Densitàin fisica è una misura della quantità di qualcosa che esiste all'interno di un dato spazio fisico (volume). La maggior parte delle volte, "densità" è presa per convenzione come "densità di massa", ma come concetto descrive semplicemente quanto sia affollato qualcosa.
La densità di popolazione di Hong Kong, ad esempio, è estremamente alta, mentre quella della Siberia è estremamente bassa. Ma in ogni caso, "persone" è oggetto di analisi.
Per sostanze costituite da un singolo elemento in una certa quantità (ad esempio un grammo di oro puro o argento) o da una miscela omogenea di elementi (come un litro di acqua distillata, che comprende idrogeno e ossigeno in un rapporto noto e fisso), si può presumere che non vi siano variazioni significative di densità all'interno del campione.
Ciò significa che se la densità di un oggetto omogeneo di 60 kg di fronte a te è 12 kg/L, qualsiasi piccola porzione selezionata dell'oggetto dovrebbe avere questo valore per la sua densità.
Densità definita
La densità è assegnata alla lettera greca rho (ρ) ed è semplicemente massa
mdiviso per volumeV. Le unità SI sono kg/m3, ma g/mL o g/cc (1 mL = 1 cc) sono unità più comuni nelle impostazioni di laboratorio. Queste unità sono state infatti scelte per definire la densità dell'acqua pari a 1.0 a temperatura ambiente.- Densità dei materiali di uso quotidiano:L'oro, come ci si potrebbe aspettare, ha una densità molto elevata (19,3 g/cc). Il cloruro di sodio (sale da cucina) arriva a 2,16 g/cc.
Esempi di densità media
A seconda del tipo di sostanza o di sostanze presenti, esistono diversi modi per affrontare un problema di miscela di densità.
Il più semplice è quando ti viene dato un insieme di N oggetti e ti viene chiesto di determinare la densità media degli oggetti nell'insieme. Questo tipo di esempio si presenterebbe in situazioni in cui gli elementi dell'insieme sono dello stesso "tipo" di base (ad esempio, persone in Inghilterra, alberi in un data foresta nel Montana, libri in una biblioteca cittadina nel Tennessee) ma può molto nella caratteristica in questione (ad esempio, peso, età, numero di pagine).
ESEMPIO:Ti vengono dati tre blocchi di composizione sconosciuta, che hanno le seguenti masse e volumi:
- Roccia A: 2.250 g, 0,75 L
- Roccia B: 900 g, 0,50 L
- Rock C: 1.850 g, 0,50 L
a) Calcolare la media delle densità delle rocce nell'insieme.
Questo viene fatto calcolando le singole densità di ogni roccia, sommandole e dividendo per il numero totale di rocce nel set:
\frac{(2,250/0,75) + (900/0,50) + (1,650/0,60)}{3} = \frac{(3,000 + 1,800 + 3,700)}{3}=2833\text{ g/L}
b) Calcolare la densità media dell'insieme delle rocce nel suo complesso.
In questo caso basta dividere la massa totale per il volume totale:
\frac{(2,250 + 900 + 1,850) }{ (0,75 +0,50 + 0,50)}=\frac{5.000 }{ 1,75}= 2857\frac{ g/cc}
I numeri differiscono perché le rocce non contribuiscono in modo uguale a questi calcoli.
Formula di densità media: miscela di sostanze
ESEMPIO:Ti viene dato un pezzo da 5 litri (5.000 cc o ml) di materiale proveniente da un altro pianeta e ti viene detto che consiste di tre pezzi fusi dei seguenti elementi nelle proporzioni elencate in volume:
- Thickium (ρ = 15 g/mL): 15%
- Acquario (ρ = 1 g/mL): 60%
- Thinnio (ρ = 0,5 g/mL): 25%
Qual è la densità del pezzo nel suo insieme?
Qui devi prima convertire le percentuali in decimali e moltiplicarle per le singole densità per ottenere la densità media della miscela:
(0,15)(15) + (0,60)(1,0) + (0,25)(0,50) = 2,975\testo{ g/cc}