Objemová hmotnost

Objemová hmotnost Popis tohoto obrázku, také komentován níže Galileo teploměr využívá změnu hustoty bezbarvé kapaliny jako funkce teploty. Klíčové údaje
SI jednotky kg / m 3
Dimenze ML -3
Příroda intenzivní
Obvyklý symbol ρ

Hustota z látky , nazývané také hustota hmoty , je fyzikální veličina , která charakterizuje množství této látky na jednotku objemu . Je to inverzní hodnota hmotného objemu . Hustota je moderní synonymum pro zastaralé výrazy „absolutní hustota“ a „vlastní hustota“ nebo „měrná hmotnost“.

Tato fyzikální veličina je obecně označována řeckými písmeny ρ ( rhô ) nebo µ ( mu ). Tyto dva zápisy používáme podle zvyklostí v pracovní oblasti. Nicméně, Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) doporučuje používat notaci p .

Hustota vody, která byla při 3,98  ° C , 1  g / cm 3 je hustota kapaliny nebo pevné látky se vyjadřuje stejné číselné hodnoty, jak je jeho hustota v g / cm 3 , nebo v kg / l  : například, to je ekvivalentní říci, že hustota ethanolu je 0,79, nebo že jeho hustota je 0,79  g / cm 3 . To vede k časté záměně mezi pojmy hustoty a hustoty. Všimněte si také jako dalšího zdroje chyby, anglického překladu hustoty, což je hustota . Hustota je intenzivní množství definované lokálně v kterémkoli bodě M látky:

kde je nekonečně hmotnost látky zaujímající objem nekonečně malý okolní M .

Pokud látka není homogenní, můžeme definovat její průměrnou hustotu:

kde m je hmotnost látky a V objem, který zabírá. Lze jej získat také integrací:

kde dva trojné integrály jsou rozšířeny do celého prostoru obsazeného látkou.

Jednotky měření

Měrnou jednotkou hustoty v mezinárodním systému je kilogram na metr krychlový ( kg / m 3 ). V systému CGS je to vyjádřeno v g / cm 3 , což má tu výhodu, že poskytuje číselné hodnoty řádu jednoty pro pevné látky za normálních podmínek teploty a tlaku (CNTP).

Běžně se používá g / cm 3 , kg / l nebo t / m 3 (druhé jednotky jsou numericky ekvivalentní) nebo jakákoli jiná jednotka vyjádřená poměrem jednotky hmotnosti a jednotky objemu.

Tyto jednotky by neměla být zaměňována s g / l notaci často používaných v chemii charakterizovat koncentrace o solutu ve vodném roztoku . Například fyziologické sérum je roztok NaCl o koncentraci 9  g / l ; to znamená, že na 1 l roztoku je 9  g NaCl , a nikoli že hustota séra je 9 g / l . Na rozdíl od hustoty nejsou gram a litr stejný materiál.   

Číselná hodnota je v několika jednotkách stejná, protože 1  g / cm 3 = 1  kg / dm 3 = 1  kg / l = 1  t / m 3 a podobně 1  g / l = 1  kg / m 3 Hustota vody je velmi blízko 1  kg / l . To není náhoda, protože to vyplývá z prvních pokusů definovat kilogram jako hmotnost litru vody při ° C (teplota, při které je hustota vody maximální); přesná hodnota hustoty vody při ° C je 0,999 972  kg / l .

Měřící nástroje

Hustotu kapaliny, pevné látky nebo plynu lze určit pomocí pyknometru nebo Coriolisova průtokoměru . U pevných látek je také možné použít váhy a provést vážení na vzduchu a poté na vážení v kapalině (nejlépe ve vodě), tato metoda umožňuje větší přesnost. Pokud jde o kapaliny, je možné použít hustoměr, ale měření nebude tak přesné jako při jednoduchém měření se standardní nádobou.

Další možností pro stanovení hustoty kapalin a plynů je použití digitálního přístroje založeného na principu oscilační U-trubice, elektronického hustoměru, jehož výsledná frekvence je úměrná hustotě vstřikovaného produktu.

Různé hustoty v granulovaných médiích

Sypná nebo zdánlivá hustota

Sypná hustota je poměr hmotnosti částic na zdánlivého objemu, který zahrnuje objem pevné látky, která pórů a objem prostoru mezi zrny. Hodnoty uvedené v tabulkách v tomto článku jsou definovány touto hustotou, která se nejčastěji používá pro materiály obecně.

U běžných stavebních materiálů (písek, štěrk atd.) Se tato hustota pohybuje mezi 1400 a 1600  kg / m 3 .

Skutečná hustota

Je to poměr mezi hmotou materiálu a skutečným objemem zrn (součet elementárních objemů zrn včetně objemu uzavřených pórů).

