Gęstość

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, 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:

{\rho}={m \over V}

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:

{\rho}={dm \over dV}

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

{m} = {\rho} {V}\, ,

a dla ciał niejednorodnych

 m = \int_V\rho\,\mathrm{d}V.

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 niższa.

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[potrzebne źródło]

Średnia gęstość Wszechświata[edytuj | edytuj kod]

\rho_c = \frac{3 H_0^2} {8 \pi G}

gdzie H0stała Hubble'a, Gstała grawitacji.

  • Obecna średnia gęstość materii (nierelatywistycznej)
\rho_m = \Omega_m \;\rho_c,

gdzie \Omega_\mbox{m} jest parametrem gęstości materii we Wszechświecie (gęstością wyrażoną w jednostkach gęstości krytycznej).

\Omega_m \approx 0{,}24 i H_0 \approx 73\; \operatorname{\frac{km}{s \cdot Mpc}},
\Omega_\Lambda\approx0{,}76,
co odpowiada gęstości wynoszącej
\rho_\Lambda \approx 7{,}6 \times 10^{-27}\, \mbox{kg/m}^3 = 7{,}6 \times 10^{-30}\, \mbox{g/cm}^3.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło gęstość w Wikisłowniku

Przypisy

  1. Gęsty. Słownik języka polskiego PWN. [dostęp 2012-12-21].
  2. Porównanie tabelaryczne lepkości i gęstości wody z lepkościami i gęstościami olejów smarnych. [dostęp 25.12.2012].
  3. Arkadiusz Artyszak: Warto wiedzieć, ile czego się ma. W: Nowoczesna uprawa 12/2012. APRA Sp. z o.o., 2012, s. 41. ISSN 1896-9046.
  4. CENTRALNY INSTYTUT OCHRONY PRACY – PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY; TLENEK WĘGLA CO 0032, 15.10.1993 r. / 31.05.2007 r.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

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