ตัวอย่างการทำงานของความหนาแน่น

ในการใช้ชีวิตประจำวัน คำว่า "ความหนาแน่น" มักจะหมายถึงสถานะของความหนาแน่นเช่นเดียวกับใน "การจราจรคือ ." หนาแน่น" หรือ "บุคคลนั้นหนาแน่นเกินกว่าจะเข้าใจคุณ" คำจำกัดความของความหนาแน่น (D) ในวิทยาศาสตร์มีมากกว่านั้นมาก เฉพาะ. มันคือปริมาณของมวล (m) ที่มีปริมาตรเฉพาะ (v) ในทางคณิตศาสตร์ D = m/v ความหนาแน่นมีผลกับสสารในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ และ – ไม่น่าแปลกใจเลย – ของแข็งมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว (ปกติ) และของเหลวมีความหนาแน่นมากกว่าก๊าซ

ในระดับจุลภาค ความหนาแน่นคือการวัดว่าอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นสสารนั้นแน่นแค่ไหน ถ้าวัตถุสองชิ้นมีปริมาตรเท่ากัน วัตถุที่หนาแน่นกว่าจะหนักกว่าเพราะมีอะตอมจำนวนมากรวมกันอยู่ในพื้นที่เดียวกัน ความหนาแน่นได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ และยังได้รับผลกระทบจากความดันบรรยากาศด้วย แม้ว่าการพึ่งพาอาศัยกันเหล่านี้จะเด่นชัดที่สุดในสถานะก๊าซ ความแตกต่างของความหนาแน่นขับเคลื่อนโลก ชีวิตจะไม่เหมือนเดิมหากไม่มีพวกเขา

น้ำมีความหนาแน่น 1 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ถ้ามันฟังดูเป็นเรื่องบังเอิญ มันไม่ใช่ หน่วยเมตริกของมวลขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของน้ำ น้ำมันส่วนใหญ่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และนั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำมันลอยได้ เมื่อใดก็ตามที่คุณผสมของเหลวหรือก๊าซสองชนิด สารที่หนาแน่นกว่าจะตกลงไปที่ด้านล่างของภาชนะ ตราบใดที่ไม่ละลายและกลายเป็นสารละลาย เหตุผลนี้ง่าย แรงโน้มถ่วงออกแรงมากขึ้นบนวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง ความจริงที่ว่าน้ำมันไม่ละลายในน้ำและลอยตัวทำให้สามารถทำความสะอาดได้หลังจากน้ำมันรั่วไหลจำนวนมาก คนงานมักจะนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่โดยการตักออกจากผิวน้ำ

เป่าลูกโป่งด้วยอากาศจากปอดของคุณ แล้วบอลลูนจะนั่งอย่างมีความสุขบนโต๊ะหรือเก้าอี้จนกว่าจะมีคนโยนขึ้นไปในอากาศ ถึงอย่างนั้นก็อาจลอยตามกระแสลมได้ชั่วขณะหนึ่ง แต่จะตกลงสู่พื้นในที่สุด เติมฮีเลียมในปริมาณเท่ากัน แต่คุณต้องผูกเชือกไว้เพื่อไม่ให้ลอยออกไป นั่นเป็นเพราะว่า เมื่อเทียบกับโมเลกุลของออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ โมเลกุลของฮีเลียมนั้นเบามาก ฮีเลียมมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศประมาณ 10 เท่า บอลลูนจะลอยเร็วขึ้นไปอีกหากคุณเติมไฮโดรเจนเข้าไป ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ 100 เท่า แต่ก๊าซไฮโดรเจนติดไฟได้สูง นั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขาไม่ใช้เติมลูกโป่งในงานคาร์นิวัล

เพิ่มความร้อนให้กับอากาศและโมเลกุลจะบินไปรอบ ๆ ด้วยพลังงานมากขึ้น ทำให้มีช่องว่างระหว่างกันมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง อากาศมีความหนาแน่นน้อยลง ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิในโทรโพสเฟียร์จะเย็นลงตามระดับความสูง จึงมีอากาศเย็นมากกว่าที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น และมีแนวโน้มที่จะตกลงมา การเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของอากาศเย็นที่ตกลงมาและอากาศอุ่นที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดกระแสอากาศและลมที่ขับเคลื่อนสภาพอากาศบนโลกใบนี้

ความแปรผันของอุณหภูมิในมหาสมุทรยังสร้างความแตกต่างของความหนาแน่นที่ขับเคลื่อนกระแสน้ำ แต่ความแปรผันของความเค็มก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน น้ำทะเลไม่ได้เป็นน้ำเกลือสม่ำเสมอ และยิ่งมีเกลือมากเท่าใด น้ำทะเลก็จะยิ่งหนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น ความแปรผันของอุณหภูมิและความเค็มสร้างความแตกต่างของความหนาแน่นที่ขับเคลื่อนกระแสน้ำวนในท้องถิ่นเป็น รวมถึงแม่น้ำใต้น้ำลึกที่สร้างที่อยู่อาศัยของสัตว์ทะเลและส่งผลกระทบต่อโลก สภาพภูมิอากาศ

นักวิจัยในห้องปฏิบัติการอาศัยความแตกต่างของความหนาแน่นในการแยกสารในสถานะของเหลวหรือของแข็ง พวกเขาทำเช่นนี้ด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยงซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่หมุนส่วนผสมอย่างรวดเร็วจนสร้างแรงที่ใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วงหลายเท่า ในเครื่องหมุนเหวี่ยง ส่วนประกอบที่หนาแน่นที่สุดของของผสมจะได้รับแรงที่ใหญ่ที่สุดและเคลื่อนออกสู่ด้านนอกของภาชนะจากตำแหน่งที่สามารถดึงออกมาได้

ความหนาแน่นยังสามารถใช้เพื่อระบุวัสดุที่ทำจากสารประกอบที่ไม่รู้จัก ขั้นตอนคือการชั่งน้ำหนักวัสดุและวัดปริมาตรที่ใช้ โดยใช้การถ่ายเทน้ำหรือวิธีการอื่น จากนั้นคุณจะพบความหนาแน่นของวัสดุ โดยใช้สมการ D = m/v และเปรียบเทียบกับความหนาแน่นที่ทราบของสารประกอบทั่วไปที่แสดงอยู่ในตารางอ้างอิง