Densitet

Densitet
$\rho ={\frac {M}{V}}$
Dimensionera	L −3 M
Enheter
SI	kg/m³
GHS	g/cm³
Anteckningar
skalär

Densitet är en skalär fysisk kvantitet , definierad som förhållandet mellan massan av en kropp och volymen som upptas av denna kropp, eller som en derivata av massan med avseende på volym:

\rho ={\frac {M}{V)),\qquad \rho ={\frac {dm}{dV))

Dessa uttryck är inte likvärdiga och valet beror på vilken densitet som övervägs. Skilja sig:

Medeldensiteten för en kropp är förhållandet mellan en kropps massa och dess volym . I det homogena fallet kallas det helt enkelt kroppens densitet (eller densiteten av det ämne som denna kropp består av); $M/V$
densiteten för en kropp vid en punkt är gränsen för förhållandet mellan massan av en liten del av kroppen ( ), som innehåller denna punkt, och volymen av denna lilla del ( ), när volymen tenderar till noll [1] , eller, kortfattat, . Eftersom vilken kropp som helst på atomnivå är inhomogen, när man går till gränsen, är det nödvändigt att stanna vid den volym som motsvarar den fysiska modellen som används . $\Delta m$ $\Delta V$ ${\displaystyle \lim _{\Delta V\to 0}{\Delta m/\Delta V))$

För en punktmassa är densiteten oändlig. Matematiskt kan det definieras antingen som ett mått eller som en derivata av Radon - Nikodim med avseende på något referensmått.

Den grekiska bokstaven ( rho ) används vanligtvis för att ange täthet (beteckningens ursprung ska anges), ibland används de latinska bokstäverna D och d (från latin densitas "densitet"). Baserat på definitionen av densitet är dess dimension kg/m³ i SI och g/cm³ i CGS- systemet . $\rho$

Begreppet "densitet" i fysiken kan ha en bredare tolkning. Det finns ytdensitet (förhållande mellan massa och area ) och linjär densitet (förhållande mellan massa och längd) applicerade på platta (tvådimensionella) respektive långsträckta (endimensionella) objekt. Dessutom talar de inte bara om massdensiteten, utan också om densiteten av andra storheter, såsom energi, elektrisk laddning. I sådana fall läggs specificerande ord till termen "densitet", säg " linjär laddningstäthet ". "Standard" densitet betyder ovanstående (tredimensionell, kg/m³) massdensitet.

Densitetsformel

Densitet (densitet av en homogen kropp eller genomsnittlig densitet av en inhomogen kropp) hittas med formeln:

\rho ={\frac {M}{V)),

där M är kroppens massa, V är dess volym; formeln är helt enkelt en matematisk representation av definitionen av termen "densitet" som ges ovan.

Vid beräkning av densiteten av gaser under standardförhållanden kan denna formel också skrivas som:

\rho ={\frac {M_{mol}}{V_{mol}}},

där är den molära massan av gasen, är den molära volymen (under standardförhållanden, ungefär lika med 22,4 l / mol). $M_{mol}$ $V_{mol}$

En kropps täthet vid en punkt skrivs som

\rho ={\frac {dm}{dV}},

då beräknas massan av en inhomogen kropp (en kropp med en densitet som beror på koordinaterna) som

M=\int \rho (\mathbf {r} )d^{3}\mathbf {r} =\int \rho (\mathbf {r} )dV=\int dm.

Fallet med lösa och porösa kroppar

Vid lösa och porösa kroppar skiljer man på

sann densitet, bestämd utan att ta hänsyn till tomrum;
bulkdensitet , beräknad som förhållandet mellan massan av ett ämne och hela volymen det upptar.

Den sanna densiteten från bulken (skenbar) erhålls med användning av värdet på porositetskoefficienten - andelen av volymen av tomrum i den upptagna volymen.

Densitet kontra temperatur

Som regel, när temperaturen minskar, ökar densiteten, även om det finns ämnen vars densitet beter sig annorlunda i ett visst temperaturområde, till exempel vatten , brons och gjutjärn . Sålunda har vattnets densitet ett maximalt värde vid 4 °C och minskar både med en ökning och en minskning av temperaturen i förhållande till detta värde.