U běžných kameniv se tato hustota pohybuje mezi 2 500 a 2 650  kg / m 3 a u cementu mezi 2 850 a 3 100  kg / m 3 v závislosti na kategorii.

Absolutní hustota nebo hmota

Toto množství je zajímavé pro porézní materiály. Pro přístup je nutné materiál velmi jemně rozdrtit a změřit skutečnou hustotu získaného prášku. Absolutní hustota je tedy poměr hmotnosti materiálu ke skutečnému objemu, od kterého byl odečten objem pórů (otevřených a uzavřených). Rovná se skutečné hustotě v případě neporézních materiálů.


Hustota řešení

Hustota roztoku je součtem hmotnostních koncentrací (dílčích hustot) složek roztoku:

nebo:

m i je hmotnost složky i ve směsi, V objem směsi, hmotnostní koncentrace složky i ve směsi.

Jiný výraz:

.

Vztah mezi molární hmotností a molárním objemem

Hustota je poměr molární hmotnosti roztoku k molárnímu objemu roztoku:

Pro řešení se dvěma komponentami můžeme napsat:

Hustota částice materiálu

Hustota je fyzikální veličina ve vztahu k množství hmoty přítomné uvnitř prostoru: jedná se tedy o průměrnou fyzickou veličinu.

Při kontinuálním střední fyziky (kontinuální střední mechaniky , odolnosti materiálů , mechaniky tekutin , termiky ,  atd ), hustota musí být schopen být definován v kterémkoliv místě umístěné uvnitř pevné nebo fluidní tělem.

Materiál částic je, přesněji uvnitř těla, množství hmoty, jejíž hustota je spojitá funkce souřadnic bodu, v libovolném bodě, že tato částice obsahuje. Hustota materiální částice je tedy průměrnou fyzikální veličinou, která je také na stupnici těla bodovou fyzikální veličinou .

Vnější vliv

Hustotu lze ovlivnit externími parametry. Měřicí tlak a teplota jsou zdrojem, zejména pro plyny. Zvyšování tlaku na předmět zmenšuje jeho objem a tím zvyšuje jeho hustotu. Kolísání s teplotou je popsáno koeficientem roztažnosti . Některé materiály (včetně dřeva) mohou absorbovat vodu, vlhkost také mění hustotu.

Tabulky hustot různých látek

U porézních materiálů (jíl, písek, půda, dřevo) jsou uvedené hustoty zjevné hustoty. Pokud není uvedeno jinak, jsou hustoty udávány pro tělesa při teplotě 20  ° C za normálního atmosférického tlaku ( 1013  hPa ).

Horniny, minerály, běžné materiály

Horniny, minerály, běžné materiály Hustota
( kg / m 3 )
břidlice 2,700-2,800
azbest 2 500
jíl 1300–1700
beton 2200 (ozbrojeno 2500)
asfaltový beton známý jako potažený 2350
vápenec 2 000–2 800
kompost 550 - 600
křída 1 700–2 100
diamant 3517
žula 1800 (změněno) - 2500
pískovec 1600–1900
kaolín 2260
mramor 2 650–2 750
křemen 2650
pemza 910
porcelán 2 500
písek 1600 (s) - 2000 (nasycený)
křemík 2 330
ornice 1250
sklo na sklo 2530
bavlna 20 - 60

Kovy a slitiny

Kovy a slitiny Hustota
( kg / m 3 )
ocel 7 500 - 8 100
HSS rychlořezná ocel 8 400 - 9 000
tání 6 800 - 7 400
hliník 2700
stříbrný 10 500
berylium 1848
bronz 8 400 - 9 200
uhlík ( diamant ) 3 508
uhlík ( grafit ) 2250
Constantan 8910
měď 8 960
duralium 2900
cín 7 290
žehlička 7860
iridium 22 560
mosaz 7 300 - 8 800
lithium 530
hořčík 1750
rtuť 13 545
molybden 10 200
nikl 8 900
zlato 19 300
osmium 22 610
palladium 12 000
Platina 21 450
Vést 11 350
draslík 850
tantal 16 600
titan 4500
wolfram 19 300
uran 19 100
vanadium 6 100
zinek 7150

Kapaliny

Kapaliny Hustota
( kg / m 3 )
aceton 790
octová kyselina 1049
kapalný dusík při -195  ° C 810
bromu při ° C 3087
voda při ° C 1000
mořská voda 1000–1032
benzín 750
ethanol 789
éter 710
nafta 850
glycerol 1260
kapalné hélium při -269  ° C 150
olivový olej , hroznový olej , sezamový olej a mnoho dalších rostlinných olejů 920
kapalný vodík při -252  ° C 70
kapalný kyslík při -184  ° C 1140
mléko 1030
lidská krev 1056–1066

