چگالی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
چگالی
نمادهای رایج
ρ
D
دستگاه بین‌المللی یکاهاkg/m3
یک استوانه مدرج حاوی مایعات مختلف با چگالی‌های متفاوت

چِگالی (به انگلیسی: Density) یا دانسیته یک ماده (که به آن یا جرم حجمی یا جرم مخصوص نیز می‌گویند)، جرم آن ماده به ازای حجم واحد است. آن را با علامت اختصاری ρ (رو) نشان می‌دهند و از رابطه ρ=m/V به دست می‌آید؛ ρ چگالی، m جرم جسم و V حجم جسم است.

چگالی یک ماده با تغییر دما و فشار تغییر می‌کند. این تغییرات معمولاً برای جامدات و مایعات کوچک بوده ولی برای گازها بسیار بزرگ است. افزایش فشار بر روی یک جسم باعث کاهش حجم آن شده و در نتیجه باعث افزایش چگالی می‌شود. افزایش دمای یک ماده باعث افزایش حجم (به جز در چند مورد استثنا) و در نتیجه کاهش چگالی آن می‌شود. در بسیاری از سیالات، گرمایش قسمت پایین ظرف سیال، به دلیل کاهش چگالی قسمت گرم شده، باعث ایجاد جریان همرفتی از پایین به بالا می‌شود.

معکوس چگالی یک ماده معمولاً حجم مخصوص خوانده می‌شود و معمولاً در ترمودینامیک کاربرد دارد. چگالی یک خاصیت شدتی است چرا که افزایش مقدار یک ماده باعث افزایش جرم آن می‌شود؛ نه چگالی.

چگالی و وزن مخصوص تفاوت دارند. چگالی، جرمِ حجم واحد است، اما وزن مخصوص، وزنِ حجم واحد است.[۱] گاهی برای ساده سازی مقایسه چگالی در بین سیستم های یکای مختلف، به جای چگالی از "چگالی نسبی" یا "وزن مخصوص" استفاده می شود، که برابر نسبت چگالی آن ماده به چگالی یک ماده استاندارد یا مرجع است، که معمولا "آب" را به عنوان ماده مرجع در نظر می گیرند. در نتیجه اگر چگالی نسبی یک ماده کمتر از یک باشد بر روی آب شناور می ماند.

فرمول[ویرایش]

از نظر ریاضی چگالی به صورت جرم تقسیم بر حجم بدست می‌آید؛

که در آن (رو) دانسیته یا چگالی است؛ جرم است و حجم است.

یکاهای رایج[ویرایش]

یکای اس‌آی برای چگالی:

سیستم SI یکاهای متری بیرون از اس‌آی:

  • کیلوگرم بر لیتر (kg/L). آب عموماً چگالی ۱ kg/L دارد، که یکای مناسبی را فراهم می‌سازد.
  • کیلوگرم بر دسی‌متر مکعب (kg/dm³)
  • گرم بر میلی‌لیتر (g/mL)،
  • گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cc یا g/cm³).

این‌ها از نظر عددی برابرند با kg/L (1 kg/L = ۱ kg/dm³۱ g/cm³ = ۱ g/mL).

در یکاهای سفارشی ایالات متحده یا یکاهای امپراتوری، یکاهای چگالی این‌ها را هم شامل می‌شود:

چگالی‌ها[ویرایش]

مواد گوناگون[ویرایش]

