massefylde

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Fysisk størrelse
Efternavn Massefylde
Formelsymbol ( Rho )
Størrelse og
Enhedssystem
enhed dimension
SI kg m −3 M · L −3
Se også: vægt (specifik vægt),
relativ densitet (specifik densitet),
bestemt volumen

Tætheden ( Rho ), også kaldet massetæthed , er massens kvotient af en krop og dens volumen :

.

Det er ofte angivet i gram pr. Kubikcentimeter eller i kilogram pr. Kubikmeter . For flydende legemer er kilogramenheden pr. Liter (= kilogram pr. Kubikdecimeter ) også almindelig.

Tætheden bestemmes af kroppens materiale og er som en intens variabel uafhængig af dens form og størrelse.

Generelt ekspanderer stoffer med stigende temperatur, hvilket får deres tæthed til at falde. En undtagelse er stoffer med en densitetsanomali som f.eks B. vand .

Differentiering fra andre vilkår

Disse forskelle er defineret i DIN 1306 tætheden; Betingelser, oplysninger . Tætheden er en kvotemængde .

Bestemmelse af densiteten

Tæthedsbestemmelse ved opdrift

Kræfter, der angriber en nedsænket krop

Ifølge Archimedes 'princip oplever et legeme helt nedsænket i en væske (en væske eller en gas) en opdriftskraft, der er lig med vægten af volumenet af det forskudte stof. For at bestemme de to ukendte, densitet og volumen kræves to målinger.

Man dypper enhver krop med volumen fuldstændigt i to væsker med kendte tætheder og a, resulterende kræfter og der kan måles ved hjælp af en enkel skala . Tætheden du leder efter af kroppen kan bestemmes som følger:

Baseret på formlerne for vægtkraften af kroppen og opdriften af kroppen i væske

med tyngdekraftens acceleration måler en balance for væsken nedsænket krop styrken

Fra disse to ligninger for væskerne ( ) kan man få det ukendte volumen eliminere og få løsningen:

Hvis den ene tæthed er meget mindre end den anden, (f.eks. for luft og vand), forenkler formlen til:

Hvis du kun har en væske, f.eks. B. Vand med tæthed i stedet kan kroppens volumen bestemmes af mængden af ​​vand, der forskydes, når det er helt nedsænket, for eksempel ved at måle overløbet fra et fuldt kar med en måle cylinder . Fra ovenstående ligning

man opnår ved at omforme:

Arkimedes brugte denne metode til at bestemme tætheden af ​​kronen på en konge, der tvivlede på, at den virkelig var lavet af rent guldK = 19320 kg / m 3 ).

Den hydrometer (spindel) og Mohr saldo er baseret på denne opdrift afvejning af væsker.

Andre metoder

  • Pyknometer , bestemmelse af tætheden af ​​faste stoffer eller væsker ved at måle de forskudte væskemængder
  • Isotopmetode , tæthedsbestemmelse ved strålingsabsorbering
  • Bøjningsoscillator , densitetsbestemmelse, især væske, der strømmer igennem, ved måling af svingninger
  • Resistograf , bestemmelse af træets densitet via styrke.
  • Flydende metode , densitetsbestemmelse gennem ligevægtsbestemmelse ved hjælp af en tung væske

Et simpelt skøn over densiteten kan opnås ved hjælp af Girolami -metoden .

Tæthed af løsninger

Summen af ​​massekoncentrationerne af bestanddelene i en opløsning giver opløsningens tæthed ved at dividere summen af ​​bestanddelernes masser med opløsningens volumen.

Der er dem de enkelte delmasser, de enkelte delvolumener og V den samlede volumen.

Stedafhængig tæthed

med blive massen i et bestemt kontrolvolumen udpeget. Hvis massen konstant fordeles, kan der udføres en grænseoverskridelse , dvs. at kontrolvolumen kan gøres mindre og mindre, og massetætheden kan dermed justeres igennem

Definere. Funktionen er også kendt som et tæthedsfelt .

For en homogen krop, hvis massetæthed i dens indre er overalt værd er den samlede masse produktet af densitet og volumen det vil sige, det holder

.