Seznam hustoty oleje viz [1] (obsahuje mnoho vzácných olejů, ale chybí několik velmi běžných olejů, jako jsou slunečnicový, řepkový, kukuřičný, sójový a arašídový)

Plyn

Plyn při ° C Vzorec Hustota
( kg / m 3 nebo g / l )
acetylén C 2 H 2 1170
vzduch - 1293
vzduch při 20  ° C - 1204
fluorid sírový při 20  ° C SF 6 6,164
amoniak NH 3 0,77
argon Ar 1783
dinitrogen Č. 2 1250
isobutan C 4 H 10 2670
butan (lineární) C 4 H 10 2700
oxid uhličitý CO 2 1804
vodní pára při 100  ° C H 2 O 0,597
hélium Ahoj 0,178
vodík H 2 0,089
krypton Kr 3.74
neon narozený 0,90
kysličník uhelnatý CO 1250
ozón O 3 2.14
propan C 3 H 8 2.01
radon Rn 9,73

Plasty, guma

Plasty, guma Hustota
( kg / m 3 )
PP 850 - 920
LDPE 890 - 930
HDPE 940 - 980
břišní svaly 1 040–1 060
PS 1 040–1 060
nylon 6.6 1120–1 160
PMA 1160–1200
PLA 1250
PMMA , plexisklo 1180–1190
Pružné PVC (měkčené) 1190–1350
Bakelit 1350–1400
PET 1380–1410
Tuhé PVC 1380–1410
guma 920–2 200

Dřevo

Dřevo je živý materiál, jehož hustota se mění podle různých parametrů, zejména na plyn a vlhkost . Dřevo o hustotě větší než 1 000  kg m −3 nepluje.

Podle druhu
Dřevo Hustota
( kg / m 3 )
mahagon 700
balsa 140
zimostráz 910 - 1320
cedr 490
Kaštan 560 - 700
kouzlo 700 - 850
Dub 610 - 980
dub (srdce) 1170
překližka 440 - 880
eben 1150
popel 840
buk 800
korek 240
topol 390
borovice 500
platan 650
jedle 450
teak 860
Podle vlhkosti
Rodina Essence Vlhkost
hrubé hmotnosti
( % )
Hustota
( kg / m 3 )
měkké dřevo ( jehličnaté ) 0 450
20 560
50 900
střední lesy 0 550
20 690
50 1100
tvrdá dřeva ( listnáče ) 0 650
20 810
50 1300

Elementy

Hustota prvků ve standardním stavu , při teplotě a tlaku okolí, v g / cm 3 (prvky s hustotou vyšší než hustota osmium nebo iridium mají pouze vypočítanou / předpovězenou a neměřenou hustotu, tyto super těžké radioaktivní prvky byly vyrobeny v příliš malém množství nebo se příliš rychle rozpadly, aby bylo možné provést měření):

H Ahoj
Li
0,534
Být
1848
  B
2.34
C
2
NE Ó F narozený
Na
0,971
Mg
1738
Al
2,6989
Si
2,33
P
1,82
S
2.07
Cl Ar
K
0,89
Ca
1,54
  Sc
2,989
Ti
4.51
V
6
Cr
7,15
Mn
7.3
Fe
7,874
Co
8.9
Ni
8,902
Cu
8,96
Zn
7,134
Ga
5,904
Ge
5,323
Eso
5,72
Viz
4.79
Br
3.12
Kr
Rb
1532
Sr
2,64
  Y
4,469
Zr
6,52
Číslo
8,57
MB
10,22
Tc
11.5
Ru
12.1
Rh
12,41
Pd
12.02
Ag
10.5
Cd
8.69
V
7.31
Sn
7,29
Sb
6,68
Te
6.23
I
4.93
Xe
Cs
1,87
Ba
3,62
*
Číst
9 841
Hf
13,31
Vaše
16.4
Ž
19.3
Re
20.8
Kosti 22
587
Ir
22,562
Pt
21,45
V
19.3
Hg
13,546
Tl
11,85
Pb
11,35
Bi
9,79
Po
9.2
Na Rn

1.87
Ra
5
**
Lr Srov.
23.2
Db
29.3
Sg
35
Bh
37,1
Hs
40.7
Mt
37,4
Ds
34,8
Rg
28.7
Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
   