När aggregationstillståndet ändras ändras ett ämnes densitet abrupt: densiteten ökar under övergången från gasformigt till flytande tillstånd och när en vätska stelnar. Vatten , kisel , vismut och vissa andra ämnen är undantag från denna regel, eftersom deras densitet minskar när de stelnar.

Densitetsområde i naturen

För olika naturföremål varierar tätheten inom ett mycket brett intervall.

Det intergalaktiska mediet har den lägsta densiteten (2·10 −31 -5·10 −31 kg/m³, exklusive mörk materia ) [2] .
Det interstellära mediets densitet är ungefär lika med 10 −23 -10 −21 kg/m³.
Den genomsnittliga tätheten för röda jättar inom deras fotosfärer är mycket mindre än solens - på grund av att deras radie är hundratals gånger större med en jämförbar massa.
Vätgasens densitet (den lättaste gasen) under standardförhållanden är 0,0899 kg/m³.
Densiteten för torr luft under standardförhållanden är 1,293 kg/m³.
En av de tyngsta gaserna, volframhexafluorid , är cirka 10 gånger tyngre än luft (12,9 kg/m³ vid +20 °C)
Flytande väte vid atmosfärstryck och en temperatur på -253 °C har en densitet på 70 kg/m³.
Densiteten av flytande helium vid atmosfärstryck är 130 kg/m³.
Människokroppens genomsnittliga densitet är från 940-990 kg / m³ med ett helt andetag, upp till 1010-1070 kg / m³ med en fullständig utandning.
Densitet av färskvatten vid 4 °C 1000 kg/m³.
Den genomsnittliga densiteten för solen i fotosfären är cirka 1410 kg/m³, cirka 1,4 gånger högre än vattnets densitet.
Granit har en densitet på 2600 kg/m³.
Jordens medeldensitet är 5520 kg/m³.
Järnets densitet är 7874 kg/m³.
Densiteten av metalliskt uran är 19100 kg/m³.
Densiteten av guld är 19320 kg/m³.
Densiteten för neptunium , den tätaste aktiniden , är 20200 kg/m³.
De tätaste ämnena under standardförhållanden är metallerna i platinagruppen från den sjätte perioden ( osmium , iridium , platina ) samt rhenium . De har en densitet på 21000-22700 kg / m³.
Atomkärnornas täthet är ungefär 2·10 17 kg/m³.
Teoretiskt, den övre gränsen för densitet enligt modern[ när? ] till fysiska representationer är detta Planck-densiteten 5,1⋅10 96 kg/m³.

Densitet av astronomiska objekt

Medeldensitet av himlakroppar i solsystemet
(i g/cm³) [3] [4] [5]

Se inlägg för genomsnittliga tätheter av himlakroppar i solsystemet.
Det interplanetära mediet i solsystemet är ganska heterogent och kan förändras över tiden, dess densitet i jordens närhet är ~10 −21 ÷10 −20 kg/m³.
Det interstellära mediets densitet är ~10 −23 ÷10 −21 kg/m³.
Det intergalaktiska mediets densitet är 2×10 −34 ÷5×10 −34 kg/m³.
Den genomsnittliga tätheten för röda jättar är många storleksordningar lägre på grund av att deras radie är hundratals gånger större än solens.
Densitet av vita dvärgar 10 8 ÷10 12 kg/m³
Densiteten för neutronstjärnor är i storleksordningen 10 17 ÷10 18 kg/m³.
Medeldensiteten (i volym under händelsehorisonten ) för ett svart hål beror på dess massa och uttrycks med formeln:

\rho ={\frac {3\,c^{6}}{32\pi M^{2}G^{3}}}.

Medeldensiteten faller omvänt proportionellt mot kvadraten av det svarta hålets massa (ρ~M −2 ). Så om ett svart hål med en massa i storleksordningen av solen har en densitet på cirka 10 19 kg / m³, vilket överstiger kärntätheten (2 × 10 17 kg / m³), då ett supermassivt svart hål med en massa av 10 9 solmassor (förekomsten av sådana svarta hål antas i kvasarer ) har en medeldensitet på cirka 20 kg/m³, vilket är betydligt mindre än vattentätheten (1000 kg/m³).

Densitet av vissa gaser

Gasdensitet , kg/m³ vid NU .

