ความหนาแน่นมวลของวัตถุ หรือเรียกง่ายๆ ว่าความหนาแน่นคือมวลหารด้วยปริมาตร ความหนาแน่นมักจะแทนด้วยตัวอักษรกรีกโร (ρ) และคำนวณด้วยสูตรความหนาแน่นรวม:
\rho=\frac{m}{V}
ที่นี่มคือมวลของวัตถุและวีคือปริมาณของมัน
ในระบบเมตริก ความหนาแน่นมีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m3) หรือกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm3). ในระบบภาษาอังกฤษ ค่าเทียบเท่าจะเป็นปอนด์ต่อลูกบาศก์ฟุต (lb/ft3).
มวลคืออะไร?
มวลคือปริมาณของสสารในวัตถุ ซึ่งเป็นคุณสมบัติคงที่ซึ่งสอดคล้องกับความต้านทานของวัตถุนั้นต่อความเร่ง ก้อนหินมีมวลเท่ากันไม่ว่าจะอยู่บนพื้นดิน ในอวกาศ หรือบนดาวพฤหัสบดีน้ำหนักใช้แทนกันได้กับมวลชนในภาษาทั่วไป แต่จริงๆ แล้วแตกต่างกันมาก
น้ำหนักคือแรงที่กระทำต่อมวลภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจึงแตกต่างกันไปตามสนามโน้มถ่วงในท้องถิ่น ดังนั้นก้อนหินมีน้ำหนักที่แน่นอนนั่งอยู่บนพื้นผิวโลก ไม่มีน้ำหนักใดลอยอยู่ในอวกาศและมีน้ำหนักมากขึ้นอย่างมากในแรงโน้มถ่วงสูงของดาวพฤหัสบดี
ปริมาณคืออะไร?
ปริมาณคือ ปริมาณพื้นที่ที่วัตถุใช้ ซึ่งขึ้นอยู่กับการจัดเรียงของวัสดุ ก้อนพลาสติกแข็งที่เรียกว่าโพลีสไตรีนอาจมีปริมาตร 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร หากคุณเติมโฟมโพลีสไตรีนบล็อกเดียวกันเข้าไป มันจะขยายตัวและคุณสร้างโฟมซึ่งมีมวลเท่ากัน แต่มีปริมาตรมากกว่ามาก บางทีอาจมากถึง 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร
เมื่อคุณทราบสูตรความหนาแน่นรวมและมวลและปริมาตรแล้ว คุณมีทุกสิ่งที่จำเป็นในการคำนวณความหนาแน่นของพลาสติกแล้ว
คำนวณความหนาแน่นทดลอง
1. รับชิ้นส่วนของพลาสติกหากองค์ประกอบมีความสม่ำเสมอ ชิ้นเล็ก ๆ จะมีความหนาแน่นเท่ากันกับชิ้นใหญ่ และคุณสามารถใช้ตัวอย่างที่เล็กกว่าเพื่อการวัดที่ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างขนาดใหญ่ช่วยให้สามารถวัดทั้งมวลและปริมาตรได้แม่นยำยิ่งขึ้น
2. ชั่งน้ำหนักตัวอย่างด้วยเครื่องชั่งหรือเครื่องชั่งบันทึกมวลเป็นกรัม หากมาตราส่วนวัดปอนด์ ให้คูณผลลัพธ์ด้วย 453.6 g/lb เพื่อแปลงปอนด์เป็นกรัม
3. วัดปริมาตรของตัวอย่างเติมน้ำในกระบอกสูบขนาดใหญ่ถึงระดับ 500 มล. แล้วแช่ตัวอย่าง
พลาสติกหลายชนิดมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำและจะลอยได้ ในกรณีนี้ ให้วางของหนักเช่นน็อตโลหะที่ด้านล่างของกระบอกสูบแล้วเติมน้ำจนถึงระดับ 500 มล. นำตุ้มน้ำหนักออกแล้วมัดเข้ากับตัวอย่างพลาสติกด้วยด้ายที่มีความยาวสั้น
วางรวมกันลงในน้ำเพื่อให้ตัวอย่างจมอยู่ใต้น้ำอย่างสมบูรณ์ ปริมาตรของตุ้มน้ำหนักจะถูกรวมไว้ด้วยเมื่อสอบเทียบกระบอกสูบกับน้ำที่ระดับ 500 มล. ดังนั้นน้ำหนักจะไม่ส่งผลต่อการวัด
ความแตกต่างระหว่างระดับน้ำใหม่และระดับน้ำเดิมคือปริมาตรของวัตถุ จำไว้ว่าหนึ่งมิลลิลิตร (มล.) เท่ากับหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร (cm3).
4. คำนวณความหนาแน่นด้วยสูตรความหนาแน่นรวม ในการคำนวณความหนาแน่นของตัวอย่าง ให้แบ่งมวลที่วัดได้ด้วยปริมาตรที่วัดได้
ตัวอย่าง: การคำนวณความหนาแน่นของ LDPE
หากคุณต้องการวัดความหนาแน่นของ LDPE (โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ) พลาสติกทั่วไปที่ใช้ในของใช้ในครัวเรือน ให้ทำตามขั้นตอนที่อธิบายไว้:
ขั้นตอนที่ 1:รับชิ้นส่วนของพลาสติกตัดตัวอย่างจากวัตถุที่สร้างด้วย LDPE
ขั้นตอนที่ 2:ชั่งน้ำหนักตัวอย่างด้วยเครื่องชั่งหรือเครื่องชั่งแปลงปอนด์เป็นกรัมถ้าจำเป็น. หากตัวอย่างมีน้ำหนัก 0.15 ปอนด์ มวลเป็นกรัมจะเท่ากับ 0.15 lb × 453.6 g/lb = 68.04 ก.
ขั้นตอนที่ 3:วัดปริมาตรของตัวอย่างหากระดับน้ำเพิ่มขึ้นเป็น 574.1 มล. เมื่อแช่พลาสติกในกระบอกสูบที่ไล่ระดับแล้ว ปริมาตรของตัวอย่างคือ 574.1 มล. – 500 มล. = 74.1 มล. หรือ 74.1 ซม.3.
ขั้นตอนที่ 4:คำนวณความหนาแน่นด้วยสูตรความหนาแน่นรวม
\rho=\frac{m}{V}=\frac{68.04}{74.1}=0.92\text{ g/cm}^3