Densit??
Saviez-vous ...
Cette s??lection se fait pour les ??coles par la charit?? pour enfants lire la suite . Cliquez ici pour plus d'informations sur les enfants SOS.
La densit?? de masse ou de densit?? d'un mat??riau est sa masse par unit?? de volume . Le symbole le plus souvent utilis?? pour la densit?? est ρ (la lettre grecque minuscule rho). Math??matiquement, la densit?? est d??finie comme la masse divis??e par le volume:
o?? ρ est la masse volumique, m est la masse, et V est le volume. Dans certains cas (par exemple, aux ??tats-Unis de l'industrie du p??trole et du gaz), la densit?? est ??galement d??finie comme sa poids par unit?? de volume , bien que cette quantit?? est plus correctement appel?? poids sp??cifique.
Diff??rents mat??riaux ont g??n??ralement des densit??s diff??rentes, et la densit?? peuvent ??tre pertinents pour flottabilit??, la puret?? et emballage. osmium et l'iridium sont les ??l??ments les plus denses connus ?? conditions normales de temp??rature et de pression, mais certains compos??s chimiques peuvent ??tre plus dense.
Fluides moins denses flottent sur les fluides plus denses se ils ne se m??langent pas. Ce concept peut ??tre ??tendu, avec une certaine prudence, ?? des solides moins denses flottant sur les liquides plus denses. Si la densit?? moyenne (y compris l'air au-dessous de la ligne de flottaison) d'un objet est inf??rieure ?? l'eau elle flotte dans l'eau et si elle est sup??rieure ?? l'eau, il se enfoncer dans l'eau.
La densit?? est parfois exprim??e par le grandeur sans dimension " gravit?? sp??cifique "ou" densit?? relative ", ce est ?? dire le rapport de la densit?? de la mati??re ?? celle d'un mat??riau standard, g??n??ralement de l'eau. Ainsi, une gravit?? sp??cifique inf??rieure ?? un signifie que la substance flotte dans l'eau.
La densit?? d'un mat??riau varie avec la temp??rature et la pression. Cette variation est g??n??ralement faible pour les solides et liquides, mais beaucoup plus pour les gaz. L'augmentation de la pression sur un objet diminue le volume de l'objet et augmente ainsi sa densit??. L'augmentation de la temp??rature d'une substance (avec quelques exceptions) diminue sa densit?? en augmentant son volume. Dans la plupart des mat??riaux, le chauffage de la partie inf??rieure d'un fluide dans r??sultats convection de la chaleur du bas vers le haut, en raison de la diminution de la densit?? du fluide chauff??. Cela provoque de se ??lever par rapport ?? la mati??re non chauff?? plus dense.
L'inverse de la densit?? d'une substance est parfois appel?? son volume sp??cifique, un terme parfois utilis?? dans la thermodynamique . La densit?? est un propri??t?? intensive en ce que l'augmentation de la quantit?? d'une substance ne augmente pas sa densit??; plut??t elle augmente sa masse.
Histoire
Dans un conte bien connu mais probablement apocryphe, Archim??de a ??t?? donn?? la t??che de d??terminer si Roi Hi??ron de orf??vre d??tournait l'or au cours de la fabrication d'un or couronne d??di??e aux dieux et son remplacement par une autre, moins cher alliage. Archim??de savait que la couronne de forme irr??guli??re pourrait ??tre ??cras?? dans un cube dont le volume pourrait ??tre calcul?? facilement et par rapport ?? la masse; mais le roi n'a pas approuv?? de cette. Perplexe, Archim??de est dit avoir pris un bain d'immersion et observ?? ?? partir de la mont??e de l'eau ?? l'entr??e qu'il ne pouvait calculer le volume de la couronne d'or ?? travers le d??placement de l'eau. Apr??s cette d??couverte, il sauta de son bain et a couru nu ?? travers les cris des rues, "Eureka! Eureka!" (Εύρηκα! Grec "je l'ai trouv??"). En cons??quence, le terme " eureka "est entr?? dans le langage courant et est utilis?? aujourd'hui pour indiquer un moment d'illumination.
