Gustina

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Gustina
Dimenzija L −3 M
Jedinice
SI kg / m³
GHS g / cm³
Bilješke (uredi)
skalar

Gustina je skalarna fizička veličina definirana kao omjer mase tijela i zapremine koju ovo tijelo zauzima, ili kao derivat mase u odnosu na zapreminu:

...

Ovi izrazi nisu ekvivalentni, a izbor zavisi od toga koji se denzitet razmatra. razlika:

  • prosječna gustina tijela - odnos tjelesne težine i zapremine ... U homogenom slučaju, jednostavno se naziva gustina tijela;
  • gustina supstance - gustina homogenog ili jednolično nehomogenog tela, koje se sastoji od ove supstance;
  • gustina tijela u tački je granica omjera mase malog dijela tijela ( ) koji sadrži ovu tačku na volumen ovog malog dijela ( ) kada volumen teži nuli [1] , ili, ukratko, ... Kako je na atomskom nivou svako tijelo nehomogeno, prilikom prelaska do granice potrebno je zaustaviti se na zapremini koja odgovara korištenom fizičkom modelu .

Za masu tačke, gustina je beskonačna. Matematički, može se definisati ili kao mjera ili kao derivat Radon-Nikodyma u odnosu na neku referentnu meru.

Grčko slovo se obično koristi za označavanje gustine. [ro] (podrijetlo oznake treba razjasniti), ponekad se koriste latinična slova D i d (od latinskog densitas "gustina"). Na osnovu definicije gustine, njena dimenzija je kg/m³ u SI i g/cm³ u CGS sistemu.

Koncept "gustine" u fizici može imati širu interpretaciju. Postoje površinska gustina (odnos mase i površine ) i linearna gustina (odnos mase i dužine), primenjene na ravne (dvodimenzionalne) i izdužene (jednodimenzionalne) objekte. Osim toga, govori se ne samo o gustoći mase, već i o gustoći drugih veličina, na primjer, energije, električnog naboja. U takvim slučajevima terminu "gustina" dodaju se specifične riječi, recimo " linearna gustina naboja ". Gustoća podrazumevano označava gornju (trodimenzionalnu, kg/m 3 ) gustinu mase.

Formula za pronalaženje gustine

Gustina (gustina homogenog tijela ili prosječna gustina neujednačenog tijela) se nalazi po formuli:

gdje je M masa tijela, V njegov volumen; formula je jednostavno matematička notacija za definiciju "gustine" datu gore.

Prilikom izračunavanja gustine gasova u standardnim uslovima, ova formula se takođe može napisati u obliku:

gdje - molarna masa gasa, - molarni volumen (u standardnim uslovima, približno je jednak 22,4 l / mol).

Gustina tijela u tački se zapisuje kao

tada se masa nehomogenog tijela (tela čija gustina zavisi od koordinata) izračunava kao

Slučaj labavih i poroznih tijela

U slučaju labavih i poroznih tijela, pravi se razlika između

  • prava gustina, određena bez uzimanja u obzir praznina;
  • nasipna gustina , izračunata kao omjer mase tvari i cjelokupne zapremine koju zauzima.

Prava gustina iz zapremine (prividna) se dobija korišćenjem vrednosti koeficijenta poroznosti - udela zapremine šupljina u zauzetoj zapremini.

Gustina u odnosu na temperaturu

U pravilu, kako temperatura pada, gustoća se povećava, iako postoje tvari čija se gustina u određenom temperaturnom rasponu ponaša drugačije, na primjer voda , bronca i liveno željezo . Dakle, gustoća vode ima maksimalnu vrijednost na 4°C i opada kako s povećanjem tako i sa padom temperature u odnosu na ovu vrijednost.

Sa promjenom stanja agregacije, gustoća tvari se naglo mijenja: gustoća se povećava tijekom prijelaza iz plinovitog stanja u tekućinu i kada se tekućina skrutne. Voda , silicijum , bizmut i neke druge supstance su izuzeci od ovog pravila, jer se njihova gustina smanjuje tokom skrućivanja.

