物質の密度は、単位体積あたりの質量として定義されます。別の言い方をすれば、密度は質量と体積の比率、または単位体積あたりの質量です。これは、オブジェクトが単位体積 (立方メートルまたは立方センチメートル) 内にどれだけの「もの」を持っているかの尺度です。密度は本質的に、物質がどれだけ密集しているかの測定値です。密度の原理は、ギリシャの科学者アルキメデスによって発見されました。式を知っていて、関連する単位を理解していれば、計算は簡単です。
密度式
密度を計算するには (通常はギリシャ文字 "ρ" で表されます) ") オブジェクトの質量 (m ) をボリューム (v) で割ります ):
ρ =m / v
密度の SI 単位はキログラム/立方メートル (kg/m) です。また、立方センチメートルあたりのグラム (g/cm) の cgs 単位で表されることもよくあります。
密度の求め方
密度の研究では、前のセクションで説明したように、密度の公式を使用してサンプル問題を処理すると役立ちます。密度は確かに質量を体積で割ったものですが、グラムは標準重量を表し、立方センチメートルは物体の体積を表すため、多くの場合、立方センチメートルあたりのグラムの単位で測定されることを思い出してください.
この問題では、10.0 cm x 10.0 cm x 2.0 cm の重さ 433 グラムの塩の塊を用意します。密度を求めるには、単位体積あたりの質量の量を決定するのに役立つ式を使用するか、
ρ =m / v
この例では、オブジェクトの寸法があるため、体積を計算する必要があります。体積の式はオブジェクトの形状によって異なりますが、ボックスの単純な計算です:
v =長さ x 幅 x 厚さ
v =10.0 cm x 10.0 cm x 2.0 cm
v =200.0 cm
質量と体積がわかったので、次のように密度を計算します:
ρ =m / v
ρ =433 g/ 200.0 cm
ρ =2.165 g/cm
したがって、塩レンガの密度は 2.165 g/cm です。
密度の使用
密度の最も一般的な用途の 1 つは、混合したときに異なる材料がどのように相互作用するかということです。木は密度が低いので水に浮きますが、金属は密度が高いのでアンカーは沈みます。ヘリウムの密度が空気の密度よりも低いため、ヘリウム風船が浮きます。
自動車サービス ステーションでトランスミッション液などのさまざまな液体をテストする場合、液体の一部が比重計に注がれます。比重計にはいくつかの校正済みオブジェクトがあり、そのうちのいくつかは液体に浮かんでいます。どの物体が浮いているかを観察することで、ガソリンスタンドの従業員は液体の密度を判断できます。トランスミッション フルードの場合、このテストにより、サービス ステーションの従業員がすぐに交換する必要があるかどうか、またはフルードにまだ寿命があるかどうかが明らかになります。
密度を使用すると、他の量が与えられた場合に質量と体積を解くことができます。一般的な物質の密度はわかっているので、この計算はかなり簡単です。 (アスタリスク記号 (*) は、体積と密度の変数 ρ との混同を避けるために使用されていることに注意してください。 そしてv 、それぞれ）
v * ρ =m または
m / ρ =v
密度の変化は、化学変換が行われてエネルギーが放出されているときなど、状況を分析するのにも役立ちます。たとえば、蓄電池の充電は酸性溶液です。バッテリーが放電すると、酸がバッテリー内の鉛と結合して新しい化学物質を形成し、溶液の密度が低下します。この密度を測定して、バッテリーの充電残量を判断できます。
密度は、流体力学、気象学、地質学、材料科学、工学、その他の物理学の分野で材料がどのように相互作用するかを分析する際の重要な概念です。
比重
密度に関連する概念は、水の密度に対する材料の密度の比率である、材料の比重 (より適切には相対密度) です。比重が 1 未満の物体は水に浮きますが、比重が 1 を超えると沈みます。この原理により、たとえば、熱気で満たされた風船が残りの空気に対して浮くことができます。
