Объем и плотность тел

Как вам уже известно, любое тело занимает в природе определенное место, то есть имеет объем. Тело прямоугольной формы имеет объем, равный произведению его длины, ширины и высоты. Однако твердые тела неживой природы обычно имеют неправильную форму, и объемы таких тел узнают по вытесняемым ими объемам воды. Если камешек, опущенный в мензурку с водой, вытесняет 5 см3 воды, то его объем равен 5 см3. Объем камня большого размера можно узнать путем его взвешивания и разделения его веса на вес 1 см3 отколотого от него камешка.

Воздух занимает место (имеет объем)
Воздух занимает место (имеет объем)
Определение объема и массы тела
Определение объема тела неправильной формы путем вытеснения им воды (1); Cравнение масс тел одинаковой формы (2)

Объем жидких тел измеряют с помощью специальных сосудов с делениями. Для бытовых нужд выпускают стеклянные или иные емкости, вместимостью 0,5 л, 1 л, 2 л и более. Объем 1 л равен 1 дм3 или 1000 см3. Большие объемы жидкостей, например воды в водоемах, измеряют в кубометрах или в кубических километрах.

Об объеме газообразных тел судят по вместимости сосудов или пустот, которые они занимают полностью.

Тела разных видов при одинаковых объемах имеют разную массу. Например, 1 см3 мрамора тяжелее 1 см3 мела. Связано это с тем, что частицы мрамора находятся между собой на более близком расстоянии, чем частицы мела, и, значит, во взятом объеме мрамора вещества больше, чем в таком же объеме мела.

Отношение массы тела к его объему, или количество вещества в единице объема, называют плотностью тела. За единицу плотности тел принята плотность чистой воды при температуре +4°С, один кубический сантиметр которой имеет массу, равную 1 г.

Плотность тела узнают делением его массы на его же объем. Измеряется плотность тела в граммах на кубический сантиметр (г/cм3), в килограммах на кубический метр (кг/м3). Так, зная, что 1 см3 воды имеет массу 1 г, определим ее плотность: 1 г : 1 см3 = 1 г/cм3 (один грамм на один кубический сантиметр).

Объем и плотность тела изменяются при нагревании и охлаждении, при механических воздействиях. При нагревании тело расширяется, то есть объем его увеличивается, но масса не изменяется. При увеличении объема тела на каждую его часть приходится меньше вещества, плотность тела уменьшается. При охлаждении объем тела уменьшается, а его плотность увеличивается — на каждую часть объема приходится больше вещества.

Изменение объема воды при нагревании и охлаждении
Изменение объема воды при нагревании (1) и охлаждении (2)

Некоторые живые тела могут изменять свою плотность. Многие рыбы, например, имеют плавательный пузырь, наполненный смесью газов. При расширении этого органа объем тела рыбы увеличивается, что ведет к уменьшению общей плотности тела, и рыба легко всплывает к поверхности воды.

Плавательный пузырь у рыбы, каракатица
Плавательный пузырь у рыбы (1), каракатица (2)

Рыбы ежи, живущие в тропических морях, имеют воздушные мешки — выросты желудка. В моменты опасности они устремляются к поверхности воды, заглатывают воздух, быстро увеличиваются в объеме и, превращаясь в колючие шары, становятся недоступными для хищных рыб. У моллюска каракатицы газом наполняются пространства между слоистыми остатками раковин. Увеличивая количество газа в этих пространствах, животное повышает свою плавучесть, а уменьшая его, оно облегчает погружение тела в глубь водоема.

Воздух, поступающий в воздушные мешки при дыхании птицы во время полета, сильно уменьшает плотность ее тела, облегчает передвижение в воздушной среде.