Tiheys on fyysinen määrä, joka mittaa kehon aineen pitoisuus tietyssä tilavuudessa.
Se saadaan ruumiin massan ja tilavuuden välisellä suhteella ja mitataan kilogrammoina / m3 kansainvälisessä mittayksikköjärjestelmässä (SI).
Rungon tiheys on kääntäen verrannollinen sen tilavuuteen, toisin sanoen mitä suurempi tilavuus, sitä pienempi tiheys. Huomaa tämä suhde tiheyskaavassa:
Tiheys on ominaisuus, joka määrittää, kelluu ruumis kelluu vai uppoako se nesteeseen. Jos materiaali on vähemmän tiheää kuin neste, se kelluu, mutta jos sen tiheys on suurempi kuin nesteen, se uppoaa.
Kaikilla luonnossa esiintyvillä materiaaleilla on mitattava tiheys. Tiheys riippuu materiaalityyppi, of fyysinen tila missä hän löytää itsensä ja olosuhteet lämpötila ja ympäristöpaine.
Kuinka tiheys lasketaan?
Aineen tai aineseoksen tiheyden laskemiseksi jaa kehon massa sen tilavuudella kaavan mukaan:
Missä:
- d = tiheys mitattuna kg / m3, g / cm3 tai g / ml
- m = massa mitattuna kg tai g
- v = tilavuus mitattuna metreinä3, cm3 tai ml
On tärkeää pitää mielessä, että kun ruumiin tilavuus muuttuu erilaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, tiheys on erilainen, kun lämpötila ja paine muuttuvat.
Esimerkiksi veden tiheys on noin 1 g / cm3 ympäröivässä tilassa, mutta kun siitä tulee jäätä, sen tiheys pienenee arvoon 0,92 g / cm3 - juuri tiheyseron vuoksi jää kelluu vedessä.
Jää kelluu vedessä, koska sen tiheys on kiinteässä tilassa pienempi kuin nestemäisessä tilassa.
Käytännön esimerkkejä tiheydestä
Kuvittele kaksi astiaa, joista toisessa on 1 kg lyijyä ja toisessa 1 kg puuvillaa, jotta ymmärrät käytännössä tiheyden. Molemmilla on sama massa eli yksi kilo.
Koska puuvilla on kuitenkin paljon lyijyä kevyempi, tarvitaan paljon suurempi määrä tätä materiaalia, jotta molempien astioiden massat tasaantuvat.
Siten puuvillan käyttämä tila on paljon suurempi kuin lyijyn käyttämä tila. Tämä tarkoittaa, että lyijyllä on paljon suurempi määrä väkevöityä ainetta ja siten suurempi tiheys kuin puuvillalla.
Katso nyt muita esimerkkejä käytännön tilanteista, jotka selitetään materiaalien tiheyden erolla:
Jääkuutiot
Kun asetetaan lasilliseen vettä, jääkuutioita kelluu, koska niiden tiheys (0,92 g / cm)3) on pienempi kuin veden tiheys (1g / cm3).
Kun jääkuutioita laitetaan lasiin alkoholin kanssa, jääpalat uppoavat, koska niiden tiheys (0,92 g / cm)3) on suurempi kuin etanolin tiheys (0,79 g / cm3).
Jää uppoaa lasilliseen alkoholijuomaa, koska alkoholin tiheys on pienempi kuin veden.
Styroksi ja kynsi
Toinen esimerkki, joka auttaa ymmärtämään tiheyttä, on tarkkailla styroksi-levyn ja teräksisen naulan käyttäytymistä veteen asetettuna.
Kynsi uppoaa välittömästi, koska sen tiheys (0,78 g / m)3) on paljon suurempi kuin veden tiheys. Tämä tarkoittaa, että teräksessä on suuri määrä ainetta keskittynyt pieneen tilavuuteen.
Toisaalta, kun vaahtomuovilevy asetetaan veteen, se kelluu, koska vaahtomuovin tiheys on pienempi kuin veden tiheys. Toisin kuin teräs, styroksi on aine, jolla on vähän väkevöityä ainetta.
Vaahtomuovin tiheys on pienempi kuin veden, joten lauta kelluu.
Ominaispaino ja tiheys
Tiheyttä käytetään myös viittaamaan tiheyteen, mutta niitä ei aina voida ymmärtää synonyymeinä.
THE tiheys viittaa a runko, joka voi koostua vain yhdestä aineesta tai aineiden seoksesta, kuten vesiliuos sokerilla.
THE Erityinen massapuolestaan viittaa a: n tiheyteen homogeeninen aine kuten alumiini, lyijy tai vesi.
Tämä tarkoittaa, että kun keho koostuu vain yhdestä aineesta, sen tiheys saadaan sen ominaismassasta. Kun keho on heterogeeninen, on kuitenkin tarpeen laskea sen tiheys massan ja tilavuuden suhteena.
Aineen tiheys
Katso joidenkin aineiden tiheys (tai ominaismassa) alla olevasta taulukosta:
| Aine | Tiheys |
|---|---|
| Vesi | 1,0 |
| Ilmaa | 1,2 |
| Teräs | 7,8 |
| Alumiini | 2,7 |
| Johtaa | 11,3 |
| Kupari | 8,9 |
| Etanoli | 0,79 |
| Rauta | 7,86 |
| Jäätä | 0,92 |
| Maito | 1,03 |
| puu | 0,5 |
| Kulta | 19,3 |
Absoluuttinen tiheys ja suhteellinen tiheys
Absoluuttinen tiheys viittaa tietyn ruumiin tai aineen tiheyteen. Suhteellinen tiheys puolestaan on yhden materiaalin tiheys toiseen verrattuna.
Suhteellisen tiheyden laskeminen on kahden tiheyden suhde, joka lasketaan jakamalla massa tilavuudella. Tiheyskaava voidaan ilmaista seuraavasti:
tai
Suhteellista tiheyttä käytetään usein verrattaessa aineiden tiheyttä veteen, jonka tiheys on 1 g / cm3.
Tiheyden mittayksikkö
Kansainvälisessä järjestelmässä (SI) käytetty mittayksikkö on kg / m3, mutta on yleistä, että tämä suuruus ilmaistaan myös g / cm: ssä3 ja g / ml. Näiden mittayksiköiden suhde on:
1 g / cm3 = 1 g / ml = 1000 kg / m3
Katso myös merkitys kemia ja äänenvoimakkuuden mittaukset.
