Tiheys

Tiheys
$\rho ={\frac {M}{V}}$
Ulottuvuus	L -3 M
Yksiköt
SI	kg/m³
GHS	g/cm³
Huomautuksia
skalaari

Tiheys on skalaarinen fysikaalinen suure , joka määritellään kappaleen massan suhteeksi tämän kappaleen tilaamaan tilavuuteen tai massan johdannaisena tilavuuden suhteen:

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

Nämä lausekkeet eivät ole vastaavia, ja valinta riippuu siitä, mitä tiheyttä harkitaan. Ero:

Kappaleen keskimääräinen tiheys on kehon massan suhde sen tilavuuteen . Homogeenisessa tapauksessa sitä kutsutaan yksinkertaisesti kappaleen tiheydeksi (tai sen aineen tiheydeksi, josta tämä kappale koostuu); $M/V$
kappaleen tiheys pisteessä on tämän pisteen sisältävän kappaleen pienen osan ( ) massan ja tämän pienen osan tilavuuden ( ) välisen suhteen raja , kun tilavuus pyrkii nollaan [1] , tai lyhyesti, . Koska atomitasolla mikä tahansa kappale on epähomogeeninen, rajalle mentäessä on välttämätöntä pysähtyä käytettyä fyysistä mallia vastaavaan tilavuuteen . $\Delta m$ $\Delta V$ ${\displaystyle \lim _{\Delta V\to 0}{\Delta m/\Delta V))$

Pistemassalle tiheys on ääretön. Matemaattisesti se voidaan määritellä joko suureksi , tai Radon - Nikodim johdannaiseksi suhteessa johonkin referenssimittaan.

Kreikkalaista kirjainta ( rho ) käytetään yleensä osoittamaan tiheyttä (nimityksen alkuperä on täsmennettävä), joskus käytetään latinalaisia kirjaimia D ja d ( latinan sanasta densitas "tiheys"). Tiheyden määritelmän perusteella sen mitta on kg/m³ SI :nä ja g/cm³ CGS -järjestelmässä . $\rho$

Fysiikan "tiheyden" käsitteellä voi olla laajempi tulkinta. Tasaisiin (kaksiulotteisiin) ja pitkänomaisiin (yksiulotteisiin) esineisiin sovelletaan pintatiheyttä (massan suhde pinta-alaan) ja lineaarista tiheyttä ( massan suhde pituuteen ) . Lisäksi he eivät puhu vain massatiheydestä, vaan myös muiden määrien, kuten energian, sähkövarauksen, tiheydestä. Tällaisissa tapauksissa termiin "tiheys" lisätään määrittävät sanat, sanotaan " lineaarinen varaustiheys ". "Oletustiheys" tarkoittaa edellä mainittua (kolmiulotteinen, kg/m³) massatiheyttä.

Tiheyskaava

Tiheys (homogeenisen kappaleen tiheys tai epähomogeenisen kappaleen keskimääräinen tiheys) saadaan kaavasta:

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

missä M on kappaleen massa, V on sen tilavuus; kaava on yksinkertaisesti matemaattinen esitys termin "tiheys" määritelmästä edellä.

Laskettaessa kaasujen tiheyttä standardiolosuhteissa tämä kaava voidaan kirjoittaa myös seuraavasti :

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

missä on kaasun moolimassa, on moolitilavuus ( normaaliolosuhteissa suunnilleen 22,4 l / mol). $M_{mol}$ $V_{mol}$

Kappaleen tiheys pisteessä kirjoitetaan muodossa

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

silloin epähomogeenisen kappaleen (kappaleen, jonka tiheys riippuu koordinaateista) massa lasketaan

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

Irtonaisten ja huokoisten kappaleiden tapaus

Irtonaisten ja huokoisten kappaleiden tapauksessa tehdään ero

todellinen tiheys määritettynä ottamatta huomioon tyhjiä paikkoja;
bulkkitiheys , joka lasketaan aineen massan suhteena sen varaamaan koko tilavuuteen.

Todellinen bulkin tiheys (näennäinen) saadaan käyttämällä huokoisuuskertoimen arvoa - murto-osaa tyhjän tilavuuden määrästä miehitetyssä tilavuudessa.

Tiheys vs. lämpötila

Yleensä lämpötilan laskeessa tiheys kasvaa, vaikka on aineita, joiden tiheys käyttäytyy eri tavalla tietyllä lämpötila-alueella, esimerkiksi vesi , pronssi ja valurauta . Siten veden tiheydellä on maksimiarvo 4 °C:ssa ja se pienenee sekä lämpötilan noustessa että laskussa suhteessa tähän arvoon.

