ความหนาแน่นในฟิสิกส์คือการวัดปริมาณของบางสิ่งที่มีอยู่ในพื้นที่ทางกายภาพที่กำหนด (ปริมาตร) ส่วนใหญ่แล้ว "ความหนาแน่น" มักใช้โดยอนุสัญญาเพื่อหมายถึง "ความหนาแน่นของมวล" แต่ตามแนวคิดแล้ว แนวคิดนี้จะอธิบายง่ายๆ ว่าบางสิ่งมีผู้คนหนาแน่นเพียงใด
ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของประชากรของฮ่องกงนั้นสูงมาก ในขณะที่ความหนาแน่นของประชากรในไซบีเรียนั้นต่ำมาก แต่ในแต่ละกรณี "คน" เป็นเรื่องของการวิเคราะห์
สำหรับสารที่ประกอบด้วยธาตุเดี่ยวในปริมาณหนึ่ง (เช่น ทองคำหรือเงินบริสุทธิ์หนึ่งกรัม) หรือส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น ลิตรของ น้ำกลั่นซึ่งรวมถึงไฮโดรเจนและออกซิเจนในอัตราส่วนคงที่ที่ทราบแล้ว) สามารถสันนิษฐานได้ว่าไม่มีการแปรผันที่มีความหมายในความหนาแน่นภายใน ตัวอย่าง.
นั่นหมายความว่าถ้าความหนาแน่นของวัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกัน 60 กก. ที่อยู่ข้างหน้าคุณคือ 12 กก./ลิตร ส่วนเล็ก ๆ ที่เลือกของวัตถุควรมีค่านี้สำหรับความหนาแน่นของมัน
กำหนดความหนาแน่น
ความหนาแน่นถูกกำหนดตัวอักษรกรีก rho (ρ) และเป็นเพียงมวลมหารด้วยปริมาตรวี. หน่วย SI คือ kg/m3แต่ g/mL หรือ g/cc (1 mL = 1 cc) เป็นหน่วยทั่วไปในการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ อันที่จริงหน่วยเหล่านี้ได้รับเลือกให้กำหนดความหนาแน่นของน้ำเป็น 1.0 ที่อุณหภูมิห้อง
- ความหนาแน่นของวัสดุในชีวิตประจำวัน:อย่างที่คุณคาดไว้ ทองคำมีความหนาแน่นสูงมาก (19.3 g/cc) โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) เช็คอินที่ 2.16 g/cc.
ตัวอย่างความหนาแน่นเฉลี่ย
มีหลายวิธีในการแก้ไขปัญหาความหนาแน่นของส่วนผสม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารหรือสารที่มีอยู่
ง่ายที่สุดคือเมื่อคุณได้รับชุดของวัตถุ N และขอให้กำหนดความหนาแน่นเฉลี่ยของวัตถุในชุด ตัวอย่างประเภทนี้จะเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่องค์ประกอบในชุดเป็น "ประเภท" พื้นฐานเดียวกัน (เช่น คนในอังกฤษ ต้นไม้ใน ให้ป่าในมอนทานา หนังสือในห้องสมุดเมืองในรัฐเทนเนสซี) แต่สามารถมีลักษณะที่เป็นปัญหาได้อย่างมาก (เช่น น้ำหนัก อายุ จำนวน หน้า)
ตัวอย่าง:คุณได้รับองค์ประกอบที่ไม่รู้จักสามช่วงตึกซึ่งมีมวลและปริมาตรดังต่อไปนี้:
- ร็อค A: 2,250 ก. 0.75 L
- ร็อค B: 900 ก. 0.50 ลิตร
- หิน C: 1,850 g, 0.50 L
ก) คำนวณค่าเฉลี่ยความหนาแน่นของหินในชุด
ทำได้โดยการหาความหนาแน่นของหินแต่ละก้อน นำสิ่งเหล่านี้มารวมกันแล้วหารด้วยจำนวนหินทั้งหมดในชุด:
\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) คำนวณความหนาแน่นเฉลี่ยของชุดหินโดยรวม
ในกรณีนี้ คุณก็แค่หารมวลรวมด้วยปริมาตรทั้งหมด:
\frac{(2,250 + 900 + 1,850) }{ (0.75 +0.50 + 0.50)}=\frac{5,000 }{ 1.75}= 2857\frac{ g/cc}
ตัวเลขต่างกันเพราะหินไม่ได้มีส่วนช่วยในการคำนวณเหล่านี้อย่างเท่าเทียมกัน
สูตรความหนาแน่นเฉลี่ย: ส่วนผสมของสาร
ตัวอย่าง:คุณได้รับก้อนวัสดุขนาด 5 ลิตร (5,000 cc หรือ mL) จากดาวดวงอื่น และบอกว่ามันประกอบด้วยองค์ประกอบสามชิ้นที่หลอมรวมกันต่อไปนี้ในสัดส่วนที่แสดงไว้ตามปริมาตร:
- Thickium (ρ = 15 g/mL): 15%
- วอเตอร์เรียม (ρ = 1 ก./มล.): 60%
- ทินเนียม (ρ = 0.5 ก./มล.): 25%
ความหนาแน่นของก้อนโดยรวมคืออะไร?
ในที่นี้ คุณต้องแปลงเปอร์เซ็นต์เป็นทศนิยมก่อน แล้วคูณค่าเหล่านี้ด้วยความหนาแน่นแต่ละรายการเพื่อให้ได้ความหนาแน่นเฉลี่ยของส่วนผสม:
(0.15)(15) + (0.60)(1.0) + (0.25)(0.50) = 2.975\ข้อความ{ g/cc}