щільність

1. Види щільності і одиниці вимірювання
2. Формула знаходження щільності
3. Залежність щільності від температури
4. Діапазон щільності в природі
5. Щільності астрономічних об'єктів
6. Щільності деяких газів
7. Щільності деяких рідин
8. Щільність деяких порід деревини
9. Вимірювання щільності
10. Див. також
11. посилання

щільність - скалярная фізична величина , Яка визначається як відношення маси тіла до займаного цим тілом обсягом . Більш суворе визначення щільності вимагає уточнення формулювання:

• Середня щільність тіла - відношення маси тіла до його об'єму. Для однорідного тіла вона також називається просто щільністю тіла.
• Щільність речовини - це щільність тіл, що складаються з цієї речовини. Звідси випливає і коротке формулювання визначення щільності речовини: щільність речовини - це маса його одиничного обсягу.
• Щільність тіла в точці - це межа відносини маси малої частини тіла ( ), Що містить цю точку, до обсягу цієї малої частини ( ), Коли цей обсяг прагне до нуля [1] , Або, записуючи коротко, . При такому граничному переході необхідно пам'ятати, що на атомарному рівні будь-яке тіло неоднорідне, тому необхідно зупинитися на обсязі, відповідному використовуваної фізичної моделі .

Види щільності і одиниці вимірювання

Виходячи з визначення щільності, її розмірність кг / м³ в системі СІ і в г / см в системі СГС .

Для сипучих і пористих тіл розрізняють:

• дійсну густину, яка визначається без урахування порожнин;
• питому (уявну) щільність , Що розраховується як відношення маси речовини до всього займаного ним об'єму.

Дійсну густину з уявній отримують за допомогою величини коефіцієнта пористості - частки обсягу пустот в займаному обсязі.

Формула знаходження щільності

Щільність (густина однорідного тіла або середня щільність неоднорідного) знаходиться за формулою:

де m - маса тіла, V - його об'єм; формула є просто математичної записом визначення терміна «щільність», даного вище.

• При обчислення щільності газів ця формула може бути записана і в вигляді:

де М - молярна маса газу, - молярний об'єм (при нормальних умовах дорівнює 22,4 л / моль).

Щільність тіла в точці записується як тоді маса неоднорідного тіла (тіла з щільністю, що залежить від місця) розраховується як

Залежність щільності від температури

Як правило, при зменшенні температури щільність збільшується, хоча зустрічаються речовини, чия щільність поводиться інакше, наприклад, вода , бронза і чавун . Так, щільність води має максимальне значення при 4 ° C і зменшується як з підвищенням, так і зі зниженням температури щодо цього числа.

При зміні агрегатного стану щільність речовини змінюється стрибкоподібно: щільність росте при переході з газоподібного стану в рідке і при затвердінні рідини. Правда, вода є винятком з цього правила, її щільність при затвердінні зменшується.

Діапазон щільності в природі

Для різних природних об'єктів щільність змінюється в дуже широкому діапазоні.

• Найнижчу щільність має міжгалактична середу (2 · 10-31 ÷ 5 · 10-31 кг / м³) [2] .
• Щільність міжзоряного середовища приблизно дорівнює 10-23 ÷ 10-21 кг / м³.
• Середня щільність Сонця приблизно в 1,5 рази більша за густину води.
• Середня щільність червоних гігантів на багато порядків менше, ніж у Сонця, через те, що їх радіус в сотні разів більше.
• Середня щільність землі дорівнює 5520 кг / м³.
• рідкий водень при атмосферному тиску і температурі -253 ° C має щільність 70 кг / м³.
• щільність рідкого гелію при атмосферному тиску дорівнює 130 кг / м³.
• щільність прісної води становить 1000 кг / м³.
• граніт має щільність 2600 кг / м³.
• щільність заліза дорівнює 7874 кг / м³.
• Найбільшу щільність серед металів має осмій (22 587 кг / м³).
• Щільність атомних ядер приблизно дорівнює 2 · 1017кг / м³.
• щільність білих карликів становить 108 ÷ 1012 кг / м³.
• щільність нейтронних зірок має порядок 1017 ÷ 1018 кг / м³.
• Теоретично верхню межу представляє Планка щільність (Сучасна фізика оцінює її в 5,1 · 1096 кг / м³, хоча не виключено, що вона дуже сильно завищена).