I tilfælde af inhomogene legemer er den samlede masse mere generelt volumenintegralet

om massetætheden.

Tætheden skyldes masserne af atomer, der udgør materialet, og fra deres afstand. I et homogent materiale, for eksempel i en krystal, er tætheden den samme overalt. Det ændres normalt med temperaturen og, i tilfælde af komprimerbare materialer (f.eks. Gasser), med tryk . Derfor er atmosfærens tæthed for eksempel placeringsafhængig og falder med højden.

Tæthedens gensidige værdi kaldes det specifikke volumen og spiller primært en rolle i termodynamikken af gasser og dampe . Forholdet mellem et stofs massefylde og densiteten under normale forhold kaldes den relative densitet .

I den første udgave af DIN 1306 densitet og vægt; Udtryk fra august 1938 blev tætheden i nutidens forstand standardiseret som middeldensitet, og den stedafhængige tæthed på et tidspunkt blev simpelthen defineret som tæthed : “Tætheden (uden tilføjelse af 'middel') i et punkt i et legeme er grænseværdi, som middeltætheden har tendens til i et punkt, der indeholder volumen, når du tænker så langt reduceret, at den er lille i forhold til kroppens dimensioner, men stadig er stor i forhold til de strukturelle enheder af dets stof. "i nummeret af august 1958 , blev den gennemsnitlige tæthed i densitet omdøbt med forklaringen: "Masse, vægt og volumen bestemmes på et legeme, hvis dimensioner er store i forhold til dets strukturelle komponenter."

Eksempler

Tætheden af ​​individuelle stoffer og materialer kan findes på den respektive Wikipedia -side. Tætheden af ​​elementære stoffer er også angivet på listen over kemiske elementer .

materiale Massefylde
Interstellar sag 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 )
træ 200 kg / m 3 … 1.200 kg / m 3
væsker 616 kg / m 3 ( isopentan ) ... 1000 kg / m 3 ( vand ) ... 1834 kg / m 3 ( svovlsyre H 2 SO 4 ) ... 3 119 kg / m 3 ( brom Br 2 ) ... op til ca. 5000 kg / m 3 (forskellige tunge væsker ) ... 13 595 kg / m 3 ( kviksølv Hg)
Metaller 534 kg / m 3 ( lithium ) ... 7874 kg / m 3 ( jern Fe) ... 19 302 kg / m 3 ( guld ) ... 22 590 kg / m 3 ( osmium )
beton 800 til 2000 kg / m 3 ( let beton ) ... 2400 kg / m 3 (normal beton ) ... 2600 til 4500 kg / m 3 ( tung beton )
Stjerner 1400 kg / m 3 (vores sol ) ... 1,1 · 10 6 kg / m 3 (stjerner med heliumforbrænding ) ... 10 13 kg / m 3 ( atomfusion af tunge grundstoffer) ... 10 17 til 2,5 · 10 18 kg / m 3 ( neutronstjerne )

Tætning af pulvere og porøse materialer

For porøse materialer skal der skelnes mellem skelet- eller ægte tæthed , ved hvilken massen er relateret til volumenet uden porerne, og den tilsyneladende densitet , der refererer til det samlede volumen inklusive porerne. I tilfælde af pulvere , faststof i masse og dynger afhænger den tilsyneladende densitet også af, om materialet blev hævet løst eller stampet. Følgelig skelnes der mellem bulkdensitet og vibrationer eller tampetæthed . Forholdet mellem bulkvolumen og tampet volumen kaldes også Hausner -faktoren .

Ekspansionskoefficient

Ændringen i miljøforholdene fører til en ændring i tætheden. Ekspansionskoefficienten er generelt ikke konstant, men afhænger af omgivelsesbetingelserne, f.eks. Temperaturen. Til to temperaturer og med en gennemsnitlig statistisk volumenudvidelseskoefficient kan findes beregne kvoten af ​​de to tætheder og kan beregnes: [1]

litteratur

  • DIN 1306 tæthed; Betingelser, oplysninger

Weblinks

Wiktionary: tæthed - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

  1. Bierwerth: Tabelbog Chemietechnik, Europa-Lehrmittel, 2005, s. 61: Formel for "temperaturafhængighed af tæthed"