چگالی مواد مختلف که طیف وسیعی را پوشش می‌دهد
ماده ρ (kg/m3)[note ۱] یادداشت
هیدروژن ۰٫۰۸۹۸
هلیوم ۰٫۱۷۹
آئروگرافیت ۰٫۲ [note ۲][۲][۳]
ریزتورینه فلزی ۰٫۹ [note ۲]
هواژل ۱٫۰ [note ۲]
جو زمین ۱٫۲ در سطح دریا
تنگستن هگزافلوئورید ۱۲٫۴ یکی از چگال‌ترین گازهای شناخته شده در شرایط استاندارد
هیدروژن مایع ۷۰ در دمای تقریبی منفی ۲۵۵ °C
پلی‌استایرن ۷۵ تقریبی[۴]
چوب‌پنبه ۲۴۰ تقریبی[۴]
کاج ۳۷۳ [۵]
لیتیم ۵۳۵
چوب ۷۰۰ Seasoned, typical[۶][۷]
بلوط ۷۱۰ [۵]
پتاسیم ۸۶۰ [۸]
یخ ۹۱۶٫۷ At temperature < ۰ °C
دانه‌های روغنی ۹۱۰...۹۳۰
سدیم ۹۷۰
آب (fresh) ۱٬۰۰۰ در دمای ۴ درجه سلسیوس (بالاترین چگالی)
آب (salt) ۱٬۰۳۰ ۰٫۹٪
اکسیژن مایع ۱٬۱۴۱ At approx. −۲۱۹ °C
نایلون ۱٬۱۵۰
پلاستیک ۱٬۱۷۵ Approx. ; for پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن ترفتالات/پلی وینیل کلراید
تتراکلرواتیلن ۱٬۶۲۲
منیزیم ۱٬۷۴۰
بریلیم ۱٬۸۵۰
گلیسیرین ۱٬۲۶۱ [۹]
بتن ۲٬۴۰۰ [۱۰][۱۱]
سیلیسیم ۲٬۳۳۰
آلومینیم ۲٬۷۰۰
دی یدو متان ۳٬۳۲۵ در دمای اتاق مایع
الماس ۳٬۵۰۰
تیتانیم ۴٬۵۴۰
سلنیم ۴٬۸۰۰
وانادیم ۶٬۱۰۰
آنتیموان ۶٬۶۹۰
روی ۷٬۰۰۰
کروم ۷٬۲۰۰
قلع ۷٬۳۱۰
منگنز ۷٬۳۲۵ تقریبی
آهن ۷٬۸۷۰
نیوبیم ۸٬۵۷۰
برنج (آلیاژ) ۸٬۶۰۰ [۱۱]
کادمیم ۸٬۶۵۰
کبالت ۸٬۹۰۰
نیکل ۸٬۹۰۰
مس ۸٬۹۴۰
بیسموت ۹٬۷۵۰
مولیبدن ۱۰٬۲۲۰
نقره ۱۰٬۵۰۰
سرب ۱۱٬۳۴۰
توریم ۱۱٬۷۰۰
رودیم ۱۲٬۴۱۰
جیوه ۱۳٬۵۴۶
تانتال ۱۶٬۶۰۰
اورانیم ۱۸٬۸۰۰
تنگستن ۱۹٬۳۰۰
طلا ۱۹٬۳۲۰
پلوتونیم ۱۹٬۸۴۰
رنیوم ۲۱٬۰۲۰
پلاتین ۲۱٬۴۵۰
ایریدیم ۲۲٬۴۲۰
اسمیم ۲۲٬۵۷۰
یادداشت:
  1. Unless otherwise noted, all densities given are at شرایط استاندارد دما و فشار،
    that is, ۲۷۳٫۱۵ کلوین (۰٫۰۰ درجه سلسیوس) and ۱۰۰ کیلوپاسکال (۰٫۹۸۷ اتمسفر استاندارد).
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ Air contained in material excluded when calculating density

دیگر[ویرایش]

Entity ρ (kg/m3) یادداشت
محیط میان‌ستاره‌ای ۱×۱۰−۱۹ Assuming 90% H, 10% He; variable T
زمین 5,515 Mean density.[۱۲]
هسته درونی 13,000 Approx. , as listed in زمین.[۱۳]
خورشید 33,000–160,000 Approx.[۱۴]
سیاه‌چاله کلان‌جرم ۹×۱۰۵ Density of a 4.5-million-solar-mass black hole
افق رویداد radius is 13.5 million km.
کوتوله سفید ۲٫۱×۱۰۹ Approx.[۱۵]
هسته اتم ۲٫۳×۱۰۱۷ Does not depend strongly on size of nucleus[۱۶]
ستاره نوترونی ۱×۱۰۱۸
سیاه‌چاله ۱×۱۰۱۸ Density of a 4-solar-mass black hole
افق رویداد radius is 12 km.

