Densitate

Densitate
$\rho ={\frac {M}{V}}$
Dimensiune	L -3 M
Unități
SI	kg/m³
GHS	g/cm³
Note
scalar

Densitatea este o mărime fizică scalară , definită ca raportul dintre masa unui corp și volumul ocupat de acest corp, sau ca derivată a masei în raport cu volumul:

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

Aceste expresii nu sunt echivalente, iar alegerea depinde de ce densitate este luată în considerare. Diferă:

Densitatea medie a unui corp este raportul dintre masa unui corp și volumul său . În cazul omogen, se numește pur și simplu densitatea corpului (sau densitatea substanței din care este compus acest corp); $M/V$
densitatea unui corp într-un punct este limita raportului dintre masa unei părți mici a corpului ( ), care conține acest punct, și volumul acestei părți mici ( ), când volumul tinde spre zero [1] , sau, pe scurt, . Întrucât la nivel atomic orice corp este neomogen, la trecerea la limită este necesar să se oprească la volumul corespunzător modelului fizic utilizat . $\Delta m$ $\Delta V$ $\lim _{\Delta V\to 0}{\Delta m/\Delta V)$

Pentru o masă punctiformă , densitatea este infinită. Din punct de vedere matematic, poate fi definit fie ca o măsură , fie ca o derivată a lui Radon - Nikodim cu privire la o măsură de referință.

Litera greacă ( rho ) este de obicei folosită pentru a indica densitatea (de precizat originea denumirii), uneori sunt folosite literele latine D și d (din latină densitas „densitate”). Pe baza definiției densității, dimensiunea acesteia este kg/m³ în SI și g/cm³ în sistemul CGS . $\rho$

Conceptul de „densitate” în fizică poate avea o interpretare mai largă. Există densitate de suprafață (raportul dintre masă și suprafață ) și densitate liniară (raportul dintre masă și lungime) aplicate, respectiv, obiectelor plate (bidimensionale) și alungite (unidimensionale). În plus, ele vorbesc nu numai despre densitatea masei, ci și despre densitatea altor cantități, cum ar fi energia, sarcina electrică. În astfel de cazuri, la termenul „densitate” se adaugă cuvinte de specificare, să spunem „ densitate de sarcină liniară ”. Densitatea „implicit” înseamnă densitatea de masă de mai sus (tridimensională, kg/m³).

Formula de densitate

Densitatea (densitatea unui corp omogen sau densitatea medie a unui corp neomogen) se găsește prin formula:

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

unde M este masa corpului, V este volumul acestuia; formula este pur și simplu o reprezentare matematică a definiției termenului „densitate” dată mai sus.

Când se calculează densitatea gazelor în condiții standard, această formulă poate fi scrisă și ca:

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

unde este masa molară a gazului, este volumul molar (în condiții standard, aproximativ egal cu 22,4 l/mol). $M_{mol}$ $V_{mol}$

Densitatea unui corp într-un punct se scrie ca

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

atunci masa unui corp neomogen (un corp cu o densitate dependentă de coordonate) se calculează ca

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

Cazul corpurilor libere și poroase

În cazul corpurilor libere și poroase, se face o distincție între

densitatea adevărată, determinată fără a ține cont de goluri;
densitatea în vrac , calculată ca raportul dintre masa unei substanțe și întregul volum pe care îl ocupă.

Densitatea adevărată din vrac (aparent) se obține folosind valoarea coeficientului de porozitate - fracția din volumul golurilor din volumul ocupat.

Densitatea față de temperatură

De regulă, pe măsură ce temperatura scade, densitatea crește, deși există substanțe a căror densitate se comportă diferit într-un anumit interval de temperatură, de exemplu, apa , bronzul și fonta . Astfel, densitatea apei are o valoare maxima la 4 °C si scade atat cu cresterea cat si cu scaderea temperaturii fata de aceasta valoare.

Când starea de agregare se modifică, densitatea unei substanțe se modifică brusc: densitatea crește în timpul trecerii de la starea gazoasă la starea lichidă și când un lichid se solidifică. Apa , siliciul , bismutul și unele alte substanțe sunt excepții de la această regulă, deoarece densitatea lor scade pe măsură ce se solidifică.