Щільності астрономічних об'єктів

Середні щільності планет Сонячної системи і Сонця:

Середня щільність Сонця і планет (в г / см³) [3] [4]

• Міжпланетне середовище в Сонячній системі досить неоднорідна і може змінюватися в часі, її щільність в околицях Землі ~ 10-21 ÷ 10-20 кг / м³.
• Щільність міжзоряного середовища ~ 10-23 ÷ 10-21 кг / м³.
• Щільність міжгалактичної середовища від 2 × 10-34 до 5 × 10-34 кг / м³.
• Середня щільність червоних гігантів на багато порядків менше через те, що їх радіус в сотні разів більше, ніж у Сонця.
• щільність білих карликів 108 ÷ 1012 кг / м³
• щільність нейтронних зірок має порядок 1017 ÷ 1018 кг / м³.
• Середня (за обсягом під горизонтом подій) щільність чорної діри
  • у чорної діри з масою порядку сонячної перевищує ядерну щільність,
  • у надмасивної чорної діри з масою в 109 сонячних мас (існування таких чорних дір підозрюється в квазарах) залишає близько 20 кг / м³,
  • у надмасивної чорної діри в центрі галактики може бути 0,2 кг / м³.

Щільності деяких газів

щільність газів і парів (0 ° C, 101325 Па), кг / м³ азот 1,250 кисень 1,429 аміак 0,771 криптон 3,743 Аргон 1,784 ксенон 5,851 водень 0,090 метан 0,717 Водяна пара (100 ° C) 0,598 неон 0,900 повітря 1,293 Вуглекислий газ 1,977 хлор 3,164 гелій 0,178 етилен 1,260

Щільності деяких рідин

щільність рідин , Г / см³ бензин 0,74 молоко 1,04 вода (4 ° C) 1,00 ртуть (0 ° C) 13,60 гас 0,82 ефір 0,72 гліцерин 1,26 спирт 0,80 Морська вода 1,03 скипидар 0,86 Масло оливкове 0,92 ацетон 0,792 Масло машинне 0,91 Сірчана кислота 1,84 нафта 0,81-0,85 рідкий водень (-253 ° C) 0,07

Щільність деяких порід деревини

щільність деревини , Г / см³ бальса 0,15 ялиця сибірська 0,39 Секвойя вічнозелена 0,41 ялина 0,45 Іва 0,46 вільха 0,49 осика 0,51 сосна 0,52 липа 0,53 Кінський каштан 0,56 Каштан їстівний 0,59 Кипарис 0,60 Черемуха 0,61 ліщина 0,63 Волоський горіх 0,64 береза 0,65 вишня 0,66 в'яз гладкий 0,66 модрина 0,66 клен польовий 0,67 дерево тика 0,67 бук 0,68 груша 0,69 дуб 0,69 Світенія ( махагони ) 0,70 Платан 0,70 жостер ( крушина ) 0,71 тис 0,75 Ясень 0,75 Слива 0,80 бузок 0,80 глід 0,80 пекан (Карія) 0,83 Сандалове дерево 0,90 самшит 0,96 ебенове дерево 1,08 квебрахо 1,21 Бакаут 1,28 пробка 0,48

Вимірювання щільності

Для вимірювання щільності використовуються:

Див. також

Примітки

1. ↑ Мається на увазі також, що область стягується до точки, тобто, не тільки її обсяг наближається до нуля (що могло б бути не тільки при стягуванні області до точки, але, наприклад, до відрізка), але також прагне до нуля і її діаметр (Максимальний лінійний розмір).
2. ↑ Агекян Т. А. Розширення Всесвіту. Модель Всесвіту. // Зірки, галактики, Метагалактика / Под ред. А. Б. Васильєва. - 3-е изд. - М.: Наука, 1982. - С. 249. - 416 с.
3. ↑ (Англ.) Planetary Fact Sheet
4. ↑ (Англ.) Sun Fact Sheet

посилання

джерела

• Велика Радянська Енциклопедія
• Фізична енциклопедія під. ред. А. М. Прохорова. Москва. Наукове видавництво «Велика російська енциклопедія», 1992 р Т.3, стр.637.