Kun aggregaatiotila muuttuu, aineen tiheys muuttuu äkillisesti: tiheys kasvaa siirtyessä kaasumaisesta tilasta nestemäiseen tilaan ja nesteen kiinteytyessä. Vesi , pii , vismutti ja jotkut muut aineet ovat poikkeuksia tästä säännöstä, koska niiden tiheys pienenee niiden kiinteytyessä.

Tiheysalue luonnossa

Erilaisten luonnon esineiden tiheys vaihtelee hyvin laajalla alueella.

Intergalaktisella väliaineella on pienin tiheys (2·10 −31 -5·10 −31 kg/m³, pois lukien pimeä aine ) [2] .
Tähtienvälisen väliaineen tiheys on suunnilleen 10 -23 -10 -21 kg/m³.
Punaisten jättiläisten keskimääräinen tiheys niiden fotosfäärissä on paljon pienempi kuin Auringon - johtuu siitä tosiasiasta, että niiden säde on satoja kertoja suurempi vertailukelpoisella massalla.
Vetykaasun (kevyin kaasu) tiheys standardiolosuhteissa on 0,0899 kg/m³.
Kuivan ilman tiheys standardiolosuhteissa on 1,293 kg/m³.
Yksi raskaimmista kaasuista, volframiheksafluoridi , on noin 10 kertaa ilmaa raskaampi (12,9 kg/m³ +20 °C:ssa)
Nestemäisen vedyn tiheys ilmakehän paineessa ja lämpötilassa -253 °C on 70 kg/m³.
Nestemäisen heliumin tiheys ilmakehän paineessa on 130 kg/m³.
Ihmiskehon keskimääräinen tiheys on 940-990 kg / m³ täydellä hengityksellä, jopa 1010-1070 kg / m³ täydellä uloshengityksellä.
Makean veden tiheys 4 °C:ssa 1000 kg/m³.
Auringon keskimääräinen tiheys fotosfäärissä on noin 1410 kg/m³, noin 1,4 kertaa suurempi kuin veden tiheys.
Graniitin tiheys on 2600 kg/m³.
Maan keskimääräinen tiheys on 5520 kg/m³.
Raudan tiheys on 7874 kg/m³.
Metallisen uraanin tiheys on 19100 kg/m³.
Kullan tiheys on 19320 kg/m³.
Neptuniumin , tiheimmän aktinidin , tiheys on 20200 kg/m³.
Tiheimpiä aineita standardiolosuhteissa ovat kuudennen jakson platinaryhmän metallit ( osmium , iridium , platina ) sekä renium . Niiden tiheys on 21000-22700 kg / m³.
Atomiytimien tiheys on noin 2·10 17 kg/m³.
Teoriassa tiheyden yläraja nykyajan mukaan[ milloin? ] fysikaalisiin esityksiin, tämä on Planckin tiheys 5,1⋅10 96 kg/m³.

Tähtitieteellisten kohteiden tiheydet

Taivaankappaleiden keskimääräinen tiheys aurinkokunnassa
(g/cm³) [3] [4] [5]

Katso sivulta aurinkokunnan taivaankappaleiden keskimääräiset tiheydet.
Aurinkokunnan planeettojen välinen väliaine on melko heterogeeninen ja voi muuttua ajan myötä, sen tiheys Maan läheisyydessä on ~10 −21 ÷10 −20 kg/m³.
Tähtienvälisen väliaineen tiheys on ~10 −23 ÷10 −21 kg/m³.
Intergalaktisen väliaineen tiheys on 2×10 −34 ÷5×10 −34 kg/m³.
Punaisten jättiläisten keskimääräinen tiheys on monta suuruusluokkaa pienempi, koska niiden säde on satoja kertoja suurempi kuin Auringon.
Valkoisten kääpiöiden tiheys 10 8 ÷10 12 kg/m³
Neutronitähtien tiheys on luokkaa 10 17 ÷10 18 kg/m³.
Mustan aukon keskimääräinen (tilavuuden mukaan tapahtumahorisontin alla ) tiheys riippuu sen massasta ja ilmaistaan kaavalla:

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

Keskimääräinen tiheys on kääntäen verrannollinen mustan aukon massan neliöön (ρ~M −2 ). Joten, jos mustan aukon, jonka massa on auringon suuruusluokkaa, tiheys on noin 10 19 kg / m³, joka ylittää ydintiheyden (2 × 10 17 kg / m³), niin supermassiivinen musta aukko, jonka massa on 10 9 Auringon massan (tällaisten mustien aukkojen olemassaolo oletetaan kvasaarissa ) keskimääräinen tiheys on noin 20 kg/m³, mikä on huomattavasti pienempi kuin veden tiheys (1000 kg/m³).

