Een materiaal dichtheid wordt gedefinieerd als de massa per volume-eenheid. Anders gezegd, dichtheid is de verhouding tussen massa en volume of massa per volume-eenheid. Het is een maat voor hoeveel "dingen" een object heeft in een eenheidsvolume (kubieke meter of kubieke centimeter). Dichtheid is in wezen een maat voor hoe nauw materie in elkaar zit gepropt. Het dichtheidsbeginsel werd ontdekt door de Griekse wetenschapper Archimedesen het is gemakkelijk om te berekenen of u de formule kent en de bijbehorende eenheden begrijpt.
Dichtheidsformule
Om de dichtheid te berekenen (meestal weergegeven door de Griekse brief "ρ") van een object, neem de massa (m) en delen door het volume (v):
ρ = m / v
De SI-eenheid van dichtheid is kilogram per kubieke meter (kg / m3). Het wordt ook vaak weergegeven in de cgs eenheid van gram per kubieke centimeter (g / cm3).
Hoe dichtheid te vinden
Bij het bestuderen van dichtheid kan het nuttig zijn om te werken voorbeeldprobleem met behulp van de formule voor dichtheid, zoals vermeld in de vorige sectie. Bedenk dat hoewel dichtheid inderdaad massa is gedeeld door volume, deze vaak wordt gemeten in grammen per kubieke meter centimeter omdat gram een standaardgewicht vertegenwoordigt, terwijl kubieke centimeter het volume van de voorwerp.
Neem voor dit probleem een steenzout van 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm, die 433 gram weegt. Gebruik de formule om de dichtheid te bepalen, waarmee u de hoeveelheid massa per volume-eenheid kunt bepalen, of:
ρ = m / v
In dit voorbeeld hebt u de afmetingen van het object, dus u moet bereken het volume. De formule voor volume hangt af van de vorm van het object, maar het is een eenvoudige berekening voor een vak:
v = lengte x breedte x dikte
v = 10,0 cm x 10,0 cm x 2,0 cm
v = 200,0 cm3
Nu je de massa en het volume hebt, bereken de dichtheid, als volgt:
ρ = m / v
ρ = 433 g / 200,0 cm3
ρ = 2.165 g / cm3
Aldus is de dichtheid van de zoutsteen 2.165 g / cm3.
Dichtheid gebruiken
Een van de meest voorkomende toepassingen van dichtheid is hoe verschillende materialen op elkaar inwerken wanneer ze met elkaar worden gemengd. Hout drijft in water omdat het een lagere dichtheid heeft, terwijl een anker zinkt omdat het metaal een hogere dichtheid heeft. Heliumballonnen drijven omdat de dichtheid van het helium lager is dan de dichtheid van lucht.
Wanneer uw autoservicestation verschillende vloeistoffen test, zoals transmissievloeistof, zal het een deel van de vloeistof in een hydrometer gieten. De hydrometer heeft verschillende gekalibreerde objecten, waarvan sommige in de vloeistof drijven. Door te observeren welke van de objecten drijven, kunnen de medewerkers van het tankstation de dichtheid van de vloeistof bepalen. In het geval van transmissievloeistof laat deze test zien of tankstationmedewerkers deze onmiddellijk moeten vervangen of dat de vloeistof nog wat leven bevat.
Met Density kun je massa en volume oplossen als de andere hoeveelheid wordt gegeven. Sinds de dichtheid van veel voorkomende stoffen bekend is, deze berekening is vrij eenvoudig, in de vorm. (Merk op dat het asterisk-symbool - * - wordt gebruikt om verwarring met de variabelen voor volume en dichtheid te voorkomen, ρ en v, respectievelijk.)
v * ρ = mof
m / ρ = v
De verandering in dichtheid kan ook nuttig zijn bij het analyseren van sommige situaties, zoals wanneer een chemische conversie plaatsvindt en energie vrijkomt. De lading in een accu is bijvoorbeeld een zure oplossing. Terwijl de batterij elektriciteit ontlaadt, combineert het zuur met het lood in de batterij om een nieuwe chemische stof te vormen, wat resulteert in een afname van de dichtheid van de oplossing. Deze dichtheid kan worden gemeten om het resterende laadniveau van de batterij te bepalen.
Dichtheid is een sleutelconcept bij het analyseren van de interactie van materialen in vloeistofmechanica, weer, geologie, materiaalwetenschappen, engineering en andere gebieden van de fysica.
Soortelijk gewicht
Een concept met betrekking tot dichtheid is het soortelijk gewicht (of, nog geschikter, relatieve dichtheid) van een materiaal, wat de verhouding is tussen de dichtheid van het materiaal en de dichtheid van water. Een object met een soortelijk gewicht kleiner dan één zal in water drijven, terwijl een soortelijk gewicht groter dan één betekent dat het zal zinken. Het is dit principe dat het bijvoorbeeld mogelijk maakt een ballon gevuld met hete lucht te laten zweven ten opzichte van de rest van de lucht.