Interval de densitate în natură

Pentru diverse obiecte naturale, densitatea variază într-o gamă foarte largă.

Mediul intergalactic are cea mai mică densitate (2·10 −31 -5·10 −31 kg/m³, excluzând materia întunecată ) [2] .
Densitatea mediului interstelar este aproximativ egală cu 10 −23 -10 −21 kg/m³.
Densitatea medie a giganților roșii în fotosferele lor este mult mai mică decât cea a Soarelui - datorită faptului că raza lor este de sute de ori mai mare cu o masă comparabilă.
Densitatea hidrogenului gazos (cel mai ușor gaz) în condiții standard este de 0,0899 kg/m³.
Densitatea aerului uscat în condiții standard este de 1,293 kg/m³.
Unul dintre cele mai grele gaze, hexafluorura de wolfram , este de aproximativ 10 ori mai greu decât aerul (12,9 kg/m³ la +20 °C)
Hidrogenul lichid la presiunea atmosferică și o temperatură de -253 °C are o densitate de 70 kg/m³.
Densitatea heliului lichid la presiunea atmosferică este de 130 kg/m³.
Densitatea medie a corpului uman este de la 940-990 kg/m³ cu o respirație plină, până la 1010-1070 kg/m³ cu o expirație completă.
Densitatea apei proaspete la 4 °C 1000 kg/m³.
Densitatea medie a Soarelui în fotosferă este de aproximativ 1410 kg/m³, de aproximativ 1,4 ori mai mare decât densitatea apei.
Granitul are o densitate de 2600 kg/m³.
Densitatea medie a Pământului este de 5520 kg/m³.
Densitatea fierului este de 7874 kg/m³.
Densitatea uraniului metalic este de 19100 kg/m³.
Densitatea aurului este de 19320 kg/m³.
Densitatea neptuniului , cea mai densă actinidă , este de 20200 kg/m³.
Cele mai dense substanțe în condiții standard sunt metalele din grupa platinei din perioada a șasea ( osmiu , iridiu , platină ) , precum și reniul . Au o densitate de 21000-22700 kg/m³.
Densitatea nucleelor atomice este de aproximativ 2·10 17 kg/m³.
Teoretic, limita superioară a densității conform modernului[ când? ] la reprezentările fizice, aceasta este densitatea Planck 5,1⋅10 96 kg/m³.

Densitățile obiectelor astronomice

Densitatea medie a corpurilor cerești din
sistemul solar (în g/cm³) [3] [4] [5]

Consultați insertul pentru densitățile medii ale corpurilor cerești din Sistemul Solar.
Mediul interplanetar din sistemul solar este destul de eterogen și se poate modifica în timp, densitatea sa în vecinătatea Pământului este de ~10 −21 ÷10 −20 kg/m³.
Densitatea mediului interstelar este de ~10 −23 ÷10 −21 kg/m³.
Densitatea mediului intergalactic este de 2×10 −34 ÷5×10 −34 kg/m³.
Densitatea medie a giganților roșii este cu multe ordine de mărime mai mică datorită faptului că raza lor este de sute de ori mai mare decât cea a Soarelui.
Densitatea piticelor albe 10 8 ÷10 12 kg/m³
Densitatea stelelor neutronice este de ordinul 10 17 ÷ 10 18 kg/m³.
Densitatea medie (ca volum sub orizontul evenimentelor ) a unei găuri negre depinde de masa acesteia și este exprimată prin formula:

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

Densitatea medie scade invers proporțional cu pătratul masei găurii negre (ρ~M −2 ). Deci, dacă o gaură neagră cu o masă de ordinul soarelui are o densitate de aproximativ 10 19 kg / m³, care depășește densitatea nucleară (2 × 10 17 kg / m³), atunci o gaură neagră supermasivă cu o masă de 10 9 mase solare (existența unor astfel de găuri negre se presupune în quasari ) are o densitate medie de aproximativ 20 kg/m³, care este semnificativ mai mică decât densitatea apei (1000 kg/m³).

Densitățile unor gaze

Densitatea gazelor , kg/m³ la NU .

