תוֹכֶן
צפיפות בפיזיקה הוא מדד לכמות של משהו שקיים בתוך מרחב פיזי מסוים (נפח). ברוב הזמן, "צפיפות" מכונה כמוסכמות כ"צפיפות המונית ", אך כמושג זה פשוט מתאר עד כמה משהו צפוף.
צפיפות האוכלוסין של הונג קונג, למשל, היא גבוהה ביותר ואילו הצפויה של סיביר היא נמוכה ביותר. אך בכל מקרה, "אנשים" הוא נושא הניתוח.
עבור חומרים המורכבים מאלמנט בודד בכמות מסוימת (למשל גרם זהב טהור או כסף) או תערובת הומוגנית של יסודות (כגון ליטר מים מזוקקים, הכולל מימן וחמצן ביחס קבוע ידוע), ניתן להניח כי אין וריאציות משמעותיות בצפיפות בתוך המדגם.
המשמעות היא שאם הצפיפות של אובייקט הומוגני של 60 ק"ג לפניך עומדת על 12 ק"ג / ל"ל, לכל חלק קטן שנבחר מהאובייקט צריך להיות ערך זה לצפיפות שלו.
מוגדרת צפיפות
צפיפות מוקצית לאות היוונית rho (ρ) והיא פשוט מסה M מחולק לפי נפח V. יחידות ה- SI הן ק"ג / מ"ל3, אך g / ml או g / cc (1 ml = 1 סמ"ק) הן יחידות נפוצות יותר בהגדרות המעבדה. יחידות אלה נבחרו למעשה להגדיר את צפיפות המים כ 1.0 בטמפרטורת החדר.
דוגמאות לצפיפות ממוצעת
בהתאם לסוג החומר או החומרים הקיימים, ישנן מספר דרכים להתקרב לבעיית תערובת צפיפות.
הפשוטה ביותר היא כשנותנים לך קבוצה של אובייקטים N ומתבקשים לקבוע את הצפיפות הממוצעת של האובייקטים בערכה. דוגמא מסוג זה תתעורר במצבים בהם האלמנטים בסט הם מאותו "סוג" בסיסי (למשל, אנשים באנגליה, עצים ביער נתון במונטנה, ספרים בספריה עירונית בטנסי) אך יכולים מאוד מאוד בתכונה המדוברת (למשל משקל, גיל, מספר עמודים).
דוגמא: נותנים לך שלושה בלוקים של קומפוזיציה לא ידועה, שיש להם המונים ונפחים הבאים:
א) חשב את הממוצע של צפיפות הסלעים בסט.
הדבר נעשה על ידי חישוב הצפיפות האינדיבידואלית של כל סלע, הוספת אלו יחד וחילוק במספר הכולל של הסלעים בסט:
÷ 3 = (3,000 + 1,800 + 3,700) ÷ 3
= 2,833 גרם / ל '.
ב) חשב את הצפיפות הממוצעת של קבוצת הסלעים בכללותה.
במקרה זה אתה פשוט מחלק את המסה הכוללת בנפח הכולל:
(2,250 + 900 + 1,850) ÷ (0.75 +0.50 + 0.50) = 5,000 ÷ 1.75
= 2,857 גרם / סמ"ק.
המספרים נבדלים זה מכיוון שהסלעים אינם תורמים בדרכים שוות לחישובים אלה.
נוסחת צפיפות ממוצעת: תערובת חומרים
דוגמא: נותנים לך נתח של 5-L (5,000 סמ"ק או מ"ל) מחומר מכוכב אחר ואמרת שהוא מורכב משלושה חלקים התמזגו של האלמנטים הבאים בפרופורציות המפורטות לפי נפח:
מה צפיפות הנתח בכללותו?
כאן אתה ממיר תחילה את האחוזים לעשרונים, ומכפיל אותם בצפיפות האישית כדי לקבל את הצפיפות הממוצעת של התערובת:
(0.15)(15) + (0.60)(1.0) + (0.25)(0.50) = 2.975 גרם / סמ"ק