Gęstość, masa właściwa[1] – stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości[2].
W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie. Jeśli masa równa jest a jej objętość to gęstość substancji wynosi[2]:
i nie zależy od wyboru próbki.
Gęstość substancji niejednorodnych jest zależna od miejsca w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu, jako granica stosunku masy do objętości, przy zmniejszaniu objętości obejmującej dany punkt[2]:
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 jest wielkością charakterystyczną dla substancji w określonych warunkach fizycznych. Dla większości substancji jest zależna od panujących warunków, w szczególności od temperatury i ciśnienia[2]. 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, w danym punkcie obliczamy całkę po każdej elementarnej objętości w pozycji
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[2].
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)[2].
Spośród pierwiastków, w warunkach normalnych, największą gęstość mają osm (22 600 kg/m³) oraz iryd (22 400 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[3]; w znaczeniu technicznym lepkość i gęstość opisują inne wielkości (przykładowo woda ma większą gęstość od mineralnego oleju smarnego, ale mniejszą lepkość[4]).
Gęstość ciał stałych
[edytuj | edytuj kod]Gęstość ciał stałych w (kg/m³) w 20 °C
|
|
Ciało[5][6] | w kg/m³ |
---|---|
ziarno Żyta | 680 |
ziarno Pszenicy | 760 |
ziarno jęczmienia | 690 |
ziarno owsa | 550 |
ziarno kukurydzy | 750 |
nasiona rzepaku | 655 |
nasiona Bobiku | 800 |
nasiona grochu | 800 |
nasiona wyki | 800 |
ziemniaki (kłęby) | 750 |
korzenie buraków | 650 |
wytłoki suche | 330 |
korzenie marchwi | 710 |
kiszonka z kukurydzy i słonecznika | 600 |
zielonka | 330 |
siano suche łąkowe | 80 |
siano suche z koniczyny | 75 |
sieczka | 50 |
plewy | 100 |
słoma luzem | 80 |
słoma prasowana | 280 |
obornik świeży | 800 |
obornik z gnojowni | 1000 |
Ciało | w kg/m³ |
---|---|
superfosfat | 1000 |
mączka fosforytowa | 1400 |
kainit | 1100 |
sól potasowa | 1000 |
siarczan amonowy | 800 |
saletra sodowa | 1250 |
Gęstość cieczy
[edytuj | edytuj kod]Gęstość cieczy w (kg/m³) w 22 °C
- aceton – 790
- alkohol etylowy – 790
- alkohol metylowy – 790
- benzen – 880
- benzyna – 700
- eter etylowy – 716
- krew ludzka – 1050
- kwas azotowy – 1410
- kwas octowy – 1050
- kwas siarkowy – 1840
- kwas solny – 1190
- mleko – 1030
- nafta – 810
- oliwa – 920
- olej rycynowy – 950
- rtęć – 13546
- toluen – 870
- woda – 997,8
Gęstość gazów
[edytuj | edytuj kod]Gęstości gazów w (kg/m³) w 20 °C pod ciśnieniem normalnym[potrzebny przypis]
- acetylen – 1,16
- amoniak – 0,76
- argon – 1,780
- azot – 1,25
- butan – 2,703
- chlor – 3,21
- chlorowodór – 1,64
- deuter – 0,188
- dwutlenek azotu – 2,05
- dwutlenek siarki – 2,83
- dwutlenek węgla – 1,96
- etan – 1,32
- fluor – 1,69
- hel – 0,178
- jodowodór – 5,245
- ksenon – 5,396
- metan – 0,71
- powietrze – 1,20
- propan – 2,019
- siarkowodór – 1,529
- sześciofluorek siarki – 5,971
- tlen – 1,43 (0 °C)
- tlenek węgla – 1,16 (21,1 °C)[7]
- wodór – 0,08989
Gęstość minerałów
[edytuj | edytuj kod]Gęstość minerału zależy od:
- składu chemicznego,
- porowatości,
- obecności defektów wewnętrznych – szczelin, pęknięć, inkluzji
Typy gęstości minerałów:
- Gęstość względna minerału – względna liczba wskazująca, ile razy jest on cięższy lub lżejszy od tej samej ilości wody
- Gęstość bezwzględna tzw. masa właściwa – stosunek masy do objętości (g/cm³)
- Gęstość pozorna (gęstość objętościowa, gęstość usypowa, gęstość nasypowa) (g/cm³) – wyraża stosunek masy do objętości wraz z zawartymi w minerale porami (pustkami)
Różnica między gęstością bezwzględną a gęstością pozorną jest miarą porowatości minerału.
Pomiar gęstości przeprowadza się najczęściej przy użyciu wagi hydrostatycznej, której zasada działania opiera się na prawie Archimedesa. Ponieważ gęstość zależy od temperatury pomiaru (maleje w miarę jej wzrostu), dlatego należy utrzymywać stałe warunki pomiaru, tj. temperaturę 20 °C i dla takiej wartości podawać mierzoną gęstość.
Największe wartości (w g/cm³) mają:
- metale rodzime (10,0–23,0)
- minerały kruszcowe (9–4)
Najmniejsze zaś substancje pochodzenia organicznego:
- np. bursztyn (1,33)
Większość minerałów, głównie skałotwórczych, ma gęstość w granicach 2,5–3,5 g/cm³[8].
Średnia gęstość Wszechświata
[edytuj | edytuj kod]gdzie – stała Hubble’a, – stała grawitacji.
- Obecna średnia gęstość materii (nierelatywistycznej)
gdzie jest parametrem gęstości materii we Wszechświecie (gęstością wyrażoną w jednostkach gęstości krytycznej).
- Dane z 2007:
- 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
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ gęstość, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2023-03-24] .
- ↑ a b c d e f Encyklopedia fizyki, praca zbiorowa, PWN, 1973, t. 1, s. 698.
- ↑ Gęsty. Słownik języka polskiego PWN. [dostęp 2012-12-21].
- ↑ Porównanie tabelaryczne lepkości i gęstości wody z lepkościami i gęstościami olejów smarnych. [dostęp 2012-12-25].
- ↑ Arkadiusz Artyszak , Warto wiedzieć, ile czego się ma, [w:] Nowoczesna uprawa 12/2012, Agencja Promocji Rolnictwa i Agrobiznesu, 2012, s. 41, ISSN 1896-9046 .
- ↑ a b Mała encyklopedia rolnicza, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1964, s. 258.
- ↑ Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy; Tlenek węgla CO 0032, 15.10.1993 r. / 31.05.2007 r.
- ↑ Tomasz Bartuś: Cechy minerałów skałotwórczych. agh.edu.pl. [dostęp 2024-01-07].
Bibliografia
[edytuj | edytuj kod]- Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne i astronomiczne. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1974, s. 156.