Πυκνότητα

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Η πυκνότητα συνιστά φυσικό μέγεθος με το οποίο εκφράζεται η μάζα ενός υλικού ανά μονάδα όγκου. Συνήθως, συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα ρ ή με το λατινικό γράμμα d.[1] Μονάδα μέτρησης της πυκνότητας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το (χιλιόγραμμο ανά κυβικό μέτρο). Συχνά, χρησιμοποιείται και η μονάδα (γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό).[2] Ο βασικός μαθηματικός τύπος της πυκνότητας είναι ο λόγος της μάζας ενός υλικού, m, προς τον όγκο, V, που την περιέχει:[3]

Η πυκνότητα συνιστά ένα εντατικό μέγεθος, καθώς εκφράζεται ως πηλίκο μεγεθών που εξαρτώνται από την ποσότητα του υλικού το οποίο αφορούν (εκτατικά μεγέθη). Συνεπώς, η πυκνότητα είναι χαρακτηριστικό μέγεθος του εκάστοτε υλικού και δεν εξαρτάται από την ποσότητά του.[4] Για παράδειγμα, η πυκνότητα ενός σιδερένιου συνδετήρα είναι ίδια με την πυκνότητα μιας σιδερένιας ράβδου, δηλαδή ίση με 7880 περίπου, καθώς το υλικό κατασκευής των δύο αντικειμένων είναι το ίδιο.

Προς απλοποίηση των συγκρίσεων πυκνότητας σε διαφορετικά συστήματα μονάδων, η πυκνότητα συχνά αντικαθίσταται από την αδιάστατη ποσότητα που είναι γνωστή ως «ειδικό βάρος». Πρόκειται για τον λόγο της πυκνότητας ενός υλικού προς την πυκνότητα ενός άλλου, πρότυπου υλικού, συνήθως του νερού. Έτσι, ένα υλικό με ειδικό βάρος μικρότερο του νερού (δηλαδή ) επιπλέει εντός αυτού, ενώ ένα υλικό με ειδικό βάρος μεγαλύτερο του νερού (δηλαδή ) βυθίζεται εντός του.[5]

Τιμές πυκνότητας υλικών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η πυκνότητα ενός υλικού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση, καθώς συνήθως οι δύο αυτοί παράγοντες συνδέονται με τον όγκο του υπό εξέταση υλικού και, συνεπώς, επηρεάζουν την πυκνότητά του. Η προκύπτουσα διακύμανση της πυκνότητας είναι συνήθως μικρή για τα στερεά και τα υγρά, αλλά πολύ μεγαλύτερη για τα αέρια.[6] Για τον λόγο αυτό, οι ενδεικτικές τιμές πυκνότητας που δίνονται στους παρακάτω πίνακες αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες τιμές θερμκρασίας και πίεσης, είτε πρόκειται για τις λεγόμενες «κανονικές συνθήκες», ή για άλλες, αναγραφόμενες τιμές.

