Densitate

Pentru corpuri omogene densitatea este raportul dintre masa corpului și volumul acestuia (sau între masa molară și volum molar al unei substanțe pure care alcătuiește corpul):

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$ 

În cazul corpurilor cu formă geometrică regulată (paralelipiped, cilindru etc.) se mai poate folosi formula

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}=m\times V^{-1}=m\times (k\times l^{-3})}$ ,

unde ${\displaystyle k}$  este coeficientul volumic al formei geometrice respective, iar ${\displaystyle l^{-3}}$  este inversul produsului lungime x lățime x înălțime a corpului.

Definirea generală ia în considerare variația densității in diferite puncte din spațiu, fapt care necesită folosirea unei integrale de volum:

${\displaystyle m=\int _{V}\rho (\mathbf {r} )\,dV.}$ 

Densitatea se poate măsura cu picnometrul, cu densimetrul (areometru), cu balanța (folosind forța lui Arhimede) sau la fluide în curgere pe fluxuri industriale cu debitmetrul Coriolis.

Unitatea de măsură a densității în SI (Sistemul Internațional de Măsurări și Greutați) este raportul dintre unitatea de măsură a masei (kilogram) și unitatea de măsură a volumului (metru la puterea a treia, sau metrul cub), deci este kilogram pe metru cub, kg/m³.

${\displaystyle <\rho >=<d>=1{\frac {\ kg}{m^{3}}}=1\ kg\times m^{-3}}$ 

Dimensional, densitatea se poate scrie sub forma monomului M x L^-3 (dimensiunea masei, M, înmulțită cu puterea a treia negativă a dimensiunii lungimii L, sau altfel exprimat, dimensiunea masei, M, împărțită la puterea a treia a dimensiunii lungimii L):

${\displaystyle [\rho ]=[d]=M\times L^{-3}={\frac {M}{L^{3}}}}$ 

Modificarea densității unui material se datorează în principal modificării temperaturii și presiunii prin dilatare termică. Acestea determină modificarea volumului.

Densitatea unei soluții e dată de suma concentrațiilor masice ale componenților.

${\displaystyle \rho ={\frac {\sum _{i}m_{i}}{V}}=\sum _{i}\rho _{i}\,}$ 

sau în funcție de densitățile componenților puri și volumele corespunzătoare:

${\displaystyle \rho =\sum _{i}\rho _{i,o}{\frac {V_{i}}{V}}=\sum _{i}\rho _{i,o}\phi _{i},}$ 

Densitatea unei soluții se poate exprima pornind de la definiția sa și în funcție de masa molară medie și volumul molar (exprimat ca sumă de volume parțiale) ale soluției:

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}={\frac {\sum n_{i}M_{i}}{\sum n_{i}{\bar {V}}_{i}}}}$ 

Se împart apoi ambii termeni ai raportului din definiție cu cantitatea molară totală a soluției, rezultând

${\displaystyle \rho ={\frac {M}{\tilde {V}}}={\frac {\sum x_{i}M_{i}}{\sum x_{i}{\bar {V}}_{i}}}}$ 

Pentru o soluție cu doi componenți se poate scrie, substituind o fracție molară:

${\displaystyle \rho ={\frac {x_{1}(M_{1}-M_{2})+M_{2}}{x_{1}({\bar {V}}_{1}-{\bar {V}}_{2})+{\bar {V}}_{2}}}}$ 

Pentru densitatea soluției obținute prin amestecarea a două (sau mai multe) soluții cu compoziții inegale din aceeași substanță se poate scrie un sistem de ecuații liniare care permite determinarea maselor sau volumelor de soluție necesare a fi amestecate pentru a obține un volum dat de soluție cu o compoziție (procentuală) predeterminată. Sistemul se bazează pe însumarea maselor (din legea conservării masei substanțelor) soluțiilor amestecate prin conservarea masei.

${\displaystyle wm=\sum w_{i}m_{i}}$ 

${\displaystyle m=\sum m_{i}}$ 

Masele soluțiilor de amestecat se pot exprima ca produse densități volume.

Densitățile soluțiilor care se amestecă permit determinarea modificării de volum la amestecare.

${\displaystyle \Delta V=V(1-\epsilon )=V(1-{\frac {V_{s1}+V_{s2}+..}{V}})}$ 

Generalizând, orice distribuție a unei mărimi fizice pe orice mărime spațială (lungime, suprafață sau volum) este o "densitate" a respectivei mărimi fizice pe unitatea de mărime spațială, respectiv pe unitatea de lungime, suprafață sau volum. Astfel de mărimi fizice sunt, în esență, densități sau repartiții (distribuții) liniare, de suprafață sau volumice ale mărimii fizice despre care se vorbește.

Câteva exemple de densități (în sensul generalizat) sau distribuții liniare, de suprafață (superficiale) sau de volum (volumice) sunt:

1. Masa unității de lungime. Se folosește mai ales în mecanică, în capitolele dedicate deformării corpurilor și propagării oscilațiilor în diferite medii. Se mai poate aplica la țevi, tije, sârme etc., a căror dimensiune dominantă este lungimea.

2. Densitate superficială de sarcină, folosită în electricitate, în capitolele electricitații statice.

3. Distribuția energetică volumică, folosită in mecanica cuantică la studierea efectului tunel.

• Greutate specifică
• Kilogram pe metru cub
• Mărimi molare aparente
• Masă
• Volum
• Volum molar
• Legea lui Arhimede
• Difuzivitate
• Coeficient de dilatare termică
• Debitmetru masic
• Salinitate