tetthet

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Fysisk størrelse
Etternavn Massetetthet
Formelsymbol ( Rho )
Størrelse og
System av enheter
enhet dimensjon
SI kg m −3 M · L −3
Se også: vekt (spesifikk vekt),
relativ tetthet (spesifikk tetthet),
bestemt volum

Tettheten ( Rho ), også kalt massetettheten, er kvotienten av massen av en kropp og dens volum :

.

Det er ofte gitt i gram per kubikkcentimeter eller i kilogram per kubikkmeter . Når det gjelder flytende legemer, er enheten kilo per liter (= kilogram per kubikkdesimeter ) også vanlig.

Tettheten bestemmes av kroppens materiale og er som en intens variabel uavhengig av form og størrelse.

Generelt ekspanderer stoffer med økende temperatur, noe som får tettheten til å synke. Et unntak er stoffer med en tetthetsanomali som f.eks B. vann .

Differensiering fra andre vilkår

Disse forskjellene er definert i DIN 1306 -tettheten; Vilkår, informasjon . Tettheten er en kvotientmengde .

Bestemmelse av tettheten

Tetthetsbestemmelse ved oppdrift

Styrker som angriper en nedsenket kropp

I følge Archimedes 'prinsipp opplever en kropp som er fullstendig nedsenket i en væske (en væske eller en gass) en oppdriftskraft som er lik vekten av volumet til det forskjøvne stoffet. For å bestemme de to ukjente, tettheten og volumet , kreves to målinger.

Man dypper hvilken som helst kropp med volumet helt i to væsker med kjente tettheter og a, resulterende krefter og som kan måles ved hjelp av en enkel skala . Tettheten du leter etter av kroppen kan bestemmes som følger:

Basert på formlene for vektkraften av kroppen og oppdriften av kroppen i væske

med tyngdekraftens akselerasjon måler en balanse for væsken nedsenket kroppen styrken

Fra disse to ligningene for væskene ( ) kan man få det ukjente volumet eliminere og få løsningen:

Hvis den ene tettheten er mye mindre enn den andre, (f.eks. for luft og vann), forenkler formelen til:

Hvis du bare har en væske, f.eks. B. Vann med tetthet i stedet kan kroppens volum bestemmes av vannmengden som forskyves når den er helt nedsenket, for eksempel ved å måle overløpet fra et fullt kar med en målesylinder . Fra ligningen ovenfor

man oppnår ved å omforme:

Archimedes brukte denne metoden for å bestemme tettheten til kronen til en konge som tvilte på at den virkelig var laget av rent gullK = 19320 kg / m 3 ).

Hydrometeret (spindelen) og Mohrs balanse er basert på denne oppdriftsvekten av væsker.

Andre metoder

  • Pyknometer , bestemmelse av tettheten av faste stoffer eller væsker ved å måle de fortrengte væskemengdene
  • Isotopmetode , tetthetsbestemmelse ved strålingsabsorpsjon
  • Bøyningsoscillator , tetthetsbestemmelse, spesielt væske som strømmer gjennom, ved å måle svingninger
  • Resistograf , bestemmelse av tetthet av tre via styrke.
  • Flytende metode , tetthetsbestemmelse gjennom likevektsbestemmelse ved hjelp av en tung væske

Et enkelt estimat av tettheten kan oppnås ved bruk av Girolami -metoden .

Tetthet av løsninger

Summen av massekonsentrasjonene av bestanddelene i en løsning gir tetthet av løsningen ved å dividere summen av massene til bestanddelene med volumet av løsningen.

Det er de de enkelte delmassene, de enkelte delvolumene og V det totale volumet.

Stedsavhengig tetthet

med bli massen i et visst kontrollvolum utpekt. Hvis massen er konstant fordelt, kan det utføres en grensekryssing , dvs. at kontrollvolumet kan gjøres mindre og mindre og massetettheten kan dermed justeres gjennom

definere. Funksjonen er også kjent som et tetthetsfelt .

For en homogen kropp, hvis massetetthet i sitt indre er verdt overalt er den totale massen produktet av tetthet og volum det vil si at den holder

.

Når det gjelder inhomogene legemer , er den totale massen mer generelt volumintegralet

om massetettheten.

