Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Щільність



План:


Введення

Щільність - скалярна фізична величина, що визначається як відношення маси тіла до займаного цим тілом обсягом. Більш суворе визначення щільності вимагає уточнення формулювання:

  • Середня щільність тіла - відношення маси тіла до його об'єму. Для однорідного тіла вона також називається просто щільністю тіла.
  • Щільність речовини - це щільність тіл, що складаються з цієї речовини. Звідси випливає і коротка формулювання визначення щільності речовини: щільність речовини - це маса його одиничного обсягу.
  • Щільність тіла в точці - це межа відносини маси малої частини тіла ( m ), Що містить цю точку, до об'єму цієї малої частини ( V ), Коли цей обсяг прагне до нуля [1], або, записуючи коротко, \ Lim_ {V \ to 0} {m / V} . При такому граничному переході необхідно пам'ятати, що на атомарному рівні будь-яке тіло неоднорідне, тому необхідно зупинитися на обсязі, відповідному використовуваної фізичної моделі.

1. Види щільності та одиниці виміру

Виходячи з визначення щільності, її розмірність "кг / м " в системі СІ та в г / см в системі СГС.

Для сипких і пористих тіл розрізняють:

  • справжню щільність, яка визначається без урахування порожнин;
  • уявну щільність, що розраховується як відношення маси речовини до всього займаного ним об'єму.

Істинну щільність з уявною отримують за допомогою величини порозности - частки обсягу порожнеч в займаному обсязі.

2. Формула знаходження щільності

Щільність (густина однорідного тіла або середня щільність неоднорідного) знаходиться за формулою:

\ Rho = \ frac {m} {V},

де m - маса тіла, V - його об'єм; формула є просто математичної записом визначення терміна "щільність", даного вище.

  • При обчислення щільності газів ця формула може бути записана і у вигляді:
\ Rho = \ frac {M} {V_m},
де М - молярна маса газу, V m - молярний об'єм (при нормальних умовах дорівнює 22,4 л / моль).

Щільність тіла в точці записується як \ Rho = \ frac {dm} {dV}, тоді маса неоднорідного тіла (тіла з густиною, що залежить від місця) розраховується як m = \ int \ rho (\ mathbf r) d ^ 3 \ mathbf r = \ int \ rho (\ mathbf r) dV = \ int dm.


3. Залежність щільності від температури

Як правило, при зменшенні температури густина збільшується, хоча зустрічаються речовини, чия густина поводиться інакше, наприклад, вода, бронза і чавун. Так, щільність води має максимальне значення при 4 C і зменшується як з підвищенням, так і з пониженням температури відносно цього числа.

При зміні агрегатного стану густина речовини змінюється стрибкоподібно: щільність зростає при переході з газоподібного стану в рідке й при затвердінні рідини. Правда, вода є винятком з цього правила, її щільність при затвердінні зменшується.


4. Діапазон щільності в природі

Для різних природних об'єктів щільність змінюється в дуже широкому діапазоні.

  • Найнижчу щільність має міжгалактична середу (від 2 10 -31 до 5 10 -31 г / см ) [2].
  • Щільність міжзоряного середовища ~ 10 -23 10 -21 кг / м .
  • Середня щільність Сонця приблизно в 1,5 рази вище щільності води, що дорівнює 1000 кг / м .
  • Середня щільність червоних гігантів на багато порядків менше через те, що їх радіус в сотні разів більше, ніж у Сонця.
  • Середня щільність Землі дорівнює 5520 кг / м .
  • Рідкий водень при атмосферному тиску (-253 C) має щільність 70 кг / м .
  • Рідкий гелій при атмосферному тиску 130 кг / м .
  • Вода 1000 кг / м .
  • Граніт 2600 кг / м
  • Залізо 7874 кг / м .
  • Найбільшу щільність серед металів має іридій (22 650 кг / м ).
  • Щільність атомних ядер ≈ 2.10 17 кг / м .
  • Щільність білих карликів 10 8 -10 12 кг / м
  • Щільність нейтронних зірок має порядок 10 17 18 жовтня кг / м .
  • Теоретичну верхню межу щільності за поданнями сучасної фізики являє Планка щільність ≈ 5,1 10 96 кг / м , хоча може бути, ця верхня межа, хоча швидше за все дійсно є оцінкою зверху, але можливо, дуже сильно (на багато порядків) завищеною.

