Volym är mängden utrymme som ett ämne upptar i tredimension, oavsett om mängden mäts i kubikcentimeter, kubikmeter eller en annan volymenhet. Ämnet kan vara fast, flytande eller gas. Vikt eller massa spelar ingen roll i hänsyn till volym. Om man vill veta densiteten hos ett ämne som upptar en volym, måste massa införas.
Ekvationen
Det matematiska förhållandet mellan densitet och volym är enkelt.
Den matematiska ekvationen är D = M / V. Densiteten är lika med massan, oavsett om det är i gram, pund eller en annan enhet dividerat med volymen som massan upptar. Om en metallbit väger 25 g och den har en volym på 5 kubik cm, är densiteten 25 g / 5 kubik cm = 5 g per kubik cm.
Idealisk gaslag
Den ideala gaslagen illustrerar hur om en ekvation innehåller volym kan termen densitet ersätta den med god effekt. Den gaslagen läser vanligtvis PV = nRT, där P är tryck, n är antalet mol gas som övervägs, R är den ideala gaskonstanten och T är temperaturen. Nu är antalet mol relaterat till massa eller vikt och kan skrivas n = m / MW, där m är gasens massa, och M är dess molekylvikt. Den ideala gasekvationen kan sedan skrivas PV = (m / M) RT.
Konvertera volym till densitet
Genom att dela båda sidor av ekvationen med volymen, V, hittar vi sedan P = (m / MV) RT. Genom att kombinera ekvation 1 med ekvation 4 får vi P = (D / M) RT.
Vi har effektivt eliminerat volymen helt från ekvationen och ersatt den med densitet. Vi har omvandlat volym till densitet. Denna form av den ideala gaslagen kan bekvämt användas om du känner till gasmassan i stället för dess volym. Naturligtvis kan du konvertera tillbaka till volym genom att helt enkelt vända på processen.
Rimliga enheter
Vid omvandling av volym till densitet är det rimligt att använda enheter som är vanliga och proportionellt rimliga. Till exempel, även om det är möjligt att göra det, rapporterar vanligtvis ingen densitet i gram per kubikmeter eller pund per kubikcentimeter. Fler standardenheter är gram per kubikcentimeter och pund per kubikmeter. Detta beror på att en liten volym material vanligtvis väger lite, och så små viktenheter skulle användas när man använder mindre volymer. Större massor kräver större volymer.
Konsekventa mätsystem
Slutligen bör metriska massenheter användas med metriska volymenheter, snarare än standard ”engelska” enheter, och så vidare. Användningen av liter för volym kräver kilo snarare än pund. Å andra sidan kräver användning av kvarter användning av uns, snarare än milliliter, när det gäller vätska.