Ett materials densitet definieras som dess massa per volymenhet. Med andra ord är densitet förhållandet mellan massa och volym eller massa per volymenhet. Det är ett mått av hur mycket ”prylar” ett föremål har i en volymenhet (kubikmeter eller kubikcentimeter). Densitet är i huvudsak ett mått på hur tätt materia är sammanpressad. Densitetsprincipen upptäcktes av den grekiske vetenskapsmannen Archimedes, och det är enkelt för att beräkna om du känner till formeln och förstår dess relaterade enheter.
Densitetsformel
För att beräkna densiteten (vanligtvis representerad av den grekiska bokstaven ”ρ”) för ett föremål, ta massan (m) och dividera med volymen (v): ρ = m / v
SI-enheten för densitet är kilogram per kubikmeter (kg/m3). Det är också ofta representerat i cgs-enheten av gram per kubikcentimeter (g/cm3).
Hur man hittar densitet
När du studerar densitet kan det vara till hjälp att arbeta med ett provproblem med formeln för densitet, som nämndes i föregående sektion. Kom ihåg att även om densitet verkligen är massa dividerat med volym, så mäts den ofta i enheter av gram per kubikcentimeter eftersom gram representerar en standardvikt, medan kubikcentimeter representerar föremålets volym.
För detta problem, ta en tegelsten med salt som mäter 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, som väger 433 gram . För att hitta densiteten, använd formeln, som hjälper dig att bestämma mängden massa per volymenhet, eller: ρ = m / v
I det här exemplet har du måtten på objektet, så du måste beräkna volymen. Formeln för volym beror på objektets form, men det är en enkel beräkning för en ruta:
v = längd x bredd x tjocklek
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm3
Nu när du har massan och volymen, beräkna densiteten enligt följande:
ρ = m / v
ρ = 433 g/ 200,0 cm3
ρ = 2,165 g/cm3
Sålunda är densiteten för saltstenen 2,165 g/ cm3.
Använda densitet
Ett av de mest vanliga användningsområden för densitet är hur olika material interagerar när de blandas ihop. Trä flyter i vatten för att det har lägre densitet, medan ett ankare sjunker för att metallen har en högre densitet. Heliumballonger flyter eftersom heliumets densitet är lägre än luftens densitet.
När din bilservicestation testar olika vätskor, som transmissionsolja , kommer det att hälla en del av vätskan i en hydrometer. Hydrometern har flera kalibrerade föremål, varav några flyter i vätskan. Genom att observera vilket av föremålen som flyter kan de anställda på bensinstationen bestämma vätskans densitet. När det gäller transmissionsvätska avslöjar detta test om anställda på bensinstationen behöver byta ut den omedelbart eller om vätskan fortfarande har lite liv i sig.
Densitet låter dig lösa massa och volym om det ges den andra kvantiteten. Eftersom tätheten av vanliga ämnen är känd är denna beräkning ganska enkel, i formen. (Observera att asterisksymbolen—*—används för att undvika förväxling med variablerna för volym och densitet, ρ
och v, respektive.) v ρ = m eller m / ρ = v
Förändringen i densitet kan också vara användbar för att analysera vissa situationer, till exempel när en kemisk omvandling äger rum och energi frigörs. Laddningen i ett ackumulatorbatteri är till exempel en sur lösning. När batteriet laddar ur elektricitet, kombineras syran med blyet i batteriet och bildar en ny kemikalie, vilket resulterar i en minskning av lösningens densitet. Denna densitet kan mätas för att bestämma batteriets nivå av återstående laddning.
Densitet är ett nyckelbegrepp för att analysera hur material interagerar inom vätskemekanik, väder, geologi, materialvetenskap, teknik och andra fysikområden.
Specifik gravitation
Ett begrepp relaterat till densitet är den specifika vikten (eller, ännu lämpligare, den relativa densiteten) hos ett material, vilket är förhållandet mellan materialets densitet och vattnets densitet. Ett föremål med en specifik vikt mindre än en kommer att flyta i vatten, medan en specifik vikt större än en betyder att det kommer att sjunka. Det är denna princip som gör att till exempel en ballong fylld med varmluft kan sväva i förhållande till resten av luften.