Tettheten skyldes massene av atomene som utgjør materialet og avstanden mellom dem. I et homogent materiale, for eksempel i en krystall, er tettheten den samme overalt. Det endres vanligvis med temperaturen og, når det gjelder komprimerbare materialer (for eksempel gasser), med trykk . Derfor er for eksempel atmosfærens tetthet stedsavhengig og avtar med høyden.

Den gjensidige verdien av tettheten kalles det spesifikke volumet og spiller først og fremst en rolle i termodynamikken til gasser og damper . Forholdet mellom tettheten til et stoff og tettheten under normale forhold kalles den relative tettheten .

I den første utgaven av DIN 1306 tetthet og vekt; Begreper fra august 1938, tettheten i dagens forstand ble standardisert som gjennomsnittlig tetthet og den plasseringsavhengige tettheten på et tidspunkt ble ganske enkelt definert som tetthet : "Tettheten (uten tillegg av" gjennomsnitt ") i et punkt i et legeme er grenseverdi som gjennomsnittlig tetthet tenderer til i et punkt som inneholder volum når du tror så langt redusert at den er liten sammenlignet med kroppens dimensjoner, men fortsatt er stor mot strukturelle enheter av stoffet. "i utgaven av august 1958 , ble den gjennomsnittlige tettheten i tetthet omdøpt med forklaringen: "Masse, vekt og volum bestemmes på et legeme hvis dimensjoner er store sammenlignet med dets strukturelle komponenter."

Eksempler

Tettheten av individuelle stoffer og materialer finnes på den respektive Wikipedia -siden. Tettheten av elementære stoffer er også gitt i listen over kjemiske elementer .

materiale Massetetthet
Interstellar materie 10 2 ... 10 9 atomer / m 3 ≈ 10 −13 ... 10 −6 g / km 3
Gasser 0,09 kg / m 3 ( hydrogen ) ... 0,18 kg / m 3 ( helium ) ... 1,29 kg / m 3 ( luft ) ... 1,78 kg / m 3 ( argon ) ... 12,4 kg / m 3 ( wolfram (VI) fluor )
tre 200 kg / m 3 … 1200 kg / m 3
væsker 616 kg / m 3 ( isopentan ) ... 1000 kg / m 3 ( vann ) ... 1834 kg / m 3 ( svovelsyre H 2 SO 4 ) ... 3 119 kg / m 3 ( brom Br 2 ) ... opptil ca. 5000 kg / m 3 (forskjellige tunge væsker ) ... 13 595 kg / m 3 ( kvikksølv Hg)
Metaller 534 kg / m 3 ( litium ) ... 7874 kg / m 3 ( jern Fe) ... 19 302 kg / m 3 ( gull ) ... 22 590 kg / m 3 ( osmium )
betong 800 til 2000 kg / m 3 ( lettbetong ) ... 2400 kg / m 3 (normal betong ) ... 2600 til 4500 kg / m 3 ( tung betong )
Stjerner 1400 kg / m 3 (vår sol ) ... 1,1 · 10 6 kg / m 3 (stjerner med heliumforbrenning ) ... 10 13 kg / m 3 ( kjernefusjon av tunge grunnstoffer) ... 10 17 til 2,5 · 10 18 kg / m 3 ( nøytronstjerne )

Tetningspulver og porøse materialer

Når det gjelder porøse materialer, må det skilles mellom skjelett- eller sann tetthet , der massen er relatert til volumet uten porene, og den tilsynelatende tettheten , som refererer til det totale volumet inkludert porene. Når det gjelder pulver , faststoff i masse og hauger , avhenger den tilsynelatende tettheten også av om materialet ble heapet løst eller tampet. Følgelig skilles det mellom bulkdensitet og vibrasjon eller tampet tetthet . Forholdet mellom bulkvolum og tampet volum kalles også Hausner -faktoren .

Ekspansjonskoeffisient

Endringen i miljøforholdene fører til en endring i tetthet. Ekspansjonskoeffisienten er generelt ikke konstant, men avhenger av omgivelsesforholdene, for eksempel temperaturen. For to temperaturer og med en gjennomsnittlig statistisk volum ekspansjonskoeffisient kan bli funnet beregne kvoten av de to tetthetene og kan beregnes: [1]

litteratur

weblenker

Wiktionary: tetthet - forklaringer på betydninger, ordopprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. Bierwerth: Tabellbok Chemietechnik, Europa-Lehrmittel, 2005, s. 61: Formel for "temperaturavhengighet av tetthet"