ความหนาแน่น
ความหนาแน่น (อังกฤษ: density) เป็นการวัดมวลต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร โดยสัญลักษณ์สำหรับความหนาแน่นมักใช้เป็น ρ (อักษรกรีกพิมพ์เล็กของโร) และยังสามารถใช้อักษรละตินพิมพ์ใหญ่ D ได้ด้วยเช่นกัน เนื่องจากนิยามของความหนาแน่นคือ มวลหารด้วยปริมาตร ดังนั้นจึงเขียนเป็นสมการออกมาได้เป็น[1]
ความหนาแน่น | |
---|---|
กระบวกตวงที่บรรจุของเหลวสีต่าง ๆ ซึ่งมีความหนาแน่นที่แตกต่างกัน | |
สัญลักษณ์ทั่วไป | ρ, D |
หน่วยเอสไอ | kg/m3 |
เอ็กเทนซีฟ | ไม่ |
อินเทนซีฟ | ใช่ |
ปริมาณอนุรักษ์ | ไม่ |
อนุพันธ์ จากปริมาณอื่น | |
มิติ |
โดยที่
- ρ คือ ความหนาแน่น (หน่วยเป็น กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร)
- m คือ มวล (หน่วยเป็น กิโลกรัม)
- V คือ ปริมาตร (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตร)
ความหนาแน่นของสารขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน โดยทั่วไปการเปลี่ยนแปลงปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อสารที่เป็นสถานะของแข็งและของเหลวเพียงเล็กน้อย แต่มีผลกับสารสถานะแก๊สเป็นอย่างมาก โดยที่การเพิ่มความดันของสารจะทำให้ปริมาตรของสารลดลง แต่จะเพิ่มความหนาแน่นแทน และการเพิ่มอุณหภูมิของสาร (ซึ่งมีข้อยกเว้นเล็กน้อย) จะทำให้ปริมาตรของสารเพิ่มขึ้น แต่จะทำให้ความหนาแน่นลดลง
ซึ่งสารส่วนใหญ่เช่นของเหลวและแก๊ส เมื่อได้รับความร้อนจากด้านล่าง ความร้อนจะถูกส่งผ่านจากด้านล่างไปยังด้านบน อันเนื่องมาจากการลดของความหนาแน่นในของเหลวที่ได้รับความร้อนนั้น ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สารที่มีความร้อนต่ำกว่า มีความหนาแน่นสูงกว่า
เครื่องมือวัดความหนาแน่น
แก้เครื่องมือที่ใช้วัดความหนาแน่นของของเหลวคือ พิคโนมิเตอร์ (pycnometer) เครื่องมือวัดความหนาแน่นของก๊าซคือ แก๊สพิคโนมิเตอร์ (gas pycnometer)
ความหนาแน่นของสสารต่าง ๆ
แก้สสารที่มีความหนาแน่นสูงสุดที่รู้จักกัน คือสสารที่อยู่ในดาวนิวตรอนที่เรียกว่านิวตรอเนียม) ใจกลางหลุมดำ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ไม่มีปริมาตร ดังนั้นจึงไม่สามารถหาความหนาแน่นได้
สสารที่หนาแน่นที่สุดที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนโลก คือ ธาตุอิริเดียม มีความหนาแน่นประมาณ 22560 kg/m3.
ตารางความหนาแน่นของสสารชนิดต่าง ๆ:
สสาร | ความหนาแน่นในหน่วย kg/m3 |
ออสเมียม | 22610 |
อิริเดียม | 22560 |
แพลทินัม | 21450 |
ทองคำ | 19300 |
ทังสเตน | 19250 |
ยูเรเนียม | 19050 |
ปรอท | 13580 |
แพลเลเดียม | 12023 |
ตะกั่ว | 11340 |
เงิน | 10490 |
ทองแดง | 8960 |
โคบอลต์ | 8900 |
เหล็ก | 7870 |
ดีบุก | 7310 |
สังกะสี | 7130 |
โครเมียม | 7190 |
ไทเทเนียม | 4507 |
เพชร | 3500 |
อะลูมิเนียม | 2700 |
โบรอน | 2340 |
แมกนีเซียม | 1740 |
น้ำทะเล | 1025 |
น้ำ | 1000 |
โซเดียม | 971 |
น้ำแข็ง | 917 |
ลิเทียม | 534 |
เอทิลแอลกอฮอล์ | 790 |
น้ำมันเบนซินหรือน้ำมัน | 730 |
แอโรเจล | 3.0 |
ก๊าซ ใด ๆ | 0.0446 เท่าของมวลโมเลกุลเฉลี่ย, ดังนั้นอยู่ระหว่าง 0.09 ถึงประมาณ 10.0 (ที่ความดันและอุณหภูมิมาตรฐาน) |
ตัวอย่างเช่น อากาศ | 1.2 |
ความหนาแน่นของอากาศ ρ เทียบกับอุณหภูมิ °C | |
T ในหน่วย °C | ρ ในหน่วย kg/m3 |
- 10 | 1.341 |
- 5 | 1.316 |
0 | 1.293 |
+ 5 | 1.269 |
+ 10 | 1.247 |
+ 15 | 1.225 |
+ 20 | 1.204 |
+ 25 | 1.184 |
+ 30 | 1.164 |
สังเกตว่าอะลูมิเนียมมีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น ๆ เครื่องบินจึงทำจากอะลูมิเนียม นอกจากนี้อากาศก็มีความหนาแน่นถึงแม้ว่าจะมีค่าน้อยก็ตาม แอโรเจล (Aerogel) เป็นของแข็งที่หนาแน่นน้อยที่สุดในโลก
ดูเพิ่ม
แก้อ้างอิง
แก้- ↑ The National Aeronautic and Atmospheric Administration's Glenn Research Center. "Gas Density Glenn research Center". grc.nasa.gov. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ เมษายน 14, 2013.