Hur kan man ta reda på vilket ämne en sak är gjord av?

Inledning

Hur kan man ta reda på vilken metall en sak, till exempel en spik, är gjord av? Detta var något som, med hjälp av en våg, ett mätglas och lite vatten, undersöktes i dagens experiment.

Men först måste man ha klart för sig vad fenomenet densitet är för något. Vad som gör att olika material väger olika är nämligen hur hårt materien är packad. Ett klassisk exempel är materialen bly och bomull, då man behöver väldigt mycket bomull för att uppnå massan 1 kg, medan man behöver mycket mindre bly för att få samma siffra på vågen. Detta beror på att materien är mycket mer tätpackad i bly än vad den är i bomull, och det är det som kallas densitet.

Densitet har beteckningen ρ, mäts i g/cm^3 och kan räknas ut genom att ta ett ämnes massa delat med samma ämnes volym (ρ = m/V). Ett  känt experiment man kan utföra för att ta reda på ett ämnes densitet kallas för Arkimedes princip. Denna grundar sig i att volym- respektive massökningen som sker i ett vattenglas om man lägger i till exempel en sten i är detsamma som stenens volym och massa.

Experiment

I detta experiment skulle det undersökas vilken metall ett antal nitar var gjorda av. Först mättes en viss volym vatten upp och detta vatten vägdes. Nitarna delades upp i fem ungefär lika stora högar och lades i vattnet en hög i taget. Volym- och massökningen mättes efter varje gång en hög nitar hade blivit lagd i vattnet (Se fig. 1).

Fig.1. Experimentuppställning.

Mätresultat och analys

Efter att alla mätvärden var insamlade sammanställdes resultatet i en tabell samt i ett diagram och det gjordes en regressionsanalys. (Se fig.2)

Fig. 2. Tabell och diagram över mätresultaten.

Att volymen är på x-axeln och massan är på y-axeln beror på att man kan likna ekvationen ρ = m/V vid ekvationen för en funktions k-värde (k=x/y). Funktionens lutning är i detta fall ämnets densitet, vilken beskriver hur mycket ämnets massa ökar om dess volym ökar, och visade sig vara ungefär 2,611 g/cm^3. I en tabell över olika metallers densitet kan sedan att den metall som ligger närmast nitarna vad gäller densitet hittas, vilken visade sig var aluminium. Detta borde då vara den metall som nitarna är gjorda av.

Den densitet som detta experiment fick som resultat är dock inte exakt densamma som den densitet som står i tabeller över olika ämnens densitet. Detta kan bero på att volymmätningen inte var så exakt som den kunde ha varit. Men det värde på densiteten som ficks ut ur detta experiment är ändå så pass nära den allmänt kända densiteten på aluminium att den metall som nitarna var gjorda av kan säkerställas.

Slutsats

Alltså; det ämne som en sak är gjord av kan bestämmas om dess densitet är känd. Denna densitet kan enkelt räknas ut om sakens volym och massa finns tillgängliga. I detta experiment skulle den metall som ett par nitar var gjorda av bestämmas, och denna metall visade sig vara aluminium