Διάφορα υλικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υλικό ρ (kg/m3)[Σημείωση 1] Παρατηρήσεις [Σημείωση 2]
Υδρογόνο 0,0898
Ήλιο 0,179
Αερογραφίτης 0,2 [Σημείωση 3][7][8]
Μεταλλικό μικροπλέγμα 0,9 [Σημείωση 3][9]
Αεροπήκτωμα 1,0 [Σημείωση 3][10]
Ατμοσφαιρικός αέρας 1,2 Στο επίπεδο της θάλασσας[11]
Εξαφθοριούχο βολφράμιο 12,4 Ένα από τα βαρύτερα γνωστά αέρια σε κανονικές συνθήκες[12]
Υγρό υδρογόνο 70 Στους −255 °C περίπου
Πολυστυρένιο 75 Προσέγγιση[13]
Φελλός 240 Προσέγγιση[14]
Πεύκο 373 [15]
Λίθιο 535 Το λιγότερο πυκνό μέταλλο
Ξύλο 700 Τυπικό ξύλο, αποξηραμένο[16][17]
Βελανιδιά 710 [15]
Κάλιο 860 [18]
Πάγος 916,7 Σε θερμοκρασία < 0 °C[19]
Μαγειρικό λάδι 910–930 [20]
Νάτριο 970
Νερό (καθαρό) 1.000 Στους 4 °C, θερμοκρασία της μέγιστης πυκνότητάς του[21]
Νερό (αλατωμένο) 1.030 Με περιεκτικότητα 3%[22]
Υγρό οξυγόνο 1.141 Στους −219 °C περίπου
Νάιλον 1.150 [23]
Πλαστικό 1.175 Προσέγγιση για πολυπροπυλένιο[24] και PVC[25]
Γλυκερίνη 1.261 [26]
Τετραχλωραιθυλένιο 1.622
Άμμος 1.600 Μεταξύ του 1.600 και 2000 [27]
Μαγνήσιο 1.740
Βηρύλλιο 1.850
Σκυρόδεμα 2.400 [28][29]
Γυαλί 2.500 [30]
Πυρίτιο 2.330
Χαλαζίτης 2.600 [27]
Γρανίτης 2.700 [27]
Γνεύσιος 2.700 [27]
Αργίλιο 2.700
Ασβεστόλιθος 2.750 Συμπαγής[27]
Βασάλτης 3.000 [27]
Διιωδομεθάνιο 3.325 Σε υγρή μορφή και σε θερμοκρασία δωματίου[31]
Διαμάντι 3.500 [32]
Τιτάνιο 4.540
Σελήνιο 4.800
Βανάδιο 6.100
Αντιμόνιο 6.690
Ψευδάργυρος 7.000
Χρώμιο 7.200
Κασσίτερος 7.310
Μαγγάνιο 7.325 Προσέγγιση
Σίδηρος 7.870
Νιόβιο 8.570
Ορείχαλκος 8.600 [29]
Κάδμιο 8.650
Κοβάλτιο 8.900
Νικέλιο 8.900
Χαλκός 8.940
Βισμούθιο 9.750
Μολυβδαίνιο 10.220
Άργυρος 10.500
Μόλυβδος 11.342
Θόριο 11.720
Ρόδιο 12.410
Υδράργυρος 13.546
Ταντάλιο 16.600
Ουράνιο 18.800
Βολφράμιο 19.300
Χρυσός 19.320
Πλουτώνιο 19.840
Ρήνιο 21.020
Λευκόχρυσος 21.450
Ιρίδιο 22.420
Όσμιο 22.570 Πρόκειται για το πιο πυκνό στοιχείο
Σημειώσεις:
  1. Εκτός αν αναγράφεται κάτι διαφορετικό, όλες οι πυκνότητες δίνονται σε κανονικές συνθήκες,
    ήτοι 273,15 K (0,00 °C) και 100 kPa (0,987 atm).
  2. Όπου δεν υπάρχει παραπομπή, χρησιμοποιήθηκε ως πηγή η επίσημη σελίδα του Εθνικού Κέντρου για την Βιοτεχνολογική Πληροφόρηση των ΗΠΑ
    (National Center for Biotechnology Information) για τα χημικά στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα.
  3. 3,0 3,1 3,2 Ο αέρας που εμπεριέχεται στο υλικό δεν συμπεριλήφθηκε στον υπολογισμό της πυκνότητάς του

Νερό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πυκνότητα του νερού σε υγρή μορφή και σε πίεση 1 atm[33][34]
T (°C)[Σημ. 1] Πυκνότητα (kg/m3)
−30 983,854
−20 993,547
−10 998,117
0 999,8395
4 999,9720
10 999,7026
15 999,1026
20 998,2071
22 997,7735
25 997,0479
30 995,6502
40 992,2
60 983,2
80 971,8
100 958,4
Σημειώσεις:
  1. Οι τιμές θερμοκρασίας υπό των 0 °C αφορούν το υπέρψυχρο νερό.

Αέρας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πυκνότητα του αέρα συναρτήσει της θερμοκρασίας του
Πυκνότητα αέρα σε πίεση 1 atm[35]
T (°C) ρ (kg/m3)
−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

Άλλα υλικά σώματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σώμα ρ (kg/m3) Σημείωση
Γη 5.515 Μέση πυκνότητα[36]
Εσωτερικό τμήμα του πυρήνα της Γης 13.000 Προσέγγιση[37]
Πυρήνας του Ήλιου 33.000–160.000 Προσέγγιση[38]
Λευκός νάνος Προσέγγιση[39]
Ατομικός πυρήνας Δεν εξαρτάται έντονα από το μέγεθος του πυρήνα[40]
Αστέρας νετρονίων [41]