Raspon gustoće u prirodi

Za različite prirodne objekte, gustoća varira u vrlo širokom rasponu.

Gustine astronomskih objekata

Prosječna gustina solarnih nebeskih tijela
sistemi (u g / cm³) [3] [4] [5]
Сатурн (планета)Уран (планета)Юпитер (планета)СолнцеНептун (планета)Плутон (планета)Марс (планета)Венера (планета)Меркурий (планета)ЗемляВода
  • Pogledajte bočnu traku za prosječne gustine nebeskih tijela u Sunčevom sistemu.
  • Međuplanetarni medij u Sunčevom sistemu je prilično nehomogen i može se mijenjati tokom vremena, njegova gustina u blizini Zemlje je ~ 10 −21 ÷ 10 −20 kg / m³.
  • Gustina međuzvjezdanog medija je ~ 10 −23 ÷ 10 −21 kg / m³.
  • Gustoća međugalaktičke sredine je 2 × 10 −34 ÷ 5 × 10 −34 kg / m³.
  • Prosječna gustina crvenih divova je mnogo redova magnitude niža zbog činjenice da je njihov radijus stotinama puta veći od Sunčevog.
  • Gustina bijelih patuljaka 10 8 ÷ 10 12 kg / m³
  • Gustina neutronskih zvijezda je reda veličine 10 17 ÷ 10 18 kg/m³.
  • Prosječna (po zapremini ispod horizonta događaja ) gustina crne rupe zavisi od njene mase i izražava se formulom:
Prosječna gustina pada obrnuto proporcionalno kvadratu mase crne rupe (ρ ~ M −2 ). Dakle, ako crna rupa sa masom reda Sunca ima gustinu od oko 10 19 kg / m³, što premašuje nuklearnu gustinu (2 × 10 17 kg / m³), ​​onda je supermasivna crna rupa sa masa od 10 9 solarnih masa (postojanje takvih crnih rupa se pretpostavlja u kvazarima ) ima prosječnu gustoću od oko 20 kg/m³, što je znatno manje od gustine vode (1000 kg/m³).

Gustine nekih gasova

Gustina gasova , kg/m³ na NU .
Nitrogen 1,250 Kiseonik 1,429
Amonijak 0,771 Krypton 3,743
Argon 1,784 Xenon 5.851
Vodonik 0,090 Metan 0,717
vodena para (100°C) 0,598 Neon 0.900
Zrak 1.293 Radon 9.81
Volfram heksafluorid 12.9 Ugljen-dioksid 1,977
Helijum 0,178 Hlor 3.164
Dizian 2.38 Etilen 1,260

Da biste izračunali gustinu proizvoljnog idealnog gasa pod proizvoljnim uslovima, možete koristiti formulu izvedenu iz jednadžbe stanja za idealni gas : [6]

,

gdje:

Gustine nekih tečnosti

Gustina tečnosti , kg/m³
Petrol 710 Mlijeko 1040
Voda (4°C) 1000 živa (0°C) 13600
Kerozin 820 Dietil eter 714
Glicerol 1260 Etanol 789
Morska voda 1030 Terpentin 860
Maslinovo ulje 920 Aceton 792
Motorno ulje 910 Sumporna kiselina 1835
Ulje 550-1050 Tečni vodonik (-253°C) 70

Gustina nekih vrsta drveta

Gustina drveta , g/cm³
Balsa 0.15 Sibirska jela 0,39
Sequoia evergreen 0.41 Spruce 0,45
Willow 0.46 Alder 0,49
Aspen 0,51 Pine 0,52
Linden 0,53 Divlji kesten 0,56
Jestivi kesten 0,59 Cypress 0,60
Ptičja trešnja 0.61 Hazel 0,63
Orah 0,64 Breza 0,65
Trešnja 0,66 Brijest gladak 0,66
Ariš 0,66 Field javor 0,67
Teak 0,67 Beech 0,68
Kruška 0,69 hrast 0,69
Ljuljanje ( mahagoni ) 0,70 Sycamore 0,70
zhoster ( buckthorn ) 0,71 Tisa 0,75
Ash 0,75 Šljiva 0,80
Lilac 0,80 Glog 0,80
pecan (lješnjak) 0,83 Sandalovina 0,90
Šimšir 0,96 Ebanovina 1.08
Quebracho 1.21 Lignum vitae 1.28
Cork 0.20

