Gęstość

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Gęstość (masa właściwa) – stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości.

W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie; jeśli jej objętość wynosi V, a masa m, to gęstość substancji wynosi:

i nie zależy od wyboru próbki.

W przypadku substancji niejednorodnych gęstość nie jest stała w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu z osobna; definiuje się ją jak wyżej, przy założeniu, że wybrana porcja substancji, obejmująca dany punkt, jest jak najmniejsza. Wybierając próbkę w otoczeniu danego punktu otrzymujemy gęstość w tym punkcie jako granicę stosunku masy próbki dm do jej objętości dv przy rozmiarach próbki dążących do zera:

Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny – kg/m³. Inne jednostki to m.in. kilogram na litr – kg/l oraz gram na centymetr sześcienny – g/cm³ (w układzie CGS).

Gęstość większości substancji jest zależna od panujących warunków, w szczególności od temperatury i ciśnienia. W związku z tym w tablicach opisujących właściwości materiałów podaje się ich gęstość zmierzoną w określonych warunkach; przeważnie są to warunki standardowe lub normalne. Znajomość gęstości pozwala na obliczenie masy określonej objętości substancji. Dla substancji jednorodnej zachodzi

a dla ciał niejednorodnych

Gęstość ciał stałych i ciekłych można wyznaczyć przez ważenie próbek o znanej objętości. Przy wyznaczaniu gęstości cieczy stosuje się również areometry. Areometry wypełnione cieczą o znanej gęstości mogą służyć do wyznaczania gęstości innych cieczy. Przy wyznaczaniu gęstości gazów stosuje się między innymi ważenie naczyń z gazem o różnym ciśnieniu gazu.

Gęstość większości substancji zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury (jednym z wyjątków jest woda w temperaturze poniżej 4 °C). Zjawisko to wynika z rozszerzalności cieplnej ciał. Podczas przemian fazowych gęstość zmienia się skokowo (w temperaturze przemiany), podczas krzepnięcia zazwyczaj wzrasta (najbardziej znanymi wyjątkami są woda, żeliwo, a z pierwiastków bizmut, gal i german).

Spośród pierwiastków, w warunkach normalnych, największą gęstość mają osm (22600 kg/m³) oraz iryd (22400 kg/m³), dla porównania gęstość ołowiu jest dwukrotnie mniejsza.

Gęstość a ciężar właściwy[edytuj | edytuj kod]

W odróżnieniu od ciężaru właściwego gęstość nie zależy od siły ciążenia; w warunkach nieważkości gęstość pozostaje taka sama jak w warunkach ciążenia (podobnie jak masa), a ciężar właściwy wynosi wtedy zero (podobnie jak siła ciężkości).

Gęstość a lepkość[edytuj | edytuj kod]

Określenie gęstość jest potocznie używane do określania lepkości[1]; w znaczeniu technicznym lepkość i gęstość opisują inne wielkości (woda ma większą gęstość od oleju smarnego, ale mniejszą lepkość[2]).

Gęstość ciał stałych[edytuj | edytuj kod]

Gęstość ciał stałych w (kg/m³) w 20 °C

Ciało w kg/m³
Aluminium (glin) 2720
Antymon 6685
Arsen 5776
Azbest w tek. 2000–2800
Bakelit 1340
Bar 3600
Beryl 2690–2700
Bor 3300
Beton 1800–2400
Bizmut 9807
Brąz 8800–8900
Celuloid 1380
Chrom 6920
Chromonikielina 8200–8370
Cegła 1400–2200
Cyna (biała) 7200–7400
Cynk 7130–7200
Drewno
dąb 600–900
lipa 400–600
Duraluminium 2800
Ebonit 1100–1300
Elektron
(stop magnezu)
1740–1840
Fosfor biały 1830
Gips 2310–2330
Glina (sucha) 1500–1800
Grafit 2300–2720
Guma (wyroby) 1100–1190
Gutaperka 960–990
Inwar 8000
Iryd 22400
Kadm 8640
Kauczuk 940
Korek 220–260
Kreda 1800–2600
Kobalt 8900
Krzem 2329,6
Kwarc 2500–2800
Igelit 1350
Lód przy 0 °C 880–920
Magnez 1740
Mangan 7400
Ciało w kg/m³
Marmur 2670
Miedź (elektrolityczna) 8933
Mika 2600–3200
Mikanit 1900–2600
Molibden 10200
Mosiądz 8400–8700
Naftalina 1150
Nikiel 8350–8900
Nikielina 8600–8850
Nowe srebro 8400–8700
Nylon 1140
Ołów 11300–11400
Osm 22600
Pallad 11970
Parafina 870–910
Piasek (suchy) 1550–1800
Platyna 21450
Plexiglas 1180–1200
Porcelana 2300–2500
Potas 870
Rod 12350
Saletra sodowa 2260
Siarka jednoskośna 1960
Siarka rombowa 2067
Skóra (sucha) 860
Sód 980
Srebro 10500
Stal 7500–7900
Stal nierdzewna 7860
Staliwo 7840
Śnieg 125
Szkło zwykłe 2400–2800
Szkło kwarcowe 2900
Tłuszcze 920–940
Tantal 16600
Węgiel drzewny 300–600
Wolfram 19100
Wosk 950–980
Złoto 19282
Żelazo czyste (α) 7875
Żeliwo białe 7700
Żeliwo szare 6800–7250
Ciało[3] w kg/m³
Żyto (ziarno) 730
Pszenica (ziarno) 760
Bobik(ziarno) 800
Buraki cukrowe (korzenie) 670
Jęczmień (ziarno) 650–690
Kiszonka z kukurydzy 775
Kukurydza (ziarno) 750
Obornik świeży 300–400
Obornik rozłożony 800–900
Owies (ziarno) 450–500
Pszenżyto (ziarno) 680
Rzepak (nasiona) 655
Słoma (prasowana) 280
Ziemniaki 700–750

Gęstość cieczy[edytuj | edytuj kod]

Gęstość cieczy w (kg/m³) w 22 °C

Gęstość gazów[edytuj | edytuj kod]

Gęstości gazów w (kg/m³) w 20 °C pod ciśnieniem normalnym[potrzebny przypis]

Średnia gęstość Wszechświata[edytuj | edytuj kod]

gdzie H0stała Hubble’a, Gstała grawitacji.

  • Obecna średnia gęstość materii (nierelatywistycznej)

gdzie jest parametrem gęstości materii we Wszechświecie (gęstością wyrażoną w jednostkach gęstości krytycznej).

i
    • stąd tzn. mniej niż dwa protony (średnio) w jednym metrze sześciennym,
    • z obserwacji wnioskuje się też o istnieniu we Wszechświecie ciemnej energii (stałej kosmologicznej) o parametrze gęstości
co odpowiada gęstości wynoszącej

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne i astronomiczne, s. 156. Warszawa: 1974.