Dichtheidin de natuurkunde is een maat voor de hoeveelheid van iets dat bestaat binnen een bepaalde fysieke ruimte (volume). Meestal wordt 'dichtheid' volgens de conventie opgevat als 'massadichtheid', maar als concept beschrijft het eenvoudig hoe druk iets is.
Zo is de bevolkingsdichtheid van Hong Kong extreem hoog, terwijl die van Siberië extreem laag is. Maar in elk geval is 'mensen' het onderwerp van analyse.
Voor stoffen die bestaan uit een enkel element in een bepaalde hoeveelheid (bijvoorbeeld een gram puur goud of zilver) of een homogeen mengsel van elementen (zoals een liter gedestilleerd water, dat waterstof en zuurstof bevat in een bekende, vaste verhouding), kan worden aangenomen dat er binnen de monster.
Dat betekent dat als de dichtheid van een homogeen object van 60 kg voor je 12 kg/L is, elk geselecteerd klein deel van het object deze waarde voor zijn dichtheid moet hebben.
Dichtheid gedefinieerd
Dichtheid krijgt de Griekse letter rho (ρ) toegewezen en is gewoon massamgedeeld door volume
V. De SI-eenheden zijn kg/m3, maar g/ml of g/cc (1 ml = 1 cc) zijn meer gebruikelijke eenheden in laboratoriumomgevingen. Deze eenheden zijn in feite gekozen om de dichtheid van water te definiëren als 1,0 bij kamertemperatuur.- Dichtheid van alledaagse materialen:Goud heeft, zoals je zou verwachten, een zeer hoge dichtheid (19,3 g/cc). Natriumchloride (keukenzout) checkt in op 2,16 g/cc.
Voorbeelden van gemiddelde dichtheid
Afhankelijk van het type stof of stoffen dat aanwezig is, zijn er een aantal manieren om een dichtheidsmengselprobleem aan te pakken.
Het eenvoudigst is wanneer je een set van N objecten krijgt en wordt gevraagd om de gemiddelde dichtheid van de objecten in de set te bepalen. Dit soort voorbeeld doet zich voor in situaties waarin de elementen in de verzameling van hetzelfde basis "type" zijn (bijvoorbeeld mensen in Engeland, bomen in een gegeven bos in Montana, boeken in een stadsbibliotheek in Tennessee) maar kan zeer sterk in de betreffende eigenschap (bijvoorbeeld gewicht, leeftijd, aantal Pagina's).
VOORBEELD:Je krijgt drie blokken van onbekende samenstelling, die de volgende massa's en volumes hebben:
- Steen A: 2.250 g, 0,75 L
- Steen B: 900 g, 0,50 L
- Steen C: 1850 g, 0,50 L
a) Bereken het gemiddelde van de dichtheden van de rotsen in de verzameling.
Dit wordt gedaan door de individuele dichtheden van elke rots uit te zoeken, deze bij elkaar op te tellen en te delen door het totale aantal rotsen in de 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) Bereken de gemiddelde dichtheid van de verzameling gesteenten als geheel.
In dit geval deel je gewoon de totale massa door het totale volume:
\frac{(2.250 + 900 + 1.850) }{ (0.75 +0.50 + 0.50)}=\frac{5.000 }{ 1.75}= 2857\frac{ g/cc}
De aantallen verschillen omdat de stenen niet in gelijke mate bijdragen aan deze berekeningen.
Formule voor gemiddelde dichtheid: mengsel van stoffen
VOORBEELD:Je krijgt een stuk materiaal van 5 liter (5.000 cc of ml) van een andere planeet en je krijgt te horen dat het bestaat uit drie samengesmolten stukken van de volgende elementen in de vermelde volumeverhoudingen:
- Thickium (ρ = 15 g/ml): 15%
- Waterium (ρ = 1 g/ml): 60%
- Thinnium (ρ = 0,5 g/ml): 25%
Wat is de dichtheid van het stuk als geheel?
Hier converteert u eerst de percentages naar decimalen en vermenigvuldigt u deze met de individuele dichtheden om de gemiddelde dichtheid van het mengsel te krijgen:
(0,15)(15) + (0,60)(1,0) + (0,25)(0,50) = 2,975\tekst{ g/cc}