5. Щільності астрономічних об'єктів

  • Середні щільності планет Сонячної системи і Сонця:
Середня щільність Сонця і планет (в г / см 3) [3] [4]

  • Міжпланетна середовище в Сонячній системі досить неоднорідна і може змінюватися у часі, її щільність в околицях Землі ~ 10 -21 10 -20 кг / м .
  • Щільність міжзоряного середовища ~ 10 -23 10 -21 кг / м .
  • Щільність міжгалактичної середовища від 2 10 -34 до 5 10 -34 кг / м .
  • Середня щільність червоних гігантів на багато порядків менше через те, що їх радіус в сотні разів більше, ніж у Сонця.
  • Щільність білих карликів 10 серпня 10 12 кг / м
  • Щільність нейтронних зірок має порядок 10 17 18 жовтня кг / м .
  • Середня (за обсягом під горизонтом подій) щільність чорної діри
    • у чорної діри з масою порядку сонячної перевищує ядерну щільність,
    • у надмасивної чорної діри з масою в 10 вересня сонячних мас (існування таких чорних дір підозрюється в квазарах) близько 20 кг / м ,
    • у надмасивної чорної діри в центрі галактики може мати щільність 0,2 кг / м .

6. Щільності деяких газів

Щільність газів і парів (0 C, 101325 Па), кг / м
Азот 1,250 Кисень 1,429
Аміак 0,771 Криптон 3,743
Аргон 1,784 Ксенон 5,851
Водень 0,090 Метан 0,717
Водяна пара (100 C) 0,598 Неон 0,900
Повітря 1,293 Вуглекислий газ 1,977
Хлор 3,214 Гелій 0,178
Етилен 1,260

7. Щільності деяких рідин

Щільність рідин, г / см
Бензин 0,74 Молоко 1,04
Вода (4 C) 1,00 Ртуть (0 C) 13,60
Гас 0,82 Ефір 0,72
Гліцерин 1,26 Спирт 0,80
Морська вода 1,03 Скипидар 0,86
Олія маслинова 0,92 Ацетон 0,792
Масло машинне 0,91 Сірчана кислота 1,84
Нафта 0,81-0,85 Рідкий водень (-253 C) 0,07

8. Щільність деяких порід деревини

Щільність деревини, г / см
Бальса 0,15 Ялиця сибірська 0,39
Секвойя вічнозелена 0,41 Ялина 0,45
Іва 0,46 Вільха 0,49
Осика 0,51 Сосна 0,52
Липа 0,53 Кінський каштан 0,56
Каштан їстівний 0,59 Кипарис 0,60
Черемха 0,61 Ліщина 0,63
Волоський горіх 0,64 Береза 0,65
Вишня 0,66 В'яз гладкий 0,66
Модрина 0,66 Клен польовий 0,67
Дерево тика 0,67 Бук 0,68
Груша 0,69 Дуб 0,69
Світенія ( Махагони) 0,70 Платан 0,70
Жостір ( крушина) 0,71 Тис 0,75
Ясень 0,75 Слива 0,80
Бузок 0,80 Глід 0,80
Пекан ( Карія) 0,83 Сандалове дерево 0,90
Самшит 0,96 Ебенове дерево 1,08
Квебрахо 1,21 Бакаут 1,28
Пробка 0,48

9. Вимірювання щільності

Для вимірювання щільності використовуються:


Примітки

  1. Мається на увазі також, що область стягується до точки, тобто, не тільки її обсяг прагне до нуля (що могло б бути не тільки при стягуванні області до точки, але, наприклад, до відрізка), але і її діаметр (максимальний лінійний розмір).
  2. Агекян Т. А. Розширення Всесвіту. Модель Всесвіту. / / Зірки, галактики, Метагалактика / Под ред. А. Б. Васильєва - 3-е изд. - М .: Наука, 1982. - С. 249. - 416 с.
  3. (Англ.) Planetary Fact Sheet - nssdc.gsfc.nasa.gov / planetary / factsheet / index.html
  4. (Англ.) Sun Fact Sheet - nssdc.gsfc.nasa.gov / planetary / factsheet / sunfact.html

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Щільність повітря
Щільність енергії
Щільність заряду
Планка щільність
Щільність станів
Щільність грунту
Щільність ймовірності
Щільність населення
Щільність струму
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru