Πυκνότητα
Η πυκνότητα συνιστά φυσικό μέγεθος με το οποίο εκφράζεται η μάζα ενός υλικού ανά μονάδα όγκου. Συνήθως, συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα ρ ή με το λατινικό γράμμα d.[1] Μονάδα μέτρησης της πυκνότητας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το (χιλιόγραμμο ανά κυβικό μέτρο). Συχνά, χρησιμοποιείται και η μονάδα (γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό).[2] Ο βασικός μαθηματικός τύπος της πυκνότητας είναι ο λόγος της μάζας ενός υλικού, m, προς τον όγκο, V, που την περιέχει:[3]
Η πυκνότητα συνιστά ένα εντατικό μέγεθος, καθώς εκφράζεται ως πηλίκο μεγεθών που εξαρτώνται από την ποσότητα του υλικού το οποίο αφορούν (εκτατικά μεγέθη). Συνεπώς, η πυκνότητα είναι χαρακτηριστικό μέγεθος του εκάστοτε υλικού και δεν εξαρτάται από την ποσότητά του.[4] Για παράδειγμα, η πυκνότητα ενός σιδερένιου συνδετήρα είναι ίδια με την πυκνότητα μιας σιδερένιας ράβδου, δηλαδή ίση με 7880 περίπου, καθώς το υλικό κατασκευής των δύο αντικειμένων είναι το ίδιο.
Προς απλοποίηση των συγκρίσεων πυκνότητας σε διαφορετικά συστήματα μονάδων, η πυκνότητα συχνά αντικαθίσταται από την αδιάστατη ποσότητα που είναι γνωστή ως «ειδικό βάρος». Πρόκειται για τον λόγο της πυκνότητας ενός υλικού προς την πυκνότητα ενός άλλου, πρότυπου υλικού, συνήθως του νερού. Έτσι, ένα υλικό με ειδικό βάρος μικρότερο του νερού (δηλαδή ) επιπλέει εντός αυτού, ενώ ένα υλικό με ειδικό βάρος μεγαλύτερο του νερού (δηλαδή ) βυθίζεται εντός του.[5]
Τιμές πυκνότητας υλικών
ΕπεξεργασίαΗ πυκνότητα ενός υλικού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση, καθώς συνήθως οι δύο αυτοί παράγοντες συνδέονται με τον όγκο του υπό εξέταση υλικού και, συνεπώς, επηρεάζουν την πυκνότητά του. Η προκύπτουσα διακύμανση της πυκνότητας είναι συνήθως μικρή για τα στερεά και τα υγρά, αλλά πολύ μεγαλύτερη για τα αέρια.[6] Για τον λόγο αυτό, οι ενδεικτικές τιμές πυκνότητας που δίνονται στους παρακάτω πίνακες αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης, είτε πρόκειται για τις λεγόμενες «κανονικές συνθήκες», ή για άλλες, αναγραφόμενες τιμές.
Διάφορα υλικά
ΕπεξεργασίαΥλικό | ρ (kg/m3)[Σημείωση 1] | Παρατηρήσεις [Σημείωση 2] |
---|---|---|
Υδρογόνο | 0,0898 | |
Ήλιο | 0,179 | |
Αερογραφίτης | 0,2 | [Σημείωση 3][7][8] |
Μεταλλικό μικροπλέγμα | 0,9 | [Σημείωση 3][9] |
Αεροπήκτωμα | 1,0 | [Σημείωση 3][10] |
Ατμοσφαιρικός αέρας | 1,2 | Στο επίπεδο της θάλασσας[11] |
Εξαφθοριούχο βολφράμιο | 12,4 | Ένα από τα βαρύτερα γνωστά αέρια σε κανονικές συνθήκες[12] |
Υγρό υδρογόνο | 70 | Στους −255 °C περίπου |
Πολυστυρένιο | 75 | Προσέγγιση[13] |
Φελλός | 240 | Προσέγγιση[14] |
Πεύκο | 373 | [15] |
Λίθιο | 535 | Το λιγότερο πυκνό μέταλλο |
Ξύλο | 700 | Τυπικό ξύλο, αποξηραμένο[16][17] |
Βελανιδιά | 710 | [15] |
Κάλιο | 860 | [18] |
Πάγος | 916,7 | Σε θερμοκρασία < 0 °C[19] |
Μαγειρικό λάδι | 910–930 | [20] |
Νάτριο | 970 | |
Νερό (καθαρό) | 1.000 | Στους 4 °C, θερμοκρασία της μέγιστης πυκνότητάς του[21] |
Νερό (αλατωμένο) | 1.030 | Με περιεκτικότητα 3%[22] |
Υγρό οξυγόνο | 1.141 | Στους −219 °C περίπου |
Νάιλον | 1.150 | [23] |
Πλαστικό | 1.175 | Προσέγγιση για πολυπροπυλένιο[24] και PVC[25] |
Γλυκερίνη | 1.261 | [26] |
Τετραχλωραιθυλένιο | 1.622 | |
Άμμος | 1.600 | Μεταξύ του 1.600 και 2000 [27] |
Μαγνήσιο | 1.740 | |
Βηρύλλιο | 1.850 | |
Σκυρόδεμα | 2.400 | [28][29] |
Γυαλί | 2.500 | [30] |
Πυρίτιο | 2.330 | |
Χαλαζίτης | 2.600 | [27] |
