Gęstośćw fizyce jest miarą ilości czegoś, co istnieje w danej przestrzeni fizycznej (objętości). Przez większość czasu „gęstość” jest umownie rozumiana jako „gęstość masy”, ale jako koncepcja po prostu opisuje, jak zatłoczone jest coś.
Na przykład gęstość zaludnienia Hongkongu jest niezwykle wysoka, podczas gdy na Syberii niezwykle niska. Ale w każdym przypadku przedmiotem analizy są „ludzie”.
W przypadku substancji składających się z jednego pierwiastka w pewnej ilości (na przykład gram czystego złota lub srebra) lub jednorodnej mieszanki pierwiastków (takich jak litr wody destylowanej, która zawiera wodór i tlen w znanym, ustalonym stosunku), można założyć, że nie ma znaczących zmian gęstości w obrębie próba.
Oznacza to, że jeśli gęstość 60-kilogramowego jednorodnego obiektu przed tobą wynosi 12 kg/L, każda wybrana mała część obiektu powinna mieć tę wartość dla swojej gęstości.
Zdefiniowana gęstość
Gęstość jest przypisana grecką literą rho (ρ) i jest po prostu masąmipodzielone przez objętość
V. Jednostki SI to kg/m3, ale g/ml lub g/cc (1 ml = 1 cc) są bardziej powszechnymi jednostkami w warunkach laboratoryjnych. Jednostki te zostały w rzeczywistości wybrane do określenia gęstości wody jako 1,0 w temperaturze pokojowej.- Gęstość materiałów codziennego użytku:Złoto, jak można się spodziewać, ma bardzo dużą gęstość (19,3 g/cm3). Chlorek sodu (sól kuchenna) w stężeniu 2,16 g/cm3.
Przykłady średniej gęstości
W zależności od rodzaju substancji lub obecnych substancji istnieje kilka sposobów podejścia do problemu mieszaniny gęstości.
Najprościej jest, gdy otrzymasz zestaw N obiektów i poprosisz o wyznaczenie średniej gęstości obiektów w zestawie. Ten rodzaj przykładu pojawiłby się w sytuacjach, w których elementy w zbiorze są tego samego podstawowego „typu” (np. ludzie w Anglii, drzewa w dany las w Montanie, książki w miejskiej bibliotece w Tennessee), ale mogą bardzo w dużym stopniu dotyczyć danej cechy (np. wagi, wieku, liczby stron).
PRZYKŁAD:Dostajesz trzy bloki o nieznanym składzie, które mają następujące masy i objętości:
- Kamień A: 2250 g, 0,75 l
- Kamień B: 900 g, 0,50 l
- Kamień C: 1850 g, 0,50 l
a) Oblicz średnią gęstości skał w zestawie.
Odbywa się to poprzez obliczenie poszczególnych gęstości każdej skały, dodanie ich do siebie i podzielenie przez całkowitą liczbę kamieni w zestawie:
\frac{(2250/0,75) + (900/0,50) + (1650/0,60)}{3} = \frac{(3000 + 1800 + 3700)}{3}=2833\text{ g/L}
b) Oblicz średnią gęstość zbioru skał jako całości.
W tym przypadku po prostu dzielisz całkowitą masę przez całkowitą objętość:
\frac{(2,250 + 900 + 1850) }{ (0,75 +0,50 + 0,50)}=\frac{5000 }{1,75}= 2857\frac{ g/cc}
Liczby różnią się, ponieważ skały nie przyczyniają się w równym stopniu do tych obliczeń.
Formuła średniej gęstości: Mieszanina substancji
PRZYKŁAD:Dostajesz 5-litrowy (5000 cc lub ml) kawałek materiału z innej planety i mówi się, że składa się on z trzech połączonych kawałków następujących pierwiastków w podanych proporcjach objętościowych:
- Grubość (ρ = 15 g/ml): 15%
- Waterium (ρ = 1 g/ml): 60%
- Cienka (ρ = 0,5 g/ml): 25%
Jaka jest gęstość kawałka jako całości?
Tutaj najpierw przeliczasz wartości procentowe na dziesiętne i mnożysz je przez poszczególne gęstości, aby uzyskać średnią gęstość mieszaniny:
(0,15)(15) + (0,60)(1,0) + (0,25)(0,50) = 2,975\text{ g/cc}