چگالی

چِگالی یا دانسیته (به انگلیسی: Density) یا 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
نمادهای رایج
ρ
D
دستگاه بین‌المللی یکاهاkg/m3
یک استوانه مدرج حاوی مایعات مختلف با چگالی‌های متفاوت

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.[1] گاهی برای ساده‌سازی مقایسه چگالی در بین سیستم‌های یکای مختلف، به جای چگالی از «چگالی نسبی» یا «وزن مخصوص» استفاده می‌شود، که برابر نسبت چگالی آن ماده به چگالی یک ماده استاندارد یا مرجع است، که معمولاً «آب» را به عنوان ماده مرجع در نظر می‌گیرند. در نتیجه اگر چگالی نسبی یک ماده کمتر از یک باشد بر روی آب شناور می‌ماند.

فرمول

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

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

مواد گوناگون
چگالی مواد مختلف که طیف وسیعی را پوشش می‌دهد
ماده ρ (kg/m3)[note 1] یادداشت
هیدروژن۰٫۰۸۹۸
هلیوم۰٫۱۷۹
آئروگرافیت۰٫۲[note 2][2][3]
ریزتورینه فلزی۰٫۹[note 2]
هواژل۱٫۰[note 2]
جو زمین۱٫۲در سطح دریا
تنگستن هگزافلوئورید۱۲٫۴یکی از چگال‌ترین گازهای شناخته شده در شرایط استاندارد
هیدروژن مایع۷۰در دمای تقریبی منفی ۲۵۵ °C
پلی‌استایرن۷۵تقریبی[4]
چوب‌پنبه۲۴۰تقریبی[4]
کاج۳۷۳[5]
لیتیم۵۳۵
چوب۷۰۰Seasoned, typical[6][7]
بلوط۷۱۰[5]
پتاسیم۸۶۰[8]
یخ۹۱۶٫۷At temperature < ۰ °C
دانه‌های روغنی۹۱۰...۹۳۰
سدیم۹۷۰
آب (fresh)۱٬۰۰۰در دمای ۴ درجه سلسیوس (بالاترین چگالی)
آب (salt)۱٬۰۳۰۰٫۹٪
اکسیژن مایع۱٬۱۴۱At approx. −۲۱۹ °C
نایلون۱٬۱۵۰
پلاستیک۱٬۱۷۵Approx. ; for پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن ترفتالات/پلی وینیل کلراید
تتراکلرواتیلن۱٬۶۲۲
منیزیم۱٬۷۴۰
بریلیم۱٬۸۵۰
گلیسیرین۱٬۲۶۱[9]
بتن۲٬۴۰۰[10][11]
سیلیسیم۲٬۳۳۰
آلومینیم۲٬۷۰۰
دی یدو متان۳٬۳۲۵در دمای اتاق مایع
الماس۳٬۵۰۰
تیتانیم۴٬۵۴۰
سلنیم۴٬۸۰۰
وانادیم۶٬۱۰۰
آنتیموان۶٬۶۹۰
روی۷٬۰۰۰
کروم۷٬۲۰۰
قلع۷٬۳۱۰
منگنز۷٬۳۲۵تقریبی
آهن۷٬۸۷۰
نیوبیم۸٬۵۷۰
برنج (آلیاژ)۸٬۶۰۰[11]
کادمیم۸٬۶۵۰
کبالت۸٬۹۰۰
نیکل۸٬۹۰۰
مس۸٬۹۴۰
بیسموت۹٬۷۵۰
مولیبدن۱۰٬۲۲۰
نقره۱۰٬۵۰۰
سرب۱۱٬۳۴۰
توریم۱۱٬۷۰۰
رودیم۱۲٬۴۱۰
جیوه۱۳٬۵۴۶
تانتال۱۶٬۶۰۰
اورانیم۱۸٬۸۰۰
تنگستن۱۹٬۳۰۰
طلا۱۹٬۳۲۰
پلوتونیم۱۹٬۸۴۰
رنیوم۲۱٬۰۲۰
پلاتین۲۱٬۴۵۰
ایریدیم۲۲٬۴۲۰
اسمیم۲۲٬۵۷۰
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. Air contained in material excluded when calculating density

دیگر
Entity ρ (kg/m3) یادداشت
محیط میان‌ستاره‌ای۱×۱۰−۱۹Assuming 90% H, 10% He; variable T
زمین5,515Mean density.[12]
هسته درونی13,000Approx. , as listed in زمین.[13]
خورشید33,000–160,000Approx.[14]
سیاه‌چاله کلان‌جرم۹×۱۰۵Density of a 4.5-million-solar-mass black hole
افق رویداد radius is 13.5 million km.
کوتوله سفید۲٫۱×۱۰۹Approx.[15]
هسته اتم۲٫۳×۱۰۱۷Does not depend strongly on size of nucleus[16]
ستاره نوترونی۱×۱۰۱۸
سیاه‌چاله۱×۱۰۱۸Density of a 4-solar-mass black hole
افق رویداد radius is 12 km.

آب
چگالی آب در فشار ۱ اتمسفر
دما. (°C)[note 1] Density (kg/m3)
−۳۰۹۸۳٫۸۵۴
−۲۰۹۹۳٫۵۴۷
−۱۰۹۹۸٫۱۱۷
۰۹۹۹٫۸۳۹۵
۴۹۹۹٫۹۷۲۰
۱۰۹۹۹٫۷۰۲۶
۱۵۹۹۹٫۱۰۲۶
۲۰۹۹۸٫۲۰۷۱
۲۲۹۹۷٫۷۷۳۵
۲۵۹۹۷٫۰۴۷۹
۳۰۹۹۵٫۶۵۰۲
۴۰۹۹۲٫۲
۶۰۹۸۳٫۲
۸۰۹۷۱٫۸
۱۰۰۹۵۸٫۴
یادداشت:
  1. Values below 0 °C refer to فراسرمایش water.

هوا
نوشتار اصلی: چگالی هوا
Air density vs. temperature
چگالی هوا در فشار ۱ اتمسفر
T (°C) ρ (kg/m3)
−۲۵۱٫۴۲۳
−۲۰۱٫۳۹۵
−۱۵۱٫۳۶۸
−۱۰۱٫۳۴۲
−۵۱٫۳۱۶
۰۱٫۲۹۳
۵۱٫۲۶۹
۱۰۱٫۲۴۷
۱۵۱٫۲۲۵
۲۰۱٫۲۰۴
۲۵۱٫۱۸۴
۳۰۱٫۱۶۴
۳۵۱٫۱۴۶

حجم مولی فاز مایع و جامد عناصر
حجم مولی فاز مایع و جامد عناصر

جستارهای وابسته

منابع
  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. "Re: which is more bouyant [کذا] styrofoam or cork". Madsci.org. Archived from the original on February 14, 2011. Retrieved September 14, 2010.
  5. 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.
  11. 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.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.