Densiteti fysik är ett mått på mängden av något som existerar inom ett givet fysiskt utrymme (volym). För det mesta tas "densitet" enligt konvention för att betyda "massdensitet", men som ett begrepp beskriver det helt enkelt hur trångt något är.
Hongkongs befolkningstäthet är till exempel extremt hög medan Sibirien är extremt låg. Men i båda fallen analyseras "människor".
För ämnen som består av ett enda element i en viss mängd (till exempel ett gram rent guld eller silver) eller en homogen blandning av element (som en liter destillerat vatten, som inkluderar väte och syre i ett känt, fast förhållande), kan det antas att det inte finns några betydelsefulla variationer i densitet inom prov.
Det betyder att om densiteten för ett 60 kg homogent föremål framför dig är 12 kg / L, bör varje utvald liten del av objektet ha detta värde för dess densitet.
Densitet definierad
Densitet tilldelas den grekiska bokstaven rho (ρ) och är helt enkelt massamdividerat med volymV. SI-enheterna är kg / m3, men g / ml eller g / cc (1 ml = 1 cc) är vanligare enheter i labinställningar. Dessa enheter valdes faktiskt för att definiera vattentätheten som 1,0 vid rumstemperatur.
- Densitet av vardagliga material:Guld, som du förväntar dig, har en mycket hög densitet (19,3 g / cc). Natriumklorid (bordssalt) kontrollerar 2,16 g / cc.
Exempel på genomsnittlig densitet
Beroende på vilken typ av ämne eller ämnen som finns finns det ett antal sätt att närma sig ett problem med densitetsblandning.
Det enklaste är när du får en uppsättning N-objekt och ombeds att bestämma den genomsnittliga densiteten för objekten i uppsättningen. Denna typ av exempel skulle uppstå i situationer där elementen i uppsättningen är av samma grundläggande "typ" (t.ex. människor i England, träd i en skogen i Montana, böcker i ett stadsbibliotek i Tennessee) men kan mycket i den aktuella egenskapen (t.ex. vikt, ålder, antal sidor).
EXEMPEL:Du får tre block med okänd komposition, som har följande massor och volymer:
- Berg A: 2250 g, 0,75 liter
- Berg B: 900 g, 0,50 l
- Berg C: 1850 g, 0,50 liter
a) Beräkna medelvärdet av bergarternas densiteter i uppsättningen.
Detta görs genom att räkna ut de enskilda densiteterna för varje sten, lägga till dessa tillsammans och dela med det totala antalet stenar i uppsättningen:
\ frac {(2250 / 0,75) + (900 / 0,50) + (1,650 / 0,60)} {3} = \ frac {(3000 + 1800 + 3700)} {3} = 2833 \ text {g / L}
b) Beräkna den genomsnittliga densiteten för uppsättningen stenar som helhet.
I det här fallet delar du bara den totala massan med den totala volymen:
\ frac {(2250 + 900 + 1850)} {(0,75 +0,50 + 0,50)} = \ frac {5 000} {1,75} = 2857 \ frac {g / cc}
Siffrorna skiljer sig åt eftersom stenarna inte bidrar på samma sätt till dessa beräkningar.
Formel för genomsnittlig densitet: Blandning av ämnen
EXEMPEL:Du får en 5-L (5.000 cc eller ml) bit material från en annan planet och berättade att den består av tre smälta delar av följande element i de angivna volymproportionerna:
- Tjockium (ρ = 15 g / ml): 15%
- Waterium (ρ = 1 g / ml): 60%
- Tunnium (p = 0,5 g / ml): 25%
Vad är densiteten hos biten som helhet?
Här konverterar du först procentsatserna till decimaler och multiplicerar dessa med de enskilda densiteterna för att få blandningens genomsnittliga densitet:
(0,15) (15) + (0,60) (1,0) + (0,25) (0,50) = 2,975 \ text {g / cc}