Γρανίτης | 2.700 | [27] |
Γνεύσιος | 2.700 | [27] |
Αργίλιο | 2.700 | |
Ασβεστόλιθος | 2.750 | Συμπαγής[27] |
Βασάλτης | 3.000 | [27] |
Διιωδομεθάνιο | 3.325 | Σε υγρή μορφή και σε θερμοκρασία δωματίου[31] |
Διαμάντι | 3.500 | [32] |
Τιτάνιο | 4.540 | |
Σελήνιο | 4.800 | |
Βανάδιο | 6.100 | |
Αντιμόνιο | 6.690 | |
Ψευδάργυρος | 7.000 | |
Χρώμιο | 7.200 | |
Κασσίτερος | 7.310 | |
Μαγγάνιο | 7.325 | Προσέγγιση |
Σίδηρος | 7.870 | |
Νιόβιο | 8.570 | |
Ορείχαλκος | 8.600 | [29] |
Κάδμιο | 8.650 | |
Κοβάλτιο | 8.900 | |
Νικέλιο | 8.900 | |
Χαλκός | 8.940 | |
Βισμούθιο | 9.750 | |
Μολυβδαίνιο | 10.220 | |
Άργυρος | 10.500 | |
Μόλυβδος | 11.342 | |
Θόριο | 11.720 | |
Ρόδιο | 12.410 | |
Υδράργυρος | 13.546 | |
Ταντάλιο | 16.600 | |
Ουράνιο | 18.800 | |
Βολφράμιο | 19.300 | |
Χρυσός | 19.320 | |
Πλουτώνιο | 19.840 | |
Ρήνιο | 21.020 | |
Λευκόχρυσος | 21.450 | |
Ιρίδιο | 22.420 | |
Όσμιο | 22.570 | Πρόκειται για το πιο πυκνό στοιχείο |
Σημειώσεις:
|
Νερό
ΕπεξεργασίαT (°C)[Σημ. 1] | Πυκνότητα (kg/m3) |
---|---|
−30 | 983,854 |
−20 | 993,547 |
−10 | 998,117 |
0 | 999,8395 |
4 | 999,9720 |
10 | 999,7026 |
15 | 999,1026 |
20 | 998,2071 |
22 | 997,7735 |
25 | 997,0479 |
30 | 995,6502 |
40 | 992,2 |
60 | 983,2 |
80 | 971,8 |
100 | 958,4 |
Σημειώσεις:
|
Αέρας
ΕπεξεργασίαT (°C) | ρ (kg/m3) |
---|---|
−25 | 1,423 |
−20 | 1,395 |
−15 | 1,368 |
−10 | 1,342 |
−5 | 1,316 |
0 | 1,293 |
5 | 1,269 |
10 | 1,247 |
15 | 1,225 |
20 | 1,204 |
25 | 1,184 |
30 | 1,164 |
35 | 1,146 |
Άλλα υλικά σώματα
ΕπεξεργασίαΣώμα | ρ (kg/m3) | Σημείωση |
---|---|---|
Γη | 5.515 | Μέση πυκνότητα[36] |
Εσωτερικό τμήμα του πυρήνα της Γης | 13.000 | Προσέγγιση[37] |
Πυρήνας του Ήλιου | 33.000–160.000 | Προσέγγιση[38] |
Λευκός νάνος | Προσέγγιση[39] | |
Ατομικός πυρήνας | Δεν εξαρτάται έντονα από το μέγεθος του πυρήνα[40] | |
Αστέρας νετρονίων | [41] |
Δείτε επίσης
ΕπεξεργασίαΠαραπομπές
Επεξεργασία- ↑ Division, International Union of Pure and Applied Chemistry Physical and Biophysical Chemistry (2007). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (στα Αγγλικά). Royal Society of Chemistry. σελ. 81. ISBN 978-0-85404-433-7.
- ↑ «density | Definition, Symbol, Units, Formula, & Facts» (στα αγγλικά). Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/density. Ανακτήθηκε στις 2022-08-17.
- ↑ «Density - Background». dept.harpercollege.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022.
- ↑ Lower, Stephen (3 Οκτωβρίου 2013). «2.4: Density and its Applications». Chemistry LibreTexts (στα Αγγλικά). Simon Fraser University. Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022.
- ↑ «What is the difference between density and specific gravity?». NPLWebsite (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Equation of State». www.grc.nasa.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ New carbon nanotube struructure aerographite is lightest material champ Αρχειοθετήθηκε October 17, 2013, στο Wayback Machine.. Phys.org (July 13, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
- ↑ Aerographit: Leichtestes Material der Welt entwickelt – SPIEGEL ONLINE Αρχειοθετήθηκε October 17, 2013, στο Wayback Machine.. Spiegel.de (July 11, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
- ↑ «In pictures: Ultra-light material» (στα αγγλικά). BBC News. 2013-04-09. https://www.bbc.com/news/science-environment-22079592. Ανακτήθηκε στις 2022-08-18.