Kväve	1 250	Syre	1,429
Ammoniak	0,771	Krypton	3,743
Argon	1,784	Xenon	5,851
Väte	0,090	Metan	0,717
Vattenånga (100 °C)	0,598	Neon	0,900
Luft	1,293	Radon	9,81
Volframhexafluorid	12.9	Koldioxid	1,977
Helium	0,178	Klor	3,164
Ditian	2,38	Eten	1,260

För att beräkna densiteten för en godtycklig idealgas under godtyckliga förhållanden, kan du använda formeln härledd från den ideala gasekvationen för tillstånd : [6]

\rho ={\frac {pM_{mol}}{RT}}

var:

$sid$ - tryck ,
$M_{mol}$ - molmassa ,
$R$ - universell gaskonstant , lika med ungefär 8,314 J / (mol K)
$T$ är den termodynamiska temperaturen .

Densitet för vissa vätskor

Densitet av vätskor , kg/m³

Bensin	710	Mjölk	1040
Vatten (4°C)	1000	Kvicksilver (0 °C)	13600
Fotogen	820	dietyleter	714
Glycerol	1260	etanol	789
Havsvatten	1030	Terpentin	860
Olivolja	920	Aceton	792
Motor olja	910	Svavelsyra	1835
Olja	550-1050	Flytande väte (−253 °C)	70

Täthet för vissa träslag

Träets densitet , g/cm³

Balsa	0,15	Sibirisk gran	0,39
Sequoia vintergrön	0,41	Gran	0,45
Vide	0,46	Al	0,49
Asp	0,51	Tall	0,52
Lind	0,53	hästkastanj	0,56
Ätbar kastanj	0,59	Cypress	0,60
fågelkörsbär	0,61	Hassel	0,63
Valnöt	0,64	Björk	0,65
Körsbär	0,66	Alm slät	0,66
Lärkträd	0,66	åkerlönn	0,67
Teak	0,67	Bok	0,68
Päron	0,69	Ek	0,69
Svitenii ( mahogny )	0,70	Platan	0,70
Joster ( havtorn )	0,71	Idegran	0,75
Aska	0,75	Plommon	0,80
Lila	0,80	Hagtorn	0,80
Pecannöt (carya)	0,83	Sandelträ	0,90
buxbom	0,96	Ebenholts	1.08
Quebracho	1.21	Lignum vitae	1,28
Kork	0,20

Densitet av vissa metaller

Värdena på metalltätheten kan variera över ett mycket brett intervall: från det lägsta värdet för litium, som är lättare än vatten, till det högsta värdet för osmium, som är tyngre än guld och platina.

Densitet av metaller , kg/m³

Osmium	22610 [7]	Rodium	12410 [8]	Krom	7190 [9]
Iridium	22560 [10]	Palladium	12020 [11]	Germanium	5320 [12]
Plutonium	19840 [13]	Leda	11350 [14]	Aluminium	2700 [15]
Platina	19590 [16]	Silver	10500 [17]	Beryllium	1850 [18]
Guld	19300 [14]	Nickel	8910 [19]	Rubidium	1530 [20]
Uranus	19050 [21]	Kobolt	8860 [22]	Natrium	970 [23]
Tantal	16650 [24]	Koppar	8940 [25]	Cesium	1840 [26]
Merkurius	13530 [27]	Järn	7870 [28]	Kalium	860 [29]
Rutenium	12450 [30]	Mangan	7440 [31]	Litium	530 [32]

Densitetsmätning

För densitetsmätningar används:

Pyknometer - en enhet för att mäta verklig densitet
Olika typer av hydrometrar är vätskedensitetsmätare.
Burik Kachinsky och borr Zaidelman - enheter för att mäta markdensitet.
Vibrationsdensitetsmätare är en anordning för att mäta densiteten av vätskor och gaser under tryck.
Hydrostatisk vägningsmetod .

Osteodensitometri är en procedur för att mäta densiteten hos mänsklig benvävnad.

