从上口倒出,四氯化碳层从下口倒出)。
地质勘探队员可根据样品的密度,确定矿藏的种类及其经济价值;农民利用风力扬场,对饱满麦粒、瘪粒、草屑分拣;商业中,鉴别牛奶、酒的浓度通常用液体密度计;
交通工具、航天器材中,选用高强度、低密度的合金材料、玻璃钢等复合材料;产品包装中,采用密度小的泡沫塑料作填充物,达到防震、便于运输、价格低廉等目的。
只有明确了物质的密度,才能准确地进行质量和体积的换算,而密度在实际生活中的应用也非常广泛,对我们的生产和生活有着重要的意义。