  *

6,145
Toto
6.77
Pr
6,773
Nd
7,008
Pm
7,264
Sm
7.52
5,244
EUR
Gd
7,901
Tb
8.23
Dy
8,551
Ho 8
795
Er
9,066
Tm
9,321
Yb
6.9
  **
Sk
10.07
Čt
11.72
Pa
15,37
U
19.1
Np
20,25
Pu
19.816
Je
12
Cm
13,51
Bk
13,25
Srov
15.1
Isa
8,84
Fm Md Ne

Hustota prvků při jejich bodu tání v g / cm 3  :

H
0,071
Ahoj
Li
0,512
Být
1,69
  B
2.08
VS NE Ó F narozený
Na
0,927
Mg
1584
Al
2,375
Si
2,57
P S
1,819
Cl Ar
K
0,828
Ca
1378
  Sc
2.8
Ti
4.11
V
5.5
Cr
6,3
Mn
5,95
Fe
6,98
Co
7,75
Ni
7,81
Cu
8,02
Zn
6,57
Ga
6,08
Ge
5.6
Eso
5.22
Viz
3.99
Br Kr
Rb
1,46
Sr
6,98
  Y
4,24
Zr
5.8
Pozn MB
9,33
Tc Ru
10,65
Rh
10.7
Pd
10,38
Ag
9,32
Cd
7,996
V
7.02
Sn
6,99
Sb
6,53
Te
5.7
Xe
Cs
1843
Ba
3.338
*
Přečíst
9.3
Hf Vaše
15
Ž
17.6
Re
18.9
Kosti
20
Ir
19
Pt
19,77
V
17.31
Hg Tl
11,22
Pb
10,66
Bi
10.05
Po Na Rn
Fr. Ra **
Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt. Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
   
  *

5,94
Toto
6.55
Pr
6.5
Nd
6,89
Odpoledne Sm
7.16
EU
5,13
Gd
7.4
Tb
7,65
Dy
8,37
Ho
8,34
Er
8,86
Tm
8,56
Yb
6,21
  **
Ac Čt Pa U
17.3
Np Pu
16,63
Dopoledne Cm Bk Srov Je Fm Md Ne

Poznámky a odkazy

  1. Jacques Liboid , Průvodce měrnými jednotkami: Memento pro studenta , Brusel / Paříž, De Boeck University ,1999, 150  s. ( ISBN  2-8041-2055-4 , číst online ) , s.  59
  2. Élie Lévy, Slovník fyziky , PUF , Paříž, 1988, s.  217
  3. International Bureau of Weights and Measures , The International System of Units (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th  ed. , 216  s. ( ISBN  978-92-822-2272-0 , číst online [PDF] ) , kap.  2.3.4 („Odvozené jednotky - tabulka 5.“), s.  27.
  4. Martin Heinisch, Mechanické rezonátory pro snímání viskozity kapaliny a hustoty hmoty , 2015, k dispozici online na thesis.fr.
  5. (en) Krüss Optronic, https://www.kruess.com/en/campus/density-measurement/what-is-digital-density-measurement/ , verze 1.0, Hamburk.
  6. „  Směrnice OECD pro testování 109 o měření hustoty  “ .
  7. Collet Romain, Kritéria pro míchání mokrých granulovaných směsí , práce prezentovaná v lednu 2010, s. 16, k dispozici zde .
  8. Dokumentace o kompostování
  9. [PDF] Závěrečná zpráva projektu: Implementace techniky Bois Raméal Fragmenté (BRF) ve valonském zemědělství , červen 2006 , s. 1  17
  10. J.-L. Fanchon, Mechanical Guide - Industrial Sciences and Technologies , Nathan ,2001( ISBN  2-09-178965-8 ) , str.  538
  11. Fyzikální vlastnosti různých ocelí [ archiv21. června 2013] , na OTUA
  12. (in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , Vázaná kniha ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
  13. (in) Hustota vody a měrná hmotnost ,  tabulka 2 e , Engineeringtoolbox.com (přístup k prosinci 2013)
  14. Hodnoty při atmosférickém tlaku podle mezinárodní stavové rovnice mořské vody 1980: Gérard Copin-Montégut , Fyzikální vlastnosti mořské vody , Inženýrské techniky ,2002( číst online ) , s.  8-9
  15. Jedná se o polystyren v jeho primární, kompaktní formě. Tento polymer však může mít různé formy s nižší hustotou, mimo jiné včetně bílé expandované formy, která je nejznámější pro širokou veřejnost, což může být zdrojem záměny.
  16. DGEMP-ADEME, „  Definice, energetické ekvivalence, metodika pro použití řídicího panelu energetické statistiky dřeva  “ [PDF] , na nature.jardin.free.fr ,2005(zpřístupněno 13. listopadu 2013 )
  17. (in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 th  ed. , 2 804  s. , vázaná kniha ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )

Podívejte se také

Související články

externí odkazy

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">