Gustina nekih metala

Vrijednosti gustoće metala mogu varirati u vrlo širokim rasponima: od najniže vrijednosti za litij, koji je lakši od vode, do najveće vrijednosti za osmij, koji je teži od zlata i platine.

Gustina metala , kg/m³
Osmijum 22610[7] Rodijum 12410[8] Chromium 7190[9]
Iridijum 22560 [10] Paladij 12020 [11] germanijum 5320 [12]
Plutonijum 19840 [13] Olovo 11350 [14] Aluminijum 2700 [15]
Platinum 19590 [16] Srebro 10500 [17] Berilijum 1850 [18]
Zlato 19300 [14] Nikl 8910 [19] Rubidijum 1530 [20]
Uran 19050 [21] Kobalt 8860 [22] Natrijum 0970 [23]
Tantal 16650 [24] Bakar 8940 [25] cezijum 1840 [26]
Merkur 13530 [27] Iron 7870 [28] Kalijum 860 [29]
Rutenijum 12450 [30] Mangan 7440 [31] Lithium 530 [32]

Merenje gustine

Za mjerenja gustine koriste se sljedeće:

vidi takođe

Video tutorijal: gustina materije

Bilješke (uredi)

  1. Takođe se podrazumeva da se region skuplja do tačke, to jest, ne samo da njegov volumen teži nuli (što može biti ne samo kada se region skuplja do tačke, već, na primer, na segment), već takođe teži na nulu i njegov prečnik (maksimalna linearna dimenzija).
  2. Agekyan T.A. Proširenje univerzuma. Model svemira // Zvijezde, galaksije, Metagalaksija. 3rd ed. / Ed. A. B. Vasiljeva. - M .: Nauka , 1982.-- 416 str. - S. 249.
  3. Planetary Fact Sheet (eng.)
  4. Sun Fact Sheet (eng.)
  5. Stern, SA, et al. Sistem Plutona: Početni rezultati njegovog istraživanja od strane New Horizons ( eng.) // Nauka: časopis. - 2015. - Vol. 350 , br. 6258 . - P. 249-352 . - doi : 10.1126 / science.aad1815 .
  6. MECHANICS. MOLEKULARNA FIZIKA. Studijski priručnik za laboratorijske radove br. 1-51, 1-61, 1-71, 1-72 . Državni tehnološki univerzitet za biljne polimere u Sankt Peterburgu (2014). Datum tretmana: 04.01.2019.
  7. Krebs 2006 , str. 158.
  8. Krebs 2006 , str. 136.
  9. Krebs 2006 , str. 96.
  10. Krebs 2006 , str. 160.
  11. Krebs 2006 , str. 138.
  12. Krebs 2006 , str. 198.
  13. Krebs 2006 , str. 319.
  14. 1 2 Krebs, 2006 , str. 165.
  15. Krebs 2006 , str. 179.
  16. Krebs 2006 , str. 163.
  17. Krebs 2006 , str. 141.
  18. Krebs 2006 , str. 67.
  19. Krebs 2006 , str. 108.
  20. Krebs 2006 , str. 57.
  21. Krebs 2006 , str. 313.
  22. Krebs 2006 , str. 105.
  23. Krebs 2006 , str. 50.
  24. Krebs 2006 , str. 151.
  25. Krebs 2006 , str. 111.
  26. Krebs 2006 , str. 60.
  27. Krebs 2006 , str. 168.
  28. Krebs 2006 , str. 101.
  29. Krebs 2006 , str. 54.
  30. Krebs 2006 , str. 134.
  31. Krebs 2006 , str. 98.
  32. Krebs 2006 , str. 47.

Književnost

Linkovi