Gęstość liczbowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Koncentracja (fizyka))
Skocz do: nawigacja, szukaj

Gęstość liczbowawielkość intensywna określająca liczbę obiektów przypadających na jednostkę objętości[1]. Stosowana jest, między innymi, w odniesieniu do cząstek[2][3], nośników ładunku[4], gwiazd[5] i komórek[6]. W opisie zagadnień chemicznych (na przykład przy określaniu zawartości cząstek stałych – pyłów, włókien – w powietrzu)[7][8][9] używany jest również termin stężenie liczbowe, przez analogię do innych sposobów wyrażania stężeń w chemii[10], a w innych dziedzinach także koncentracja[11][a].

Gęstość liczbową oblicza się według wzoru:

gdzie: n – gęstość liczbowa, N – liczba obiektów, V – objętość.

Jednostki gęstości liczbowej[edytuj]

W układzie SI jednostką gęstości liczbowej jest m⁻³, tj. liczba obiektów na 1 m³[12]. W praktyce stosowane mogą być również wielokrotności i podwielokrotności, np. cm⁻³[13]. Czasami gęstość liczbowa wyrażana jest także w amagatach (amg), zdefiniowanych jako gęstość liczbowa gazu doskonałego w warunkach normalnych[14][15][16]:

Parametr n0 to stała Loschmidta. Gęstość liczbowa wyrażona w amagatach będzie więc stosunkiem gęstości liczbowej do stałej Loschmidta wyrażonych w tej samej jednostce (np. w m⁻³)[16]:

Powiązane wielkości[edytuj]

Stężenie molowe i ułamek molowy[edytuj]

Stężenie liczbowe jest ściśle związane ze stężeniem molowym. Obydwa rodzaje stężeń określają liczbę cząstek zawartych w jednostce objętości, przy czym drugie z nich wykorzystuje do tego jednostkę liczności materii jaką jest mol. Czasem są one ze sobą utożsamiane[17], jednak stanowią różne wielkości wyrażane w innych jednostkach. Stężenia te są ze sobą związane zależnością[18]:

gdzie: c – stężenie molowe; n – stężenie liczbowe; NAstała Avogadra

Z tego powodu nie stosuje się pojęcia „ułamka liczbowego”, gdyż jest on równy ułamkowi molowemu[19].

Liniowa i powierzchniowa gęstość liczbowa[edytuj]

W niektórych dziedzinach wykorzystuje się pojęcie powierzchniowej gęstości liczbowej oraz liniowej gęstości liczbowej. Powierzchniowa gęstość liczbowa zdefiniowana jest jako liczba obiektów przypadających na jednostkę powierzchni i wyrażana m.in. w m⁻²:

gdzie: nS – powierzchniowa gęstość liczbowa; N – liczba obiektów; S – powierzchnia

Wykorzystywana jest w wielu dziedzinach, przykładowo do określenia liczby gwiazd przypadających na pc² w gromadach[20], liczby kwiatów i liści[21] lub liczby osób na danym obszarze (gęstość zaludnienia).

Stosowana jest również liniowa gęstość liczbowa, która określa liczbę obiektów przypadających na jednostkę długości:

gdzie nL – liniowa gęstość liczbowa; N – liczba obiektów; L – długość

Jej jednostką jest m⁻¹ i stosuje się ją w jednowymiarowych modelach opisujących niektóre zjawiska[22][23][24][25].

Zobacz też[edytuj]

Uwagi[edytuj]

  1. W niektórych przypadkach wyraz ten może być jednak kalką angielskiego słowa concentration i oznaczać stężenie substancji, na przykład procentowe. Na znaczenie terminu wskazuje wtedy opis wielkości w danej pracy lub zastosowane jednostki.

Przypisy[edytuj]

