เนื้อหา
ความหนาแน่น (D) คือปริมาณที่กำหนดเป็นมวล (m) ต่อหน่วยปริมาตร (v): D = m ÷ v. เนื่องจากปริมาณทั้งสามนี้เกี่ยวข้องกันคุณสามารถค้นหาหนึ่งในนั้นได้ถ้าคุณรู้อีกสอง สิ่งนี้มีประโยชน์มากกว่าที่คิดเพราะความหนาแน่นมักเป็นปริมาณที่ทราบซึ่งคุณสามารถค้นหาได้โดยสมมติว่าคุณรู้องค์ประกอบของวัสดุ การคำนวณนั้นตรงไปตรงมาสำหรับวัตถุของแข็ง แต่สิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้นสำหรับของเหลวซึ่งความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและสำหรับก๊าซซึ่งความหนาแน่นนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน
ใช้หน่วยที่สอดคล้องกัน
สมการที่เกี่ยวข้องกับความหนาแน่นมวลและปริมาตรนั้นตรงไปตรงมาและช่วยให้คุณสามารถคำนวณความหนาแน่นของวัสดุได้ถ้าคุณวัดมวลและปริมาตร ข้อแม้เดียวคือคุณต้องทำการวัดในระบบเดียวกัน ตัวอย่างเช่นถ้าคุณวัดมวลเป็นกิโลกรัมคุณควรวัดปริมาตรเป็นลูกบาศก์เมตรและถ้าคุณวัดปริมาตรเป็นควอร์ตคุณควรวัดมวลเป็นปอนด์ สามระบบที่คุณน่าจะใช้คือ CGS (เซนติเมตร, กรัม, วินาที), MKS, (เมตร, กิโลกรัม, วินาที) และจักรวรรดิอังกฤษ หน่วยที่ใช้มากที่สุดสำหรับความหนาแน่นในระบบทั้งสามนี้คือ:
การคำนวณความหนาแน่น
ตัวอย่าง: สมมติว่าคุณมีบีกเกอร์ที่เต็มไปด้วยสารละลายน้ำลึกลับ การคำนวณความหนาแน่นและเปรียบเทียบกับน้ำบริสุทธิ์สามารถช่วยกำหนดองค์ประกอบของมัน
คุณคำนวณปริมาตรของสารละลายโดยการวัดขนาดของบีกเกอร์และระดับของเหลวและพบว่าเป็น 355 มล. เนื่องจากหนึ่งมิลลิลิตรเป็นลูกบาศก์เซนติเมตรคุณควรหามวลเป็นกรัม คุณพบว่ามัน 372 กรัม ความหนาแน่นเท่ากับ 372 gm ÷ 355 ml = 1.05 gm / ml มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำบริสุทธิ์เพียงเล็กน้อย (1 กรัม / มิลลิลิตร) ดังนั้นสิ่งที่ละลายในน้ำจะมีความเข้มข้นต่ำ
ตัวอย่าง: คุณพบหินก้อนใหญ่ที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมคร่าวๆและต้องการทราบองค์ประกอบของมัน การค้นหาความหนาแน่นสามารถช่วยให้คุณตัดสินได้ว่า
คำนวณปริมาตรของหินโดยการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางและหารด้วย 2 เพื่อหารัศมี (r) ปริมาตรของทรงกลมคือ 4 / 3πr3ดังนั้นถ้าหินมีรัศมี 10 นิ้วปริมาณของมันคือ 418.67 ลูกบาศก์นิ้ว แปลงเป็นลูกบาศก์ฟุตโดยคูณด้วย 0.00057 ผลลัพธ์คือ 0.239 ลูกบาศก์ฟุต หากหินมีน้ำหนัก 40 ปอนด์ความหนาแน่นของหินคือ 40 ปอนด์ / 0.239 ฟุต3 = 167. 36 lb / ft3. ใกล้กับความหนาแน่นของหินแกรนิตดังนั้นจึงมีโอกาสที่ดีที่หินจะเป็นหินแกรนิต
การใช้ตารางความหนาแน่น
หากคุณมีวัตถุที่ทำจากวัสดุที่รู้จักกันคุณสามารถค้นหาความหนาแน่นของมันในตาราง ข้อมูลนี้ช่วยให้คุณสามารถคำนวณปริมาตรได้โดยการชั่งน้ำหนัก หากคุณรู้ปริมาณแล้วคุณสามารถคำนวณมวลของมันได้ สิ่งที่คุณต้องทำคือจัดเรียงสมการความหนาแน่นใหม่เพื่อแสดงพารามิเตอร์ที่คุณต้องการในรูปของอีกสอง
ตัวอย่าง: สมมติว่าคุณมีรูปปั้นทองคำและคุณต้องการที่จะหาปริมาณ
D = m ÷ v ดังนั้น v = m ÷ D
คุณพบว่ารูปปั้นหนัก 2 กิโลกรัม ในตารางคุณจะพบความหนาแน่นของทองคำอยู่ที่ประมาณ 19,300 กิโลกรัม / เมตร3. เมื่อเสียบตัวเลขคุณจะพบว่าระดับเสียงอยู่ที่ 2 กิโลกรัม÷ 19,300 กิโลกรัม / เมตร3 = 0.0001 m3 หรือประมาณหนึ่งในสิบของลิตร
ตัวอย่าง: ปรอทหนึ่งมิลลิลิตรมีน้ำหนักเท่าใด
D = m ÷ v ดังนั้น m = Dv
ความหนาแน่นของปรอทอยู่ที่ 13.6 g / ml ดังนั้นปริมาตร 1 มล. มีมวล 13.6 กรัม