РУҚА
Задания № 1, 4 · ОГЭ

Расчет плотности сплава по составу

Как вычислять плотность смеси или сплава по известным массам, объёмам и плотностям компонентов
5 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Чтобы найти плотность сплава, нужно разделить массу всего сплава на его объём. Если известны массы и плотности компонентов, сначала находят их объёмы, а затем складывают массы и объёмы; при известных объёмах сразу складывают массы компонентов.

Основная идея расчёта

Формула плотности сплава опирается на определение плотности: плотность тела равна отношению его массы к объёму. Для сплава или смеси масса складывается из масс компонентов, а объём — из их объёмов, если в условии не сказано об изменении объёма при смешивании.

D
Определение

Плотность сплава — отношение общей массы сплава к общему объёму: \(\rho=\frac{m}{V}\). Здесь \(\rho\) — плотность, \(m\) — масса, \(V\) — объём.

T
Правило сложения

Если сплав состоит из компонентов, его общая масса равна сумме масс компонентов, а общий объём — сумме объёмов компонентов: \(m=m_1+m_2+\ldots\), \(V=V_1+V_2+\ldots\).

\(\rho\)
плотность
кг/м³
\(m\)
масса
кг
\(V\)
объём
м³
\[\rho_{\text{сплава}}=\frac{m_{\text{сплава}}}{V_{\text{сплава}}}\]

Для двух компонентов основная формула имеет вид:

\[\rho=\frac{m_1+m_2}{V_1+V_2}\]

Если плотности компонентов \(\rho_1\) и \(\rho_2\), а их массы \(m_1\) и \(m_2\), то объёмы находятся по формуле \(V=\frac{m}{\rho}\). Поэтому:

\[\rho=\frac{m_1+m_2}{\frac{m_1}{\rho_1}+\frac{m_2}{\rho_2}}\]

Если заданы массы компонентов

Такой способ встречается чаще всего. В условии обычно указаны массы металлов и их плотности. Алгоритм решения следующий:

  1. Перевести все величины в единицы СИ или выбрать согласованные единицы.
  2. Найти объём каждого компонента по формуле \(V_i=\frac{m_i}{\rho_i}\).
  3. Сложить массы: \(m=m_1+m_2\).
  4. Сложить объёмы: \(V=V_1+V_2\).
  5. Вычислить плотность сплава: \(\rho=\frac{m}{V}\).
Удобный приём

Если массы и плотности даны в граммах и \(\text{г/см}^3\), можно не переводить их в килограммы и кубические метры: результат плотности получится в \(\text{г/см}^3\). Главное — использовать одну систему единиц во всём решении.

Массовая доля компонента сама по себе не является его массой. Если дана доля \(w_1\) и масса сплава \(m\), то \(m_1=w_1m\), а масса второго компонента равна \(m_2=(1-w_1)m\). Проценты перед подстановкой превращают в десятичную дробь: \(40\%=0{,}40\).

Проверь себя

Сплав состоит из равных масс двух металлов с плотностями \(2\ \text{г/см}^3\) и \(6\ \text{г/см}^3\). Какой результат ближе всего к плотности сплава?

В микро-проверке правильным является последний вариант: \(\rho=\frac{m+m}{m/2+m/6}=3\ \text{г/см}^3\). Это показывает, что плотность сплава не всегда равна среднему арифметическому плотностей.

Если заданы объёмы компонентов

Когда известны объёмы \(V_1\) и \(V_2\) и плотности компонентов, сначала находят массы: \(m_1=\rho_1V_1\) и \(m_2=\rho_2V_2\). Затем используют определение плотности смеси.

\[\rho=\frac{\rho_1V_1+\rho_2V_2}{V_1+V_2}\]

Эта формула является средним значением плотностей с учётом объёмов. Компонент с большим объёмом сильнее влияет на плотность сплава. Если объёмы равны, плотность сплава равна среднему арифметическому плотностей компонентов.

!
Частые ошибки

1. Нельзя просто складывать плотности: \(\rho\ne\rho_1+\rho_2\). 2. Нельзя всегда брать среднее арифметическое: оно подходит только при равных объёмах. 3. При равных массах объёмы, как правило, не равны. 4. Нельзя складывать массу с объёмом. 5. Нужно проверить единицы: например, \(1\ \text{г/см}^3=1000\ \text{кг/м}^3\).

Разобранный пример: сплав по массам

№
Условие

Сплавили \(200\ \text{г}\) меди плотностью \(8\ \text{г/см}^3\) и \(300\ \text{г}\) алюминия плотностью \(3\ \text{г/см}^3\). Найдите плотность получившегося сплава. Считайте объёмы складывающимися.

Показать решение по шагам Решение
1
Находим объём меди по определению плотности.
\(\displaystyle V_1=\frac{m_1}{\rho_1}=\frac{200}{8}=25\ \text{см}^3\)
2
Находим объём алюминия.
\(\displaystyle V_2=\frac{m_2}{\rho_2}=\frac{300}{3}=100\ \text{см}^3\)
3
Складываем массы компонентов.
\(\displaystyle m=m_1+m_2=200+300=500\ \text{г}\)
4
Складываем объёмы компонентов.
\(\displaystyle V=V_1+V_2=25+100=125\ \text{см}^3\)
5
Делим общую массу на общий объём.
\(\displaystyle \rho=\frac{m}{V}=\frac{500}{125}=4\ \text{г/см}^3\)

Ответ: плотность сплава равна \(4\ \text{г/см}^3\), или \(4000\ \text{кг/м}^3\).

Заметьте: результат \(4\ \text{г/см}^3\) меньше плотности меди и больше плотности алюминия. Это разумная проверка: плотность смеси компонентов без учёта сжатия обычно находится между наименьшей и наибольшей плотностями.

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91910111213141516доля меди по массе, xρ, г/см³плотность сплава
Зависимость плотности сплава меди и алюминия от массовой доли меди.

Проверка ответа и особые случаи

После вычислений полезно выполнить три проверки. Во-первых, единица ответа должна быть единицей плотности. Во-вторых, при положительных массах и объёмах плотность должна быть положительной. В-третьих, для обычного расчёта без изменения объёма плотность должна лежать между плотностями компонентов.

Запомнить

Плотность смеси — это не среднее плотностей «по названию компонентов», а отношение суммарной массы к суммарному объёму. Сначала определите, что дано: массы или объёмы.

В реальных сплавах объём после плавления и затвердевания может немного отличаться от суммы объёмов исходных металлов. В школьных задачах это обычно не учитывают, если отдельно не сказано иначе. Задачи, где подробно выводится формула для жидкостей, разобраны на странице вывода формулы плотности смеси жидкостей.

Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · определение
Как записывается плотность сплава через общую массу и общий объём?
Главное за минуту

Главное

  • Плотность сплава равна \(\rho=\frac{m_{\text{общ}}}{V_{\text{общ}}}\).
  • При заданных массах находят объёмы компонентов по формулам \(V_i=\frac{m_i}{\rho_i}\).
  • При заданных объёмах находят массы по формулам \(m_i=\rho_iV_i\).
  • Общие массу и объём складывают отдельно, а затем делят общую массу на общий объём.
  • Не следует складывать плотности или безусловно брать их среднее арифметическое.
  • Проверяйте единицы, порядок величины и попадание ответа между плотностями компонентов.