Joidenkin kaasujen tiheydet

Kaasujen tiheys , kg/m³ NU :ssa .

Typpi	1 250	Happi	1.429
Ammoniakki	0,771	Krypton	3,743
Argon	1,784	Xenon	5,851
Vety	0,090	Metaani	0,717
Vesihöyry (100 °C)	0,598	Neon	0,900
ilmaa	1,293	Radon	9.81
Volframiheksafluoridi	12.9	Hiilidioksidi	1,977
Helium	0,178	Kloori	3.164
Ditian	2.38	Etyleeni	1,260

Voit laskea mielivaltaisen ideaalikaasun tiheyden mielivaltaisissa olosuhteissa käyttämällä ideaalikaasun tilayhtälöstä johdettua kaavaa : [6]

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

missä:

$s$ - paine ,
$M_{mol}$ -moolimassa , _
$R$ - yleinen kaasuvakio , joka on noin 8,314 J / (mol K)
$T$ on termodynaaminen lämpötila .

Joidenkin nesteiden tiheydet

Nesteiden tiheys , kg/m³

Bensiini	710	Maito	1040
Vesi (4°C)	1000	Elohopea (0 °C)	13600
Kerosiini	820	dietyylieetteri	714
Glyseroli	1260	etanoli	789
Merivesi	1030	Tärpätti	860
Oliiviöljy	920	Asetoni	792
Moottoriöljy	910	Rikkihappo	1835
Öljy	550-1050	Nestemäinen vety (−253 °C)	70

Joidenkin puulajien tiheys

Puun tiheys , g/cm³

Balsa	0,15	Siperian kuusi	0,39
Sequoia ikivihreä	0,41	Kuusi	0,45
Paju	0,46	Leppä	0,49
Haapa	0,51	Mänty	0,52
Lehmus	0,53	hevoskastanja	0,56
Syötävä kastanja	0,59	Sypressi	0,60
tuomi	0,61	Pähkinänruskea	0,63
Pähkinä	0,64	Koivu	0,65
Kirsikka	0,66	Jalava sileä	0,66
Lehtikuusi	0,66	peltovaahtera	0,67
Teak	0,67	Pyökki	0,68
Päärynä	0,69	Tammi	0,69
Svitenii ( mahonki )	0,70	Sycamore	0,70
Joster ( tyrni )	0,71	Marjakuusi	0,75
Tuhka	0,75	Luumu	0,80
Liila	0,80	Orapihlaja	0,80
pekaanipähkinä (carya)	0,83	Santelipuu	0,90
puksipuu	0,96	Eebenpuu	1.08
Quebracho	1.21	Lignum vitae	1.28
Korkki	0,20

Joidenkin metallien tiheys

Metallien tiheysarvot voivat vaihdella hyvin laajalla alueella: alimmasta arvosta litiumille, joka on vettä kevyempi, suurimpaan arvoon osmiumille, joka on raskaampaa kuin kulta ja platina.

Metallien tiheys , kg/m³

Osmium	22610 [7]	Rodium	12410 [8]	Kromi	7190 [9]
Iridium	22560 [10]	Palladium	12020 [11]	germaaniumia	5320 [12]
Plutonium	19840 [13]	Johtaa	11350 [14]	Alumiini	2700 [15]
Platina	19590 [16]	Hopea	10500 [17]	Beryllium	1850 [18]
Kulta	19300 [14]	Nikkeli	8910 [19]	Rubidium	1530 [20]
Uranus	19050 [21]	Koboltti	8860 [22]	Natrium	970 [23]
Tantaali	16650 [24]	Kupari	8940 [25]	Cesium	1840 [26]
Merkurius	13530 [27]	Rauta	7870 [28]	kalium	860 [29]
ruteeni	12450 [30]	Mangaani	7440 [31]	Litium	530 [32]

Tiheyden mittaus

Tiheysmittauksiin käytetään:

Pyknometri - laite todellisen tiheyden mittaamiseen
Erilaiset hydrometrit ovat nestetiheysmittareita.
Burik Kachinsky ja pora Zaidelman - laitteet maaperän tiheyden mittaamiseen.
Tärinätiheysmittari on laite, joka mittaa paineen alaisena olevien nesteiden ja kaasujen tiheyttä.
Hydrostaattinen punnitusmenetelmä .

Osteodensitometria on menetelmä ihmisen luukudoksen tiheyden mittaamiseksi.