- ↑ «IPAC @ LLNL - Technology Profile: Aerogels Terms». web.archive.org. 18 Ιουλίου 2005. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 18 Ιουλίου 2005. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ Groom, D.E. Abridged from Atomic Nuclear Properties Αρχειοθετήθηκε 27 February 2008 στο Wayback Machine.. Particle Data Group: 2007.
- ↑ PubChem. «Tungsten hexafluoride». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ Expanded Polystyrene (EPS) Technical Data (PDF). Australia: Australian Urethane & Styrene. 2010. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 12 Νοεμβρίου 2020. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «The rationale behind cork properties: A review of structure and chemistry :: BioResources». bioresources.cnr.ncsu.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ 15,0 15,1 Serway, Raymond; Jewett, John (2005), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, σελ. 467, ISBN 0-534-49143-X, https://books.google.com/books?id=VaroJ5BNuZAC
- ↑ «Wood Densities». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις Οκτωβρίου 20, 2012. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Density of Wood». www.simetric.co.uk (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις Οκτωβρίου 26, 2012. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ Bolz, Ray E.· Tuve, George L., επιμ. (1970). «§1.3 Solids—Metals: Table 1-59 Metals and Alloys—Miscellaneous Properties». CRC Handbook of tables for Applied Engineering Science (στα Αγγλικά) (2nd έκδοση). CRC Press. σελ. 117. ISBN 9781315214092.
- ↑ «Ice». www.cs.mcgill.ca (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 11 Αυγούστου 2022. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Density of Cooking Oil - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Water Density | U.S. Geological Survey». www.usgs.gov. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ Lienhard, J.H. «Thermophysical properties of seawater». web.mit.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Nylons (Polyamide)». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Polypropylene (PP)». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Polyvinyl Chloride PVC». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ glycerol composition at Αρχειοθετήθηκε February 28, 2013, στο Wayback Machine.. Physics.nist.gov. Retrieved on July 14, 2012.
- ↑ 27,0 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 Sharma, P.V. (1997), Environmental and Engineering Geophysics, Cambridge University Press, σελ. 17, doi: , ISBN 9781139171168
- ↑ «Density of Concrete - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά).
- ↑ 29,0 29,1 Young, Hugh D.· Freedman, Roger A. (2012). University Physics with Modern Physics (στα Αγγλικά). Addison-Wesley. σελ. 374. ISBN 978-0-321-69686-1.
- ↑ «Density of Glass - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά).
- ↑ PubChem. «Diiodomethane». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Diamond». hyperphysics.phy-astr.gsu.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Water - Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficients». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Water Density | U.S. Geological Survey». www.usgs.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ «Air - Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficient vs. Temperature and Pressure». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
- ↑ Density of the Earth, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+the+earth
- ↑ Density of Earth's core, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+earth%27s+core
- ↑ Density of the Sun's core, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+sun%27s+core
- ↑ Johnson, Jennifer. «Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars» (PDF). Lecture notes, Astronomy 162 (στα Αγγλικά). Ohio State University. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 25 Σεπτεμβρίου 2007.
- ↑ «Nuclear Size and Density». HyperPhysics (στα Αγγλικά). Georgia State University. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 6 Ιουλίου 2009.
- ↑ «Tour the ASM Sky». heasarc.gsfc.nasa.gov. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022.
Συναφής βιβλιογραφία
Επεξεργασία- Royal Society of Chemistry (2007), «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry» (στα Αγγλικά), International Union of Pure and Applied Chemistry, Physical and Biophysical Chemistry Division. ISBN 978-0-85404-433-7.
- «A model for calculating the density of aqueous multicomponent electrolyte solutions» (στα αγγλικά). Journal of the Chilean Chemical Society 53 (1): 1393–8. 2008. doi: .
- «Derived thermodynamic properties of alcohol+ cyclohexylamine mixtures» (στα αγγλικά). Journal of the Serbian Chemical Society 75 (2): 283–293. 2010. doi: .
Εξωτερικοί σύνδεσμοι
Επεξεργασία- Διαδραστικά εκπαιδευτικά εργαλεία για την πυκνότητα, από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.
- Eφαρμογή «Αδράνεια και πυκνότητα», από το Φωτόδεντρο (διαδραστικά σχολικά βιβλία).
- Προσομοιωτικό εργαστήριο πυκνότητας, από τη διαδικτυακή βιβλιοθήκη εκπαιδευτικών προσομοιώσεων «Gizmo» (Αγγλικά)
- Εκπαιδευτική εφαρμογή για την πυκνότητα με προσομοίωση ψαρέματος, από το ίδρυμα διαδικτυακής εκπαίδευσης «CK-12» (Αγγλικά)