Tiheysfysiikassa mittaa määrätyn fyysisen tilan (tilavuuden) sisällä olevan jotain. Suurimman osan ajasta "tiheys" ymmärretään yleisesti "massatiheydeksi", mutta käsitteenä se yksinkertaisesti kuvaa kuinka tungosta jokin on.
Esimerkiksi Hongkongin väestötiheys on erittäin korkea, kun taas Siperia on erittäin pieni. Mutta kussakin tapauksessa "ihmiset" analysoidaan.
Aineille, jotka koostuvat yhdestä alkuaineesta tietyssä määrin (esimerkiksi gramma puhdasta kultaa tai hopeaa) tai homogeenisesta alkuaineiden seoksesta (kuten litra tislattua vettä, joka sisältää vetyä ja happea tunnetussa, kiinteässä suhteessa), voidaan olettaa, että tiheydessä ei ole merkityksellisiä vaihteluja näyte.
Tämä tarkoittaa sitä, että jos edessäsi olevan 60 kg: n homogeenisen kohteen tiheys on 12 kg / l, kaikilla valituilla pienillä esineiden osilla tulisi olla tämä arvo tiheydelleen.
Tiheys määritelty
Tiheys on annettu kreikkalaiselle kirjaimelle rho (ρ) ja se on yksinkertaisesti massamjaettuna tilavuudellaV. SI-yksiköt ovat kg / m
3, mutta g / ml tai g / cc (1 ml = 1 cc) ovat yleisempiä yksiköitä laboratorioasetuksissa. Nämä yksiköt valittiin itse asiassa määrittelemään veden tiheydeksi 1,0 huoneenlämpötilassa.- Päivittäisten materiaalien tiheys:Kulta, kuten voit odottaa, on erittäin tiheä (19,3 g / cm3). Natriumkloridi (pöytäsuola) tarkistaa 2,16 g / cm3.
Esimerkkejä keskimääräisestä tiheydestä
Läsnä olevan aineen tai aineiden tyypistä riippuen on olemassa useita tapoja lähestyä tiheysseosongelmaa.
Yksinkertaisin tapa on, kun sinulle annetaan joukko N objektia ja sinua pyydetään määrittämään joukon kohteiden keskimääräinen tiheys. Tällainen esimerkki syntyy tilanteissa, joissa joukon elementit ovat samaa perus "tyyppiä" (esim. Ihmiset Englannissa, puut Montanassa annettu metsä, kirjoja Tennesseen kaupungin kirjastossa), mutta se voi hyvin suuresti vaikuttaa kyseiseen ominaisuuteen (esim. paino, ikä, sivuja).
ESIMERKKI:Sinulle annetaan kolme lohkoa, joiden koostumus on tuntematon ja joilla on seuraavat massat ja tilavuudet:
- Kivi A: 2250 g, 0,75 L
- Kivi B: 900 g, 0,50 L
- Kivi C: 1850 g, 0,50 L
a) Laske joukon kivien tiheyksien keskiarvo.
Tämä tehdään selvittämällä kunkin kiven yksittäiset tiheydet, laskemalla ne yhteen ja jakamalla joukon kivien kokonaismäärä:
\ frac {(2250 / 0,75) + (900 / 0,50) + (1650 / 0,60)} {3} = \ frac {(3000 + 1800 + 3700)} {3} = 2833 \ teksti {g / L}
b) Laske keskimääräinen kiven joukon keskimääräinen tiheys.
Tässä tapauksessa jaat vain kokonaismassan kokonaistilavuudella:
\ frac {(2250 + 900 + 1850)} {(0,75 +0,50 + 0,50)} = \ frac {5000} {1,75} = 2857 \ frac {g / cc}
Luvut eroavat toisistaan, koska kivet eivät edistä yhtäläisesti näitä laskelmia.
Keskimääräinen tiheyskaava: Aineiden seos
ESIMERKKI:Sinulle annetaan 5 litran (5000 cc tai ml) palan materiaalia toiselta planeetalta ja kerrotaan, että se koostuu kolmesta seuraavien alkuaineiden sulatetusta kappaleesta luetelluissa tilavuusosuuksissa:
- Paksium (ρ = 15 g / ml): 15%
- Waterium (ρ = 1 g / ml): 60%
- Thinnium (ρ = 0,5 g / ml): 25%
Mikä on palan tiheys kokonaisuutena?
Tässä muunnetaan ensin prosentit desimaaleiksi ja kerrotaan ne yksittäisillä tiheyksillä saadaksesi seoksen keskimääräisen tiheyden:
(0,15) (15) + (0,60) (1,0) + (0,25) (0,50) = 2,975 \ teksti {g / cc}