Gęstość


Gęstość w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Gęstość (masa właściwa) – stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości.

W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie; jeśli jej objętość wynosi V , {\displaystyle V,} a masa m , {\displaystyle m,} to gęstość substancji wynosi:

ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}

i nie zależy od wyboru próbki.

W przypadku substancji niejednorodnych gęstość nie jest stała w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu z osobna; definiuje się ją jak wyżej, przy założeniu, że wybrana porcja substancji, obejmująca dany punkt, jest jak najmniejsza. Wybierając próbkę w otoczeniu danego punktu otrzymujemy gęstość w tym punkcie jako granicę stosunku masy próbki d m {\displaystyle dm} do jej objętości d v {\displaystyle dv} przy rozmiarach próbki dążących do zera:

ρ = d m d V . {\displaystyle \rho ={\frac {dm}{dV}}.}

Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny – kg/m³. Inne jednostki to m.in. kilogram na litr – kg/l oraz gram na centymetr sześcienny – g/cm³ (w układzie CGS).

Gęstość większości substancji jest zależna od panujących warunków, w szczególności od temperatury i ciśnienia. W związku z tym w tablicach opisujących właściwości materiałów podaje się ich gęstość zmierzoną w określonych warunkach; przeważnie są to warunki standardowe lub normalne. Znajomość gęstości pozwala na obliczenie masy określonej objętości substancji. Dla substancji jednorodnej zachodzi

m = ρ V , {\displaystyle m=\rho V,}

a dla ciał niejednorodnych

m = V ρ d V . {\displaystyle m=\int _{V}\rho \,\mathrm {d} V.}

Gęstość ciał stałych i ciekłych można wyznaczyć przez ważenie próbek o znanej objętości. Przy wyznaczaniu gęstości cieczy stosuje się również areometry. Areometry wypełnione cieczą o znanej gęstości mogą służyć do wyznaczania gęstości innych cieczy. Przy wyznaczaniu gęstości gazów stosuje się między innymi ważenie naczyń z gazem o różnym ciśnieniu gazu.

Gęstość większości substancji zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury (jednym z wyjątków jest woda w temperaturze poniżej 4 °C). Zjawisko to wynika z rozszerzalności cieplnej ciał. Podczas przemian fazowych gęstość zmienia się skokowo (w temperaturze przemiany), podczas krzepnięcia zazwyczaj wzrasta (najbardziej znanymi wyjątkami są woda, żeliwo, a z pierwiastków bizmut, gal i german).

Spośród pierwiastków, w warunkach normalnych, największą gęstość mają osm (22 600 kg/m³) oraz iryd (22 400 kg/m³), dla porównania gęstość ołowiu jest dwukrotnie mniejsza.

Spis treści

Gęstość a ciężar właściwy | edytuj kod

W odróżnieniu od ciężaru właściwego gęstość nie zależy od siły ciążenia; w warunkach nieważkości gęstość pozostaje taka sama jak w warunkach ciążenia (podobnie jak masa), a ciężar właściwy wynosi wtedy zero (podobnie jak siła ciężkości).

Gęstość a lepkość | edytuj kod

Określenie gęstość jest potocznie używane do określania lepkości[1]; w znaczeniu technicznym lepkość i gęstość opisują inne wielkości (woda ma większą gęstość od oleju smarnego, ale mniejszą lepkość[2]).

Gęstość ciał stałych | edytuj kod

Gęstość ciał stałych w (kg/m³) w 20 °C

Gęstość cieczy | edytuj kod

Gęstość cieczy w (kg/m³) w 22 °C

Gęstość gazów | edytuj kod

Gęstości gazów w (kg/m³) w 20 °C pod ciśnieniem normalnym[potrzebny przypis]

Średnia gęstość Wszechświata | edytuj kod

ρ c = 3 H 0 2 8 π G {\displaystyle \rho _{c}={\frac {3H_{0}^{2}}{8\pi G}}}

gdzie H 0 {\displaystyle H_{0}} stała Hubble’a, G {\displaystyle G} stała grawitacji.

  • Obecna średnia gęstość materii (nierelatywistycznej)
ρ m = Ω m ρ c , {\displaystyle \rho _{m}=\Omega _{m}\;\rho _{c},}

gdzie Ω m {\displaystyle \Omega _{\text{m}}} jest parametrem gęstości materii we Wszechświecie (gęstością wyrażoną w jednostkach gęstości krytycznej).

Ω m 0 , 24 {\displaystyle \Omega _{m}\approx 0{,}24} i H 0 73 k m s M p c , {\displaystyle H_{0}\approx 73\;\operatorname {\frac {km}{s\cdot Mpc}} ,}
    • stąd ρ m 2 , 4 × 10 27 kg/m 3 = 2 , 4 × 10 30 g/cm 3 , {\displaystyle \rho _{m}\approx 2{,}4\times 10^{-27}\,{\text{kg/m}}^{3}=2{,}4\times 10^{-30}\,{\text{g/cm}}^{3},} tzn. mniej niż dwa protony (średnio) w jednym metrze sześciennym,
    • z obserwacji wnioskuje się też o istnieniu we Wszechświecie ciemnej energii (stałej kosmologicznej) o parametrze gęstości
Ω Λ 0 , 76 , {\displaystyle \Omega _{\Lambda }\approx 0{,}76,} co odpowiada gęstości wynoszącej ρ Λ 7 , 6 × 10 27 kg/m 3 = 7 , 6 × 10 30 g/cm 3 . {\displaystyle \rho _{\Lambda }\approx 7{,}6\times 10^{-27}\,{\text{kg/m}}^{3}=7{,}6\times 10^{-30}\,{\text{g/cm}}^{3}.}

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. Gęsty. Słownik języka polskiego PWN. [dostęp 2012-12-21].
  2. Porównanie tabelaryczne lepkości i gęstości wody z lepkościami i gęstościami olejów smarnych. [dostęp 2012-12-25].
  3. ArkadiuszA. Artyszak ArkadiuszA., Warto wiedzieć, ile czego się ma [w:] Nowoczesna uprawa 12/2012, Agencja Promocji Rolnictwa i Agrobiznesu, 2012, s. 41, ISSN 1896-9046 .
  4. Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy; Tlenek węgla CO 0032, 15.10.1993 r. / 31.05.2007 r.

Bibliografia | edytuj kod

  • Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne i astronomiczne. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1974, s. 156.
Kontrola autorytatywna (zmienna intensywna):
Na podstawie artykułu: "Gęstość" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy