Volumen er mængden af plads, et stof optager i tre dimensioner, uanset om denne mængde måles i kubikcentimeter, kubikmeter eller en anden volumenhed. Stoffet kan være fast, flydende eller gas. Vægt eller masse spiller ingen rolle i betragtning af volumen. Hvis man ønsker at kende densiteten af et stof, der optager et volumen, skal der indføres masse.
Ligningen
Det matematiske forhold mellem tæthed og volumen er enkelt.
Den matematiske ligning er D = M / V. Densitet er lig med massen, hvad enten den er i gram, pund eller en anden enhed divideret med det volumen, som massen optager. Hvis et metalstykke vejer 25 g, og det har et volumen på 5 kubik cm, er dets densitet 25 g / 5 kubik cm = 5 g pr. Kubik cm.
Ideel gaslov
Den ideelle gaslov illustrerer, hvordan hvis en ligning indeholder volumen, kan udtrykket densitet erstatte det med god effekt. At gasloven normalt læser PV = nRT, hvor P er tryk, n er antallet af mol gas, der overvejes, R er den ideelle gaskonstant, og T er temperaturen. Nu er antallet af mol relateret til masse eller vægt og kan skrives n = m / MW, hvor m er massen af gas, og M er dens molekylvægt. Den ideelle gasligning kan derefter skrives PV = (m / M) RT.
Konvertering af volumen til tæthed
Når vi deler begge sider af ligningen med lydstyrken, V, finder vi derefter P = (m / MV) RT. Ved at kombinere ligning 1 med ligning 4 opnår vi P = (D / M) RT.
Vi har effektivt fjernet lydstyrken helt fra ligningen og erstattet den med densitet. Vi har konverteret volumen til tæthed. Denne form for den ideelle gaslov kan bekvemt bruges, hvis du kender den tilstedeværende gasmasse snarere end dens volumen. Selvfølgelig kan du konvertere tilbage til volumen ved blot at vende processen.
Rimelige enheder
Ved konvertering af volumen til tæthed er det rimeligt at bruge enheder, der er almindeligt anvendte og forholdsmæssigt rimelige. For eksempel, selv om det er muligt, rapporterer ingen normalt tæthed i gram pr. Kubikhave eller pund pr. Kubikcentimeter. Flere standardenheder er gram pr. Kubikcentimeter og pund pr. Kubikhave. Dette skyldes, at et lille volumen materiale normalt vejer lidt, og så lidt vægtenheder vil blive anvendt, når der anvendes mindre volumener. Større masser kræver større volumener.
Konsekvente målesystemer
Endelig skal metriske masseenheder bruges med metriske enheder af volumen, snarere end standard “engelske” enheder osv. Brug af liter til volumen kræver kilogram snarere end pund. På den anden side kræver brugen af kvarter brug af ounce snarere end milliliter i tilfælde af væske.