Azot	1.250	Oxigen	1.429
Amoniac	0,771	Krypton	3.743
Argon	1.784	Xenon	5.851
Hidrogen	0,090	Metan	0,717
Vapori de apă (100 °C)	0,598	Neon	0,900
Aer	1.293	Radon	9,81
Hexafluorura de wolfram	12.9	Dioxid de carbon	1.977
Heliu	0,178	Clor	3.164
Ditian	2.38	Etilenă	1.260

Pentru a calcula densitatea unui gaz ideal arbitrar în condiții arbitrare, puteți utiliza formula derivată din ecuația de stare a gazului ideal : [6]

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

Unde:

$p$ - presiune ,
$M_{mol}$ - masa molara ,
$R$ - constanta universală a gazului , egală cu aproximativ 8,314 J/(mol K)
$T$ este temperatura termodinamică .

Densitățile unor lichide

Densitatea lichidelor , kg/m³

Benzină	710	Lapte	1040
Apă (4°C)	1000	Mercur (0 °C)	13600
Kerosenul	820	dietil eter	714
Glicerol	1260	etanol	789
Apa de mare	1030	Terebentină	860
Ulei de masline	920	Acetonă	792
Ulei de motor	910	Acid sulfuric	1835
Ulei	550-1050	Hidrogen lichid (−253 °C)	70

Densitatea unor tipuri de lemn

Densitatea lemnului , g/cm³

Balsa	0,15	brad siberian	0,39
Sequoia veșnic verde	0,41	molid	0,45
Salcie	0,46	Arin	0,49
Aspen	0,51	Pin	0,52
Tei	0,53	castan de cal	0,56
Castan comestibil	0,59	Chiparos	0,60
cireș de pasăre	0,61	Căprui	0,63
Nuc	0,64	mesteacăn	0,65
Cireașă	0,66	Ulm neted	0,66
zada	0,66	paltin de câmp	0,67
Teak	0,67	Fag	0,68
Pară	0,69	Stejar	0,69
Svitenii ( Mahon )	0,70	paltin de munte	0,70
Joster ( catina )	0,71	tisa	0,75
Frasin	0,75	Prună	0,80
Liliac	0,80	Păducel	0,80
nuci pecan (carya)	0,83	Lemn de santal	0,90
cimişir	0,96	Abanos	1.08
Quebracho	1.21	Lignum vitae	1.28
Plută	0,20

Densitatea unor metale

Valorile densității metalelor pot varia într-un interval foarte larg: de la cea mai mică valoare pentru litiu, care este mai ușor decât apa, până la cea mai mare valoare pentru osmiu, care este mai greu decât aurul și platina.

Densitatea metalelor , kg/m³

Osmiu	22610 [7]	Rodiu	12410 [8]	Crom	7190 [9]
Iridiu	22560 [10]	Paladiu	12020 [11]	germaniu	5320 [12]
Plutoniu	19840 [13]	Conduce	11350 [14]	Aluminiu	2700 [15]
Platină	19590 [16]	Argint	10500 [17]	Beriliu	1850 [18]
Aur	19300 [14]	Nichel	8910 [19]	Rubidiu	1530 [20]
Uranus	19050 [21]	Cobalt	8860 [22]	Sodiu	970 [23]
Tantal	16650 [24]	Cupru	8940 [25]	cesiu	1840 [26]
Mercur	13530 [27]	Fier	7870 [28]	Potasiu	860 [29]
Ruteniu	12450 [30]	Mangan	7440 [31]	Litiu	530 [32]

Măsurarea densității

Pentru măsurătorile de densitate se folosesc:

Picnometru - un dispozitiv pentru măsurarea densității adevărate
Diverse tipuri de densimetre sunt densimetre de lichid.
Burik Kachinsky și foraj Zaidelman - dispozitive pentru măsurarea densității solului.
Densimetrul de vibrații este un dispozitiv pentru măsurarea densității lichidelor și gazelor sub presiune.
Metoda de cântărire hidrostatică .

Osteodensitometria este o procedură de măsurare a densității țesutului osos uman.