L'histoire est apparue sous forme ??crite dans Vitruve ' livres d'architecture, deux si??cles apr??s cens??ment eu lieu. Certains chercheurs ont mis en doute l'exactitude de ce r??cit, en disant entre autres que la m??thode aurait n??cessit?? des mesures pr??cises qui auraient ??t?? difficile de faire ?? l'??poque.
De l'??quation pour la densit?? (ρ = m / V), la densit?? de masse a des unit??s de masse divis??e par le volume. Comme il ya de nombreuses unit??s de masse et de volume couvrant de nombreux grandeurs diff??rentes il ya un grand nombre d'unit??s de densit?? de masse en cours d'utilisation. Le Unit?? SI de kilogrammes par m??tre cube (kg / m 3) et le unit?? CGS de gramme par centim??tre cube (g / cm 3) sont probablement les unit??s les plus couramment utilis??s pour la densit??. (Le centim??tre cube peut ??tre appel?? alternativement un millilitre ou un cc.) 1000 kg / m 3 une g / cm 3 est ??gal. Dans l'industrie, d'autres unit??s plus ou moins de la masse et le volume sont souvent plus pratique et Unit??s de mesure am??ricaines peuvent ??tre utilis??s. Voir ci-dessous une liste de certaines des unit??s les plus courants de densit??.
Mesure de la densit??
La densit?? ?? tous les points d'une objet homog??ne est ??gale ?? sa masse totale divis??e par son volume total. La masse est normalement mesur??e avec un ??chelle ou de l'??quilibre; le volume peut ??tre mesur?? directement (?? partir de la g??om??trie de l'objet) ou par le d??placement d'un fluide. Pour d??terminer la densit?? d'un liquide ou d'un gaz, un densim??tre ou dasymeter peut ??tre utilis??e, respectivement. De m??me, pes??e hydrostatique utilise le d??placement de l'eau due ?? un objet immerg?? pour d??terminer la densit?? de l'objet.
Si le corps ne est pas homog??ne, sa densit?? varie entre les diff??rentes r??gions de l'objet. Dans ce cas, la densit?? autour de ne importe quel emplacement donn?? est d??termin??e par le calcul de la densit?? d'un petit volume autour de cet emplacement. Dans la limite d'un volume infinit??simal la densit?? d'un objet h??t??rog??ne ?? un point devient: ρ (r) = dm / DV, o?? dV est un volume ??l??mentaire ?? la position r. La masse du corps peut alors ??tre exprim?? sous la forme
La densit?? du mat??riau granulaire peut ??tre ambigu??, selon exactement comment son volume est d??finie, ce qui peut causer de la confusion dans la mesure. Un exemple courant est le sable: si elle est doucement vers?? dans un r??cipient, la densit?? sera faible; si le m??me sable est ensuite compact??, il occupera moins de volume et par cons??quent pr??sentent une plus grande densit??. Ce est parce que le sable, comme toutes les poudres et solides granulaires, contient beaucoup de l'espace a??rien entre les grains individuels. La densit?? de la mati??re, y compris les espaces d'air est le densit?? apparente, qui diff??re sensiblement de la densit?? d'un grain individuel de sable sans air inclus.
Les changements de densit??
En g??n??ral, la densit?? peut ??tre modifi??e en changeant, soit la la pression ou la temp??rature . L'augmentation de la pression augmente toujours la densit?? d'un mat??riau. Augmentation de la temp??rature diminue g??n??ralement la densit??, mais il ya des exceptions notables ?? cette g??n??ralisation. Par exemple, la densit?? de l'eau augmente entre son point de fusion ?? 0 ?? C et 4 ?? C; comportement similaire est observ?? en silicium ?? basse temp??rature.
L'effet de la pression et de la temp??rature sur la densit?? des liquides et des solides est faible. Le compressibilit?? pour un liquide ou un solide typique est de 10 -6 -1 bar (1 bar = 0,1 MPa) et un typique dilatation thermique est de 10 -5 K -1. Cela se traduit grosso modo en avoir besoin autour de dix mille fois la pression atmosph??rique afin de r??duire le volume d'une substance par un pour cent. (Bien que les pressions n??cessaires peuvent ??tre environ un millier de fois plus petit pour le sol de sable et certaines argiles.) Une expansion d'un pour cent du volume n??cessite g??n??ralement une augmentation de temp??rature de l'ordre de milliers de degr??s Celsius .
