Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:
Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.
Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю [1] , или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.
Содержание
Виды плотности и единицы измерения
Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.
Для сыпучих и пористых тел различают:
истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.
Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.
Формула нахождения плотности
Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:
где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.
При вычисления плотности газов эта формула может быть записана и в виде:
где М — молярная масса газа, — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).
Плотность тела в точке записывается как тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как
Зависимость плотности от температуры
Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого числа.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.
Диапазон плотностей в природе
Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.
Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10 −31 ÷5·10 −31 кг/м³) [2] .
Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10 −23 ÷10 −21 кг/м³.
Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды.
Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше, чем у Солнца, из-за того, что их радиус в сотни раз больше.
Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
Плотность пресной воды составляет 1000 кг/м³.
Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
Плотность железа равна 7874 кг/м³.
Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 587 кг/м³).
Плотность атомных ядер приблизительно равна 2·10 17 кг/м³.
Плотность белых карликов составляет 10 8 ÷10 12 кг/м³.
Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ÷10 18 кг/м³.
Теоретически верхнюю границу представляет планковская плотность (современная физика оценивает её в 5,1·10 96 кг/м³, хотя не исключено, что она очень сильно завышена).
Плотности астрономических объектов
Средние плотности планет Солнечной системы и Солнца:
Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли
10 −21 ÷10 −20 кг/м³. Плотность межзвёздной среды
10 −23 ÷10 −21 кг/м³.
Плотность межгалактической среды от 2×10 −34 до 5×10 −34 кг/м³.
Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
Плотность белых карликов 10 8 ÷10 12 кг/м³
Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ÷10 18 кг/м³.
Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры
у чёрной дыры с массой порядка солнечной превышает ядерную плотность,
у сверхмассивной чёрной дыры с массой в 10 9 солнечных масс (существование таких чёрных дыр подозревается в квазарах) оставляет около 20 кг/м³,
у сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики может быть 0,2 кг/м³.
Плотности некоторых газов
Плотность газов и паров (0 °C, 101325 Па), кг/м³
Азот
1,250
Кислород
1,429
Аммиак
0,771
Криптон
3,743
Аргон
1,784
Ксенон
5,851
Водород
0,090
Метан
0,717
Водяной пар (100 °C)
0,598
Неон
0,900
Воздух
1,293
Углекислый газ
1,977
Хлор
3,164
Гелий
0,178
Этилен
1,260
Плотности некоторых жидкостей
Плотность жидкостей, г/см³
Бензин
0,74
Молоко
1,04
Вода (4 °C)
1,00
Ртуть (0 °C)
13,60
Керосин
0,82
Эфир
0,72
Глицерин
1,26
Спирт
0,80
Морская вода
1,03
Скипидар
0,86
Масло оливковое
0,92
Ацетон
0,792
Масло машинное
0,91
Серная кислота
1,84
Нефть
0,81—0,85
Жидкий водород (−253 °C)
0,07
Плотность некоторых пород древесины
Плотность древесины, г/см³
Бальса
0,15
Пихта сибирская
0,39
Секвойя вечнозелёная
0,41
Ель
0,45
Ива
0,46
Ольха
0,49
Осина
0,51
Сосна
0,52
Липа
0,53
Конский каштан
0,56
Каштан съедобный
0,59
Кипарис
0,60
Черёмуха
0,61
Лещина
0,63
Грецкий орех
0,64
Берёза
0,65
Вишня
0,66
Вяз гладкий
0,66
Лиственница
0,66
Клён полевой
0,67
Тиковое дерево
0,67
Бук
0,68
Груша
0,69
Дуб
0,69
Свитения (Махагони)
0,70
Платан
0,70
Жостер (крушина)
0,71
Тис
0,75
Ясень
0,75
Слива
0,80
Сирень
0,80
Боярышник
0,80
Пекан (кария)
0,83
Сандаловое дерево
0,90
Самшит
0,96
Эбеновое дерево
1,08
Квебрахо
1,21
Бакаут
1,28
Пробка
0,48
Измерение плотности
Для измерения плотности используются:
Пикнометр — прибор для измерения истинной плотности
Бурик Качинского и бур Зайдельмана — приборы для измерения плотности почвы.