Vezi și

Lista elementelor chimice cu densitatea lor
Gravitație specifică
Gravitație specifică
Densitate relativa
Densitate în vrac
Condensare
Consistență ( lat. consistere - consta) - starea unei substanțe, gradul de moliciune sau densitate ( duritate ) a ceva - substanțe semisolide-semi-moi (uleiuri, săpunuri, vopsele, mortare etc.); de exemplu, glicerina are o consistență siropoasă.
Consistometru - un dispozitiv pentru măsurarea în unități fizice arbitrare a consistenței diferitelor substanțe coloidale și asemănătoare jeleului , precum și a suspensiilor și a mediilor dispersate grosier , de exemplu, paste , linimente , geluri , creme , unguente .
Concentrația particulelor
Concentrația soluției
densitatea de sarcină
Ecuația de continuitate

Note

↑ De asemenea, se înțelege că aria se micșorează până la un punct, adică nu numai volumul său tinde spre zero (ceea ce se poate întâmpla nu numai când aria se micșorează până la un punct, ci, de exemplu, la un segment), ci și diametrul tinde spre zero (dimensiunea liniară maximă).
↑ Agekyan T. A. . Expansiunea universului. Modelul Universului // Stele, galaxii, Metagalaxie. a 3-a ed. / Ed. A. B. Vasil'eva. — M .: Nauka , 1982. — 416 p. - S. 249.
↑ Planetary Fact Sheet Arhivat 14 martie 2016. (Engleză)
↑ Sun Fact Sheet arhivat pe 15 iulie 2010 la Wayback Machine
↑ Stern, SA, et al. Sistemul Pluto: Rezultatele inițiale din explorarea sa de către New Horizons (engleză) // Science : journal. - 2015. - Vol. 350 , nr. 6258 . - P. 249-352 . - doi : 10.1126/science.aad1815 .
↑ MECANICA. FIZICA MOLECULARĂ. Ajutor didactic pentru lucrări de laborator Nr. 1-51, 1-61, 1-71, 1-72 . Universitatea Tehnologică de Stat a Polimerilor din Sankt Petersburg (2014). Preluat la 4 ianuarie 2019. Arhivat din original la 23 noiembrie 2018. (nedefinit)
↑ Krebs, 2006 , p. 158.
↑ Krebs, 2006 , p. 136.
↑ Krebs, 2006 , p. 96.
↑ Krebs, 2006 , p. 160.
↑ Krebs, 2006 , p. 138.
↑ Krebs, 2006 , p. 198.
↑ Krebs, 2006 , p. 319.
↑ 12 Krebs , 2006 , p. 165.
↑ Krebs, 2006 , p. 179.
↑ Krebs, 2006 , p. 163.
↑ Krebs, 2006 , p. 141.
↑ Krebs, 2006 , p. 67.
↑ Krebs, 2006 , p. 108.
↑ Krebs, 2006 , p. 57.
↑ Krebs, 2006 , p. 313.
↑ Krebs, 2006 , p. 105.
↑ Krebs, 2006 , p. cincizeci.
↑ Krebs, 2006 , p. 151.
↑ Krebs, 2006 , p. 111.
↑ Krebs, 2006 , p. 60.
↑ Krebs, 2006 , p. 168.
↑ Krebs, 2006 , p. 101.
↑ Krebs, 2006 , p. 54.
↑ Krebs, 2006 , p. 134.
↑ Krebs, 2006 , p. 98.
↑ Krebs, 2006 , p. 47.

Literatură

Densitate - articol din Marea Enciclopedie Sovietică . - M .: „Enciclopedia Sovietică”, 1975. - T. 20. - S. 49.
Densitate - Enciclopedia de fizică articol. T. 3, S. 637.
Krebs R.E. Istoria și utilizarea elementelor chimice ale Pământului nostru: un ghid de referință. Ediția a 2-a . - Westport : Greenwood Publishing Group , 2006. - xxv + 422 p. - ISBN 0-313-33438-2 .

Link -uri

Tabel de densitate interactiv online Arhivat 29 aprilie 2011 la Wayback Machine (rusă)
Tabel detaliat al valorilor densității pentru lichidele comune Arhivat 5 octombrie 2016 la Wayback Machine (rusă)
Lecție pe tema „Densitatea materiei” Arhivată 30 ianuarie 2022 la Wayback Machine

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană mare chinezesc Mare norvegian Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Britannica (online) Treccani Desktop
În cataloagele bibliografice	BNF : 119773882 GND : 4204634-8 J9U : 987007548285805171 LCCN : sh85036848 NDL : 00567732