Se även

Lista över kemiska grundämnen med deras densitet
Specifik gravitation
Specifik gravitation
Relativ densitet
Bulkdensitet
Kondensation
Konsistens ( lat. consistere - består) - ett ämnes tillstånd, graden av mjukhet eller densitet ( hårdhet ) hos något - halvfasta-halvmjuka ämnen (oljor, tvålar, färger, murbruk etc.); till exempel har glycerin en sirapsliknande konsistens.
Consistometer - en anordning för att mäta i godtyckliga fysiska enheter konsistensen av olika kolloidala och geléliknande ämnen, såväl som suspensioner och grovt dispergerade medier, till exempel pastor , liniment , geler , krämer , salvor .
Partikelkoncentration
Lösningskoncentration
laddningstäthet
Kontinuitetsekvation

Anteckningar

↑ Det förstås också att området krymper till en punkt, det vill säga inte bara dess volym tenderar till noll (vilket kan hända inte bara när området krymper till en punkt, utan till exempel till ett segment), utan också dess diameter tenderar till noll (maximal linjär dimension).
↑ Agekyan T. A. . Universums expansion. Modell av universum // Stjärnor, galaxer, metagalax. 3:e uppl. / Ed. A.B. Vasil'eva. — M .: Nauka , 1982. — 416 sid. - S. 249.
↑ Planetariskt faktablad Arkiverat 14 mars 2016. (Engelsk)
↑ Sun Fact Sheet Arkiverad 15 juli 2010 på Wayback Machine
↑ Stern, SA, et al. Pluto-systemet: Inledande resultat från dess utforskning av New Horizons (engelska) // Science : journal. - 2015. - Vol. 350 , nr. 6258 . - s. 249-352 . - doi : 10.1126/science.aad1815 .
↑ MEKANIK. MOLEKYLÄR FYSIK. Läromedel för laborationer nr 1-51, 1-61, 1-71, 1-72 . St Petersburg State Technological University of Plant Polymers (2014). Hämtad 4 januari 2019. Arkiverad från originalet 23 november 2018. (obestämd)
↑ Krebs, 2006 , sid. 158.
↑ Krebs, 2006 , sid. 136.
↑ Krebs, 2006 , sid. 96.
↑ Krebs, 2006 , sid. 160.
↑ Krebs, 2006 , sid. 138.
↑ Krebs, 2006 , sid. 198.
↑ Krebs, 2006 , sid. 319.
↑ 12 Krebs , 2006 , sid. 165.
↑ Krebs, 2006 , sid. 179.
↑ Krebs, 2006 , sid. 163.
↑ Krebs, 2006 , sid. 141.
↑ Krebs, 2006 , sid. 67.
↑ Krebs, 2006 , sid. 108.
↑ Krebs, 2006 , sid. 57.
↑ Krebs, 2006 , sid. 313.
↑ Krebs, 2006 , sid. 105.
↑ Krebs, 2006 , sid. femtio.
↑ Krebs, 2006 , sid. 151.
↑ Krebs, 2006 , sid. 111.
↑ Krebs, 2006 , sid. 60.
↑ Krebs, 2006 , sid. 168.
↑ Krebs, 2006 , sid. 101.
↑ Krebs, 2006 , sid. 54.
↑ Krebs, 2006 , sid. 134.
↑ Krebs, 2006 , sid. 98.
↑ Krebs, 2006 , sid. 47.

Litteratur

Densitet - artikel från Great Soviet Encyclopedia . - M .: "Sovjetisk uppslagsverk", 1975. - T. 20. - S. 49.
Densitet - Encyclopedia of Physics artikel. T. 3, S. 637.
Krebs R.E. Historien och användningen av vår jords kemiska grundämnen: En referensguide. 2:a upplagan . - Westport : Greenwood Publishing Group , 2006. - xxv + 422 sid. - ISBN 0-313-33438-2 .

Länkar

Online interaktiv densitetstabell Arkiverad 29 april 2011 på Wayback Machine (ryska)
Detaljerad tabell över densitetsvärden för vanliga vätskor Arkiverad 5 oktober 2016 på Wayback Machine (ryska)
Lektion om ämnet "Density of Matter" Arkiverad 30 januari 2022 på Wayback Machine

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska stor kines Stor norsk Stor norsk Stor ryss Brockhaus och Efron Britannica (online) Treccani Skrivbord
I bibliografiska kataloger	BNF : 119773882 GND : 4204634-8 J9U : 987007548285805171 LCCN : sh85036848 NDL : 00567732