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Division, International Union of Pure and Applied Chemistry Physical and Biophysical Chemistry (2007). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (στα Αγγλικά). Royal Society of Chemistry. σελ. 81. ISBN 978-0-85404-433-7. 
  2. «density | Definition, Symbol, Units, Formula, & Facts» (στα αγγλικά). Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/density. Ανακτήθηκε στις 2022-08-17. 
  3. «Density - Background». dept.harpercollege.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022. 
  4. Lower, Stephen (3 Οκτωβρίου 2013). «2.4: Density and its Applications». Chemistry LibreTexts (στα Αγγλικά). Simon Fraser University. Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022. 
  5. «What is the difference between density and specific gravity?». NPLWebsite (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 17 Αυγούστου 2022. 
  6. «Equation of State». www.grc.nasa.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  7. New carbon nanotube struructure aerographite is lightest material champ Αρχειοθετήθηκε October 17, 2013, στο Wayback Machine.. Phys.org (July 13, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
  8. Aerographit: Leichtestes Material der Welt entwickelt – SPIEGEL ONLINE Αρχειοθετήθηκε October 17, 2013, στο Wayback Machine.. Spiegel.de (July 11, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
  9. «In pictures: Ultra-light material» (στα αγγλικά). BBC News. 2013-04-09. https://www.bbc.com/news/science-environment-22079592. Ανακτήθηκε στις 2022-08-18. 
  10. «IPAC @ LLNL - Technology Profile: Aerogels Terms». web.archive.org. 18 Ιουλίου 2005. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 18 Ιουλίου 2005. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. CS1 maint: Unfit url (link)
  11. Groom, D.E. Abridged from Atomic Nuclear Properties Αρχειοθετήθηκε 27 February 2008 στο Wayback Machine.. Particle Data Group: 2007.
  12. PubChem. «Tungsten hexafluoride». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  13. Expanded Polystyrene (EPS) Technical Data (PDF). Australia: Australian Urethane & Styrene. 2010. 
  14. «The rationale behind cork properties: A review of structure and chemistry :: BioResources». bioresources.cnr.ncsu.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  15. 15,0 15,1 Serway, Raymond; Jewett, John (2005), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, σελ. 467, ISBN 0-534-49143-X, https://books.google.com/books?id=VaroJ5BNuZAC 
  16. «Wood Densities». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις Οκτωβρίου 20, 2012. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  17. «Density of Wood». www.simetric.co.uk (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις Οκτωβρίου 26, 2012. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  18. Bolz, Ray E.· Tuve, George L., επιμ. (1970). «§1.3 Solids—Metals: Table 1-59 Metals and Alloys—Miscellaneous Properties». CRC Handbook of tables for Applied Engineering Science (στα Αγγλικά) (2nd έκδοση). CRC Press. σελ. 117. ISBN 9781315214092. 
  19. «Ice». www.cs.mcgill.ca (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  20. «Density of Cooking Oil - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  21. «Water Density | U.S. Geological Survey». www.usgs.gov. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  22. Lienhard, J.H. «Thermophysical properties of seawater». web.mit.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  23. «Nylons (Polyamide)». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  24. «Polypropylene (PP)». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  25. «Polyvinyl Chloride PVC». British Plastics Federation (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  26. glycerol composition at Αρχειοθετήθηκε February 28, 2013, στο Wayback Machine.. Physics.nist.gov. Retrieved on July 14, 2012.
  27. 27,0 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 Sharma, P.V. (1997), Environmental and Engineering Geophysics, Cambridge University Press, σελ. 17, doi:10.1017/CBO9781139171168, ISBN 9781139171168 
  28. «Density of Concrete - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά). 
  29. 29,0 29,1 Young, Hugh D.· Freedman, Roger A. (2012). University Physics with Modern Physics (στα Αγγλικά). Addison-Wesley. σελ. 374. ISBN 978-0-321-69686-1. 
  30. «Density of Glass - The Physics Factbook». hypertextbook.com (στα Αγγλικά). 
  31. PubChem. «Diiodomethane». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  32. «Diamond». hyperphysics.phy-astr.gsu.edu (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  33. «Water - Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficients». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  34. «Water Density | U.S. Geological Survey». www.usgs.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  35. «Air - Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficient vs. Temperature and Pressure». www.engineeringtoolbox.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 
  36. Density of the Earth, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+the+earth 
  37. Density of Earth's core, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+earth%27s+core 
  38. Density of the Sun's core, wolframalpha.com, http://www.wolframalpha.com/input/?i=density+of+sun%27s+core 
  39. Johnson, Jennifer. «Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars» (PDF). Lecture notes, Astronomy 162 (στα Αγγλικά). Ohio State University. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 25 Σεπτεμβρίου 2007. 
  40. «Nuclear Size and Density». HyperPhysics (στα Αγγλικά). Georgia State University. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 6 Ιουλίου 2009. 
  41. «Tour the ASM Sky». heasarc.gsfc.nasa.gov. Ανακτήθηκε στις 18 Αυγούστου 2022. 

Συναφής βιβλιογραφία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Royal Society of Chemistry (2007), «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry» (στα Αγγλικά), International Union of Pure and Applied Chemistry, Physical and Biophysical Chemistry Division. ISBN 978-0-85404-433-7.
  • «A model for calculating the density of aqueous multicomponent electrolyte solutions» (στα αγγλικά). Journal of the Chilean Chemical Society 53 (1): 1393–8. 2008. doi:10.4067/S0717-97072008000100015. 
  • «Derived thermodynamic properties of alcohol+ cyclohexylamine mixtures» (στα αγγλικά). Journal of the Serbian Chemical Society 75 (2): 283–293. 2010. doi:10.2298/JSC1002283R. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]