  1. number density, n [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: number density, n (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. DOI: 10.1351/goldbook.N04262
  2. Matts Roos: Introduction to Cosmology. Wyd. 4. Chichester: John Wiley & Sons, 2015, s. 179. ISBN 9781118923320.
  3. Andrew Dessler: The Chemistry and Physics of Stratospheric Ozone. London, San Diego: Academic Press, 2000, s. 4, seria: International Geophysics Series, Volume 74. ISBN 0122120515.
  4. C.M. Kachhava: Solid State Physics, Solid State Devices and Electronics. New Delhi: New Age International, 2003, s. 7.2. ISBN 8122415008.
  5. P. Massey: Wolf-Rayet Stars in Nearby Galaxies. W: Luminous Stars and Associations in Galaxies. C.W.H. de Loore, A.J. Willis, P. Laskarides (redaktorzy). D. Reidel Publishing Company, 1986, s. 215, seria: International Astronomical Union, Symposium No. 116. ISBN 9027722722.
  6. Douglas A. Lauffenburger, Jennifer J. Linderman: Receptors. Models for Binding, Trafficking, and Signaling. New York, Oxford: Oxford University Press, 1993, s. 315. ISBN 0195064666.
  7. particle concentration [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: particle concentration (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. DOI: 10.1351/goldbook.P04423
  8. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Elżbieta Jankowska. Nanoobiekty w środowisku pracy. „Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy”. 4, s. 7–20, 2011. [dostęp 2016-02-26]. 
  9. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Urszula Mikołajczyk, Stella Bujak-Pietrek, Irena Szadkowska-Stańczyk. Ekspozycja na cząstki ultradrobne u pracowników zatrudnionych przy obróbce sadzy technicznej. „Medycyna Pracy”. 66 (3), s. 317–326, 2015. DOI: 10.13075/mp.5893.00185. 
  10. number concentration, C, n [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: number concentration, C, n (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. DOI: 10.1351/goldbook.N04260
  11. Augustyn Chwaleba, Bogdan Moeschke, Grzegorz Płoszajski: Elektronika. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2008, s. 35. ISBN 9788302101182.
  12. Sean G. Ryan, Andrew J. Norton: Stellar Evolution and Nucleosynthesis. Cambridge: Cambridge University Press, 2010, s. 56. ISBN 9780521196093.
  13. T. Padmanabhan: Theoretical Astrophysics. T. 2: Stars and Stellar Systems. Cambridge: Cambridge University Press, 2001, s. 83. ISBN 0521562414.
  14. Atomic Physics with Positrons. J.W. Humberston, E.A.G. Armour (redaktorzy). New York: Plenum Press, 1987, s. 280. ISBN 9781461282679.
  15. Agustín Sánchez-Lavega: An Introduction to Planetary Atmospheres. Boca Raton: CRC Press, 2011, s. 159. ISBN 9781420067354.
  16. a b Donald Fenna: A Dictionary of Weights, Measures, and Units. Oxford: Oxford Univeristy Press, 2002, s. 6. ISBN 0198605226.
  17. H.G. Jerrard, D.B. McNeill: A Dictionary of Scientific Units Including dimensionless numbers and scales. Wyd. 5. London, New York: Chapman and Hall, 1986, s. 95. ISBN 9780412281006.
  18. B.P. Leonard: Comments on „Units for Dimensionless Counting Quantities, Enumeration, and Chemical Concentration” CCU/13-09.3. 2014, s. 6. [dostęp 2016-03-13]. (ang.)
  19. number fraction [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: number fraction (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. DOI: 10.1351/goldbook.N04265
  20. Shiya Wang: Understanding the Star-forming Environment in Stellar Clusters (PhD Dissertation). Urbana: University of Illinois, 2008.
  21. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Performance of white clover cultivars and breeding lines in a mixed species sward. 2 Plant characters contributing to differences in clover proportion in swards. „New Zealand Journal of Agricultural Research”. 34 (2), s. 155–160, 1991. DOI: 10.1080/00288233.1991.10423354. 
  22. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać S.P. Tewari, Jyoti Wood. Complex dielectric function and collective dynamics of one-dimensional weakly coupled quantum and classical hot plasmas. „Indian Journal of Pure & Applied Physics”. 42, s. 518–523, 2004. 
  23. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać S.I.A. Cohen, L. Rajah, C.H. Yoon, A.K. Buell i inni. Spatial Propagation of Protein Polymerization. „Physical Review Letters”. 112 (9), 2014. DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.098101. 
  24. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Andrey V. Kuznetsov. Effect of kinesin velocity distribution on slow axonal transport. „Central European Journal of Physics”. 10 (4), s. 779–788, 2012. DOI: 10.2478/s11534-012-0051-x. 
  25. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Xia-Ji Liu, Hui Hu, Peter D. Drummond. Multicomponent strongly attractive Fermi gas: A color superconductor in a one-dimensional harmonic trap. „Physical Review A”. 77 (1), 2008. DOI: 10.1103/PhysRevA.77.013622.