Katso myös

Luettelo kemiallisista alkuaineista niiden tiheydellä
Tietty painovoima
Tietty painovoima
Suhteellinen tiheys
Bulkkitiheys
Tiivistyminen
Johdonmukaisuus ( lat. Consistere - koostu) - aineen tila, jonkin asian pehmeys tai tiheys ( kovuus ) - puolikiinteät-puolipehmeät aineet (öljyt, saippuat, maalit, laastit jne.); esimerkiksi glyseriini on konsistenssi siirappimaista.
Konsistometri - laite, jolla mitataan mielivaltaisissa fysikaalisissa yksiköissä erilaisten kolloidisten ja hyytelömäisten aineiden sekä suspensioiden ja karkeasti dispergoituneiden väliaineiden, kuten tahnojen , linimenttien , geelien , voiteiden , voiteiden , konsistenssi .
Hiukkaspitoisuus
Liuoksen pitoisuus
lataustiheys
Jatkuvuusyhtälö

Muistiinpanot

↑ Ymmärretään myös, että alue kutistuu pisteeseen, eli sen tilavuus ei taipu nollaan (mikä voi tapahtua paitsi alueen kutistuessa pisteeseen, vaan esimerkiksi segmenttiin), vaan myös sen tilavuus halkaisija pyrkii nollaan (maksimi lineaarinen mitta).
↑ Agekyan T. A. . Universumin laajeneminen. Universumin malli // Tähdet, galaksit, metagalaksi. 3. painos /Toim. A. B. Vasiljeva. — M .: Nauka , 1982. — 416 s. - S. 249.
↑ Planetary Fact Sheet arkistoitu 14. maaliskuuta 2016. (Englanti)
↑ Sun Fact Sheet arkistoitu 15. heinäkuuta 2010 Wayback Machinessa
↑ Stern, SA, et ai. Pluto-järjestelmä: New Horizonsin (englanniksi) tekemän tutkimuksen alustavat tulokset // Science : Journal. - 2015. - Vol. 350 , ei. 6258 . - s. 249-352 . - doi : 10.1126/science.aad1815 .
↑ MEKANIIKKA. MOLEKULAARINEN FYSIIKKA. Laboratoriotyön opetusväline nro 1-51, 1-61, 1-71, 1-72 . St. Petersburg State Technological University of Plant Polymers (2014). Haettu 4. tammikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 23. marraskuuta 2018. (määrätön)
↑ Krebs, 2006 , s. 158.
↑ Krebs, 2006 , s. 136.
↑ Krebs, 2006 , s. 96.
↑ Krebs, 2006 , s. 160.
↑ Krebs, 2006 , s. 138.
↑ Krebs, 2006 , s. 198.
↑ Krebs, 2006 , s. 319.
↑ 12 Krebs , 2006 , s. 165.
↑ Krebs, 2006 , s. 179.
↑ Krebs, 2006 , s. 163.
↑ Krebs, 2006 , s. 141.
↑ Krebs, 2006 , s. 67.
↑ Krebs, 2006 , s. 108.
↑ Krebs, 2006 , s. 57.
↑ Krebs, 2006 , s. 313.
↑ Krebs, 2006 , s. 105.
↑ Krebs, 2006 , s. viisikymmentä.
↑ Krebs, 2006 , s. 151.
↑ Krebs, 2006 , s. 111.
↑ Krebs, 2006 , s. 60.
↑ Krebs, 2006 , s. 168.
↑ Krebs, 2006 , s. 101.
↑ Krebs, 2006 , s. 54.
↑ Krebs, 2006 , s. 134.
↑ Krebs, 2006 , s. 98.
↑ Krebs, 2006 , s. 47.

Kirjallisuus

Tiheys - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta . - M .: "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1975. - T. 20. - S. 49.
Density - Encyclopedia of Physics -artikkeli. T. 3, S. 637.
Krebs R.E. Maapallomme kemiallisten alkuaineiden historia ja käyttö: Viiteopas. 2. painos . - Westport : Greenwood Publishing Group , 2006. - xxv + 422 s. - ISBN 0-313-33438-2 .

Linkit

Online Interactive Density Table arkistoitu 29. huhtikuuta 2011 Wayback Machinessa (venäjäksi)
Yksityiskohtainen taulukko tavallisten nesteiden tiheysarvoista Arkistoitu 5. lokakuuta 2016 Wayback Machinessa (venäjä)
Oppitunti aiheesta "Aineen tiheys" Arkistoitu 30. tammikuuta 2022 Wayback Machinessa

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani iso kiinalainen Hienoa norjalaista Hienoa norjalaista Iso venäläinen Brockhaus ja Efron Britannica (verkossa) Treccani Työpöytä
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 119773882 GND : 4204634-8 J9U : 987007548285805171 LCCN : sh85036848 NDL : 00567732