Densitet (D) är en kvantitet definierad som massa (m) per volymenhet (v): D = m ÷ v. Eftersom dessa tre kvantiteter är relaterade kan du hitta en av dem om du känner till de andra två. Det här är mer användbart än det låter eftersom täthet ofta är en känd mängd som du kan leta upp, förutsatt att du känner till materialets sammansättning. Beräkningar är enkla för solida föremål, men saker blir mer komplicerade för vätskor, vars densitet förändras med temperaturen och för gaser, för vilken täthet är beroende av temperatur och tryck.
Använd konsekventa enheter
Ekvationen som hänför sig till densitet, massa och volym är rakt fram och låter dig beräkna densiteten av ett material om du mäter dess massa och volym. Den enda försiktigheten är att du måste göra mätningarna i samma system. Om du till exempel mäter massa i kilo bör du mäta volymen i kubikmeter, och om du mäter volymen i kvarts bör du mäta massa i pund. De tre system du brukar använda är CGS (centimeter, gram, sekunder), MKS, (meter, kilogram, sekunder) och British Imperial. De mest använda enheterna för densiteter i dessa tre system är:
Täthetsberäkningar
Exempel: Antag att du har en bägare full av en mystisk vattenlösning. Beräkning av densitet och jämförelse med det med rent vatten kan hjälpa till att bestämma dess sammansättning.
Du beräknar volymen av lösningen genom att mäta bägarnas dimensioner och vätskenivån och hitta den som 355 ml . Eftersom en milliliter är en kubikcentimeter, borde du hitta massan i gram. Du finner att det är 372 gm. Densiteten är då 372 g /355 ml = 1,05 g /ml. Det är bara lite tätare än rent vatten (1 g /ml), så det som är upplöst i vattnet ligger i en låg koncentration.
Exempel: Du hittar en stor sten med en grov sfärisk form och vill veta dess sammansättning. Att hitta dens densitet kan hjälpa dig att bestämma det.
Beräkna volymen av berget genom att mäta dess diameter och dela med 2 för att hitta dess radie (r). En sfärens volym är 4 /3πr 3, så om vaggan har en radie på 10 tum, är volymen 418,67 kubikcentimeter. Konvertera till kubikfot genom att multiplicera med 0.00057. Resultatet är 0,239 kubikfot. Om berget väger 40 pund, är densiteten 40 lb /0,299 ft 3 = 167. 36 lb /ft 3. Detta ligger mycket nära tätheten av granit, så det finns en bra chans att sten är solid granit. Användning av täthetstabeller Om du har ett föremål av ett känt material kan du titta upp sin täthet i en tabell. Med denna information kan du beräkna volymen genom att väga den. Om du redan vet sin volym kan du beräkna dess massa. Allt du behöver göra är att omordna densitetslikvationen för att uttrycka den parameter du vill ha i förhållande till de andra två. Exempel: Antag att du har en guldstaty och du vill hitta sin volym. D = m ÷ v, så v = m ÷ D Du hittar statyn väger 2 kg. I ett bord hittar du densiteten av guld till ca 19 300 kg /m 3. Plugging i siffror, du finner volymen att vara 2 kg ÷ 19 300 kg /m 3 = 0.0001 m 3 eller cirka en tiondel av en liter. Exempel: Hur mycket kostar en milliliter kvicksilvervägning D = m ÷ v, så m = D ÷ v Kvicksilverns densitet är 13,6 g /ml, så en volym på 1 ml har en massa av 13,6 gram.
