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.
), 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.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
- 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
Плотности некоторых жидкостей
| 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
| 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
- Ареометр (денсиметр, плотномер) — измеритель плотности жидкостей.
- 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