Вибрационный плотномер — прибор для измерения плотности жидкости и газа под давлением.
См. также
Примечания
↑ Подразумевается также, что область стягивается к точке, то есть, не только ее объем стремится к нулю (что могло бы быть не только при стягивании области к точке, но, например, к отрезку), но также стремится к нулю и ее диаметр (максимальный линейный размер).
↑Агекян Т. А. Расширение Вселенной. Модель Вселенной. // Звёзды, галактики, Метагалактика / Под ред. А. Б. Васильева. — 3-е изд. — М .: Наука, 1982. — С. 249. — 416 с.
↑ (англ.) Planetary Fact Sheet
↑ (англ.) Sun Fact Sheet
Ссылки
Источники
Большая советская энциклопедия
Физическая энциклопедия под. ред. А. М. Прохорова. Москва. Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1992 г. Т.3, стр.637.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Плотность» в других словарях:
ПЛОТНОСТЬ — ПЛОТНОСТЬ, плотности, жен. 1. только ед. отвлеч. сущ. к плотный. Плотность населения. Плотность ткани. Плотность воздуха. Плотность огня (воен.). 2. Масса какого нибудь тела, заключенная в единице его объема (физ.). За единицу плотности… … Толковый словарь Ушакова
ПЛОТНОСТЬ — (r), масса единицы объема вещества. В СИ единица плотности 1 кг/м3. Отношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды). Малой плотностью… … Современная энциклопедия
ПЛОТНОСТЬ — (обозначение r) отношение массы к объему для данного вещества, обычно выражаемое в единицах СИ как килограммы на кубический метр (кг/м 1). Эта величина является показателем концентрации частиц в материале. Плотность твердого или жидкого вещества… … Научно-технический энциклопедический словарь
плотность — густота, концентрация; массивность, тесность, коренастость, тучность, насыщенность, кряжистость, компактность, уплотненность, кучность Словарь русских синонимов. плотность компактность Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М … Словарь синонимов
плотность — (density) – это отношение массы тела к его объему. Выражается в кг/дм3 или в кг/м3. Объем зависит от температуры (в большой степени) и давления (в небольшой степени), следовательно, вязкость тоже зависит от этих параметров. С ростом температуры и … Автомобильный словарь
Плотность — (r), масса единицы объема вещества. В СИ единица плотности 1 кг/м3. Отношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды). Малой плотностью… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Плотность — – характеристика вещества, определяемая отношением массы вещества, заключенной в некотором объеме, к величине этого объема. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург 2002] Плотность – масса единичного объема … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ПЛОТНОСТЬ — (1) вещества (объёмная) одна из основных физ. характеристик вещества, в нормальных условиях численно равная отношению массы т однородного тела к его объёму V, обозначается р. В СИ выражается в кг/м3. П. вещества растёт с увеличением давления и,… … Большая политехническая энциклопедия
ПЛОТНОСТЬ — (?) масса единичного объема вещества. Величина, обратная удельному объему. Отношение плотности двух веществ называют относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды) … Большой Энциклопедический словарь
ПЛОТНОСТЬ — (r), величина, определяемая для однородного в ва его массой в единице объёма. П. неоднородного в ва в определённой точке предел отношения массы т тела к его объёму V, когда объём стягивается к этой точке. Средняя П. неоднородного тела также есть… … Физическая энциклопедия
ПЛОТНОСТЬ — (Density) масса данного тела, заключенная в единице объема. За единицу плотности принимается плотность воды при 4° Цельсия. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (
), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (
), когда этот объём стремится к нулю [1] , или, записывая кратко, 
. При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.
где М — молярная масса газа, 
— молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).
тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как 