آب[ویرایش]

چگالی آب در فشار ۱ اتمسفر
دما. (°C)[note ۱] Density (kg/m3)
−۳۰ ۹۸۳٫۸۵۴
−۲۰ ۹۹۳٫۵۴۷
−۱۰ ۹۹۸٫۱۱۷
۰ ۹۹۹٫۸۳۹۵
۴ ۹۹۹٫۹۷۲۰
۱۰ ۹۹۹٫۷۰۲۶
۱۵ ۹۹۹٫۱۰۲۶
۲۰ ۹۹۸٫۲۰۷۱
۲۲ ۹۹۷٫۷۷۳۵
۲۵ ۹۹۷٫۰۴۷۹
۳۰ ۹۹۵٫۶۵۰۲
۴۰ ۹۹۲٫۲
۶۰ ۹۸۳٫۲
۸۰ ۹۷۱٫۸
۱۰۰ ۹۵۸٫۴
یادداشت:
  1. Values below 0 °C refer to فراسرمایش water.

هوا[ویرایش]

Air density vs. temperature
چگالی هوا در فشار ۱ اتمسفر
T (°C) ρ (kg/m3)
−۲۵ ۱٫۴۲۳
−۲۰ ۱٫۳۹۵
−۱۵ ۱٫۳۶۸
−۱۰ ۱٫۳۴۲
−۵ ۱٫۳۱۶
۰ ۱٫۲۹۳
۵ ۱٫۲۶۹
۱۰ ۱٫۲۴۷
۱۵ ۱٫۲۲۵
۲۰ ۱٫۲۰۴
۲۵ ۱٫۱۸۴
۳۰ ۱٫۱۶۴
۳۵ ۱٫۱۴۶

حجم مولی فاز مایع و جامد عناصر[ویرایش]

حجم مولی فاز مایع و جامد عناصر

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Streeter, Victor Lyle، Fluid mechanics، شابک ۹۶۴-۶۷۲۴-۴۴-۲
  2. New carbon nanotube struructure aerographite is lightest material champ بایگانی‌شده در اکتبر ۱۷, ۲۰۱۳ توسط Wayback Machine. Phys.org (July 13, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
  3. Aerographit: Leichtestes Material der Welt entwickelt – SPIEGEL ONLINE بایگانی‌شده در اکتبر ۱۷, ۲۰۱۳ توسط Wayback Machine. Spiegel.de (July 11, 2012). Retrieved on July 14, 2012.
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ "Re: which is more bouyant [کذا] styrofoam or cork". Madsci.org. Archived from the original on February 14, 2011. Retrieved September 14, 2010.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ Raymond Serway; John Jewett (2005), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, p. 467, ISBN 0-534-49143-X, archived from the original on May 17, 2016
  6. "Wood Densities". www.engineeringtoolbox.com. Archived from the original on October 20, 2012. Retrieved October 15, 2012.
  7. "Density of Wood". www.simetric.co.uk. Archived from the original on October 26, 2012. Retrieved October 15, 2012.
  8. CRC Press Handbook of tables for Applied Engineering Science, 2nd Edition, 1976, Table 1-59
  9. glycerol composition at بایگانی‌شده در فوریه ۲۸, ۲۰۱۳ توسط Wayback Machine. Physics.nist.gov. Retrieved on July 14, 2012.
  10. [۱]
  11. ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Hugh D. Young; Roger A. Freedman. University Physics with Modern Physics بایگانی‌شده در آوریل ۳۰, ۲۰۱۶ توسط Wayback Machine. Addison-Wesley; 2012. شابک ‎۹۷۸-۰-۳۲۱-۶۹۶۸۶-۱. p. 374.
  12. Density of the Earth, wolframalpha.com, archived from the original on October 17, 2013
  13. Density of Earth's core, wolframalpha.com, archived from the original on October 17, 2013
  14. Density of the Sun's core, wolframalpha.com, archived from the original on October 17, 2013
  15. Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars بایگانی‌شده در سپتامبر ۲۵, ۲۰۰۷ توسط Wayback Machine, Jennifer Johnson, lecture notes, Astronomy 162, دانشگاه ایالتی اوهایو. Accessed: May 3, 2007.
  16. Nuclear Size and Density بایگانی‌شده در ژوئیه ۶, ۲۰۰۹ توسط Wayback Machine, HyperPhysics, Georgia State University. Accessed: June 26, 2009.