En revanche, la densit?? du gaz est fortement affect??e par la pression. La densit?? d'un gaz parfait est
o?? M est la masse molaire , P est la pression, R est le constante universelle des gaz et T est la temp??rature absolue . Cela signifie que la densit?? d'un gaz parfait peut ??tre doubl??e en doublant la pression, ou par r??duction de moiti?? de la temp??rature absolue.
Dans le cas de dilatation thermique volumique ?? pression constante et de petits intervalles de temp??rature la d??pendance en temp??rature de la masse volumique est la suivante:
o?? 
est la densit?? ?? une temp??rature de r??f??rence, 
est le coefficient de dilatation thermique du mat??riau ?? des temp??ratures proches 
.
Densit?? de solutions
La densit?? d'une solution est la somme de masse (massique) concentrations des composants de cette solution.
Masse (massique) concentration de chaque composant ρ i donn?? dans une solution ?? des sommes densit?? de la solution.
Exprim?? en fonction des densit??s des composants purs du m??lange et leur la participation de volume, on peut lire:
?? condition qu'il n'y ait pas d'interaction entre les composants.
Densit??s
Eau
Densit?? de l'eau ?? 1 la pression atm:
| Temp (?? C) | Densit?? (kg / m 3) |
|---|---|
| 100 | 958,4 |
| 80 | 971,8 |
| 60 | 983,2 |
| 40 | 992,2 |
| 30 | 995.6502 |
| 25 | 997.0479 |
| 22 | 997.7735 |
| 20 | 998.2071 |
| 15 | 999.1026 |
| 10 | 999.7026 |
| 4 | 999.9720 |
| 0 | 999.8395 |
| -10 | 998,117 |
| -20 | 993,547 |
| -30 | 983,854 |
| Les valeurs inf??rieures ?? 0 ?? C se r??f??rent ?? eau en surfusion. | |
Air
Densit?? de l'air ?? pression de 1 atm:
| T (?? C) | ρ (kg / m 3) |
|---|---|
| -25 | 1,423 |
| -20 | 1,395 |
| -15 | 1,368 |
| -10 | 1,342 |
| -5 | 1,316 |
| 0 | 1,293 |
| 5 | 1,269 |
| 10 | 1,247 |
| 15 | 1,225 |
| 20 | 1,204 |
| 25 | 1,184 |
| 30 | 1,164 |
| 35 | 1,146 |
Divers mat??riaux
Sauf indication contraire, toutes les densit??s sont donn??s au conditions normales de temp??rature et de pression, ce est-?? 273,15 K (0,00 ?? C) et 100 kPa (0,987 atm).
| Mat??riel | ρ (kg / m 3) | Remarques |
|---|---|---|
| Air | 1.2 | Au niveau de la mer |
| A??rographite | 0,2 | * |
| Microlattice Metallic | 0,9 | * |
| A??rogel | 1.0 | * |
| Styrofoam | 75 | Env. |
| un atome d'hydrog??ne liquide | 70 | A ~ -255 ?? C |
| Li??ge | 240 | Env. |
| Lithium | 535 | |
| Bois | 700 | Assaisonn??, typique |
| Potassium | 860 | |
| Sodium | 970 | |
| Glace | 916,7 | A temp??rature <0 ?? C |
| Eau (fra??che) | 1000 | |
| De l'eau (sel) | 1030 | |
| Plastiques | 1175 | Environ .; pour polypropyl??ne et PETE / PVC |
| T??trachloro??th??ne | 1622 | |
| Magn??sium | 1740 | |
| B??ryllium | 1850 | |
| Glyc??rol | 1261 | |
| Silicium | 2330 | |
| Aluminium | 2700 | |
| Diiodom??thane | 3325 | liquide ?? temp??rature ambiante |
| Diamant | 3500 | |
| Titane | 4540 | |
| S??l??nium | 4800 | |
| Vanadium | 6100 | |
| Antimoine | 6690 | |
| Zinc | 7000 | |
| Chrome | 7200 | |
| Mangan??se | 7325 | Env. |
| ??tain | 7310 | |
| Fer | 7870 | |
| Niobium | 8570 | |
| Cadmium | 8650 | |
| Cobalt | 8900 | |
| Nickel | 8900 | |
| Cuivre | 8940 | |
| Bismuth | 9750 | |
| Molybd??ne | 10220 | |
| Argent | 10500 | |
| Plomb | 11340 | |
| Thorium | 11700 | |
| Rhodium | 12410 | |
| Mercure | 13546 | |
| Tantale | 16600 | |
| Uranium | 18800 | |
| Tungst??ne | 19300 | |
| Or | 19320 | |
| Plutonium | 19840 | |
| Platine | 21450 | |
| Iridium | 22420 | |
| Osmium | 22570 |
* Air exclu lors du calcul de la densit??
Autres
| Entit?? | ρ (kg / m 3) | Remarques |
|---|---|---|
| Milieu interstellaire | 1 ?? 10 -19 | En supposant que 90% de H, 10% He; variable T |
| La Terre | 5515 | Densit?? moyenne. |
| Le Noyau interne de la Terre | 13000 | Env., Selon la liste figurant dans la Terre . |
| Le noyau du Soleil | 33,000-160,000 | Env. |
| Un trou noir supermassif | 9 ?? 10 5 | Densit?? d'un trou noir de 4,5 millions de masses solaires rayon d'horizon de l'??v??nement est 13.500.000 kilom??tres. |
| Naine blanche ??toiles | 2,1 ?? 10 9 | Env. |
| Les noyaux atomiques | 2,3 ?? 10 17 | Ne d??pend pas fortement de la taille de noyau |
| ??toile ?? neutrons | 1 ?? 10 18 | |
| Stellar-messe Trou noir | 1 ?? 10 18 | Densit?? d'un trou noir quatre-masse solaire rayon d'horizon de l'??v??nement est ?? 12 km. |
Autres unit??s communes
Le Unit?? SI de la densit?? est:
- kg par m??tre cube (kg / m 3)
Litres tonnes et ne font pas partie de l'IS, mais sont acceptables pour une utilisation avec elle, conduisant ?? des unit??s suivantes:
- kg par litre (kg / L)
- grammes par millilitre (g / ml)
- tonnes par m??tre cube (t / m 3)
Densit??s en utilisant les unit??s m??triques suivantes ont toutes exactement la m??me valeur num??rique, un milli??me de la valeur (kg / m 3). Liquid eau a une densit?? d'environ 1 kg / dm 3, rendant l'une de ces unit??s SI num??rique facile ?? utiliser que la plupart des solides et des liquides ont des densit??s entre 0,1 et 20 kg / dm 3.
- kilogrammes par d??cim??tre cube (kg / dm 3)
- gramme par centim??tre cube (g / cc, g / cc ou g / cm 3)
- 1 g / cm 3 = 1000 kg / m 3
- m??gagrammes (tonnes m??triques) par m??tre cube (mg / m 3)
En Unit?? de mesure US densit?? peut ??tre indiqu?? dans:
- once avoirdupoids par cubic inch (oz / cu in)
- livres avoirdupoids par pouce cube (lb / po cu)
- livres par pied cube (lb pi / cu)
- livres par verge cube (lb / cu m)
- livres par Gallon liquide am??ricain (lb / gal)
- livres par US boisseau (lb / boisseau)
- limaces par pied cube
Unit??s imp??riales diff??rentes de ce qui pr??c??de (le gallon imp??rial et le boisseau diff??rent des unit??s am??ricaines) dans la pratique sont rarement utilis??s, bien trouv?? dans les documents anciens. La densit?? de m??taux pr??cieux pourraient ??ventuellement ??tre fond??es sur Onces troy et livres, une cause possible de confusion.
