밀도

밀도
농도가 다른 다양한 혼합되지 않는 착색 액체가 들어 있는 눈금 실린더
공통 기호	,, D
SI 단위	kg/m3
광범위?	아니요.
집약적?	네.
보존?	아니요.
파생상품 기타 수량	${\displaystyle \rho = flac {m} {V}}$
치수	${{displaystyle {L}}{-3}{\mathsf {M}}$

물질의 밀도(더 정확히는 부피 질량 밀도, 특정 질량이라고도 함)는 단위 부피당 질량입니다.밀도에 가장 많이 사용되는 기호는 ((그리스어 소문자 rho)이지만, 라틴 문자 D도 사용할 수 있습니다.수학적으로 밀도는 질량을 ^[1]부피로 나눈 값으로 정의됩니다.

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

여기서 θ는 밀도, m은 질량, V는 부피입니다.(예를 들어 미국의 석유 및 가스 산업에서는) 밀도가 단위 ^[2]부피당 무게로 느슨하게 정의되는 경우가 있습니다. 그러나 이는 과학적으로 부정확합니다. 이 양을 더 구체적으로 특정 무게라고 합니다.

순수한 물질의 밀도는 질량 농도와 같은 수치를 가진다.재료마다 밀도가 다르며, 밀도는 부력, 순도 및 패키징과 관련이 있을 수 있습니다.오스뮴과 이리듐은 온도와 압력의 표준 조건에서 가장 밀도가 높은 원소입니다.

여러 단위 시스템에 걸친 밀도 비교를 단순화하기 위해 종종 "상대 밀도" 또는 "비중력"이라는 차원 없는 양으로 대체된다. 즉, 표준 물질(일반적으로 물)에 대한 물질의 밀도 비율이다.따라서 물에 대한 상대 밀도가 1보다 낮다는 것은 물질이 물에 뜬다는 것을 의미합니다.

물질의 밀도는 온도와 압력에 따라 달라집니다.이 변동은 일반적으로 고체와 액체에 대해서는 작지만 기체에 대해서는 훨씬 큽니다.물체에 대한 압력을 증가시키면 물체의 부피가 감소하여 밀도가 높아집니다.(몇 가지 예외를 제외하고) 물질의 온도를 높이면 부피가 증가하여 밀도가 감소합니다.대부분의 재료에서 유체의 바닥을 가열하면 가열된 유체의 밀도가 감소하기 때문에 열이 바닥에서 위로 대류되어 밀도가 높은 비 가열 물질에 비해 상승합니다.

물질의 밀도에 대한 역수는 열역학에서 가끔 사용되는 용어인 특정 부피라고 불립니다.밀도는 물질의 양을 늘린다고 밀도가 높아지는 것이 아니라 오히려 질량을 증가시킨다는 점에서 집중적인 특성이다.

역사

잘 알려져 있지만 아마도 외설적인 이야기에서, 아르키메데스는 신들에게 바치는 황금 화환을 제작하는 동안 히에로 왕의 금세공장이가 금을 횡령하고 있는지 확인하고 그것을 다른 더 값싼 ^[3]합금으로 대체하는 임무를 받았다.아르키메데스는 불규칙한 모양의 화환이 부피가 쉽게 계산되고 질량과 비교될 수 있는 입방체로 부서질 수 있다는 것을 알고 있었다; 그러나 왕은 이것을 승인하지 않았다.당황한 아르키메데스는 물에 잠긴 목욕을 하고 물이 차오르는 순간부터 물의 변위를 통해 금화환의 부피를 계산할 수 있다는 것을 관찰했다고 한다.이 발견에 그는 목욕탕에서 뛰어내려 벌거벗은 채로 거리를 뛰어다니며 "유레카!유레카!그리스어 "찾았다").그 결과, "유레카"라는 용어는 일반적인 용어로 사용되었고 오늘날 깨달음의 순간을 나타내기 위해 사용된다.

이 이야기는 비트루비우스의 건축 서적에서 처음 기록 형태로 등장했는데,^[4] 이는 일어난 것으로 추정되는 2세기 후였다.일부 학자들은 이 설화의 정확성을 의심하며 이 방법에는 당시에는 ^[5][6]측정이 어려웠을 것이라고 말했다.

밀도 측정

재료의 밀도 측정을 위한 많은 기술 및 표준이 존재합니다.비중계(액체의 부력법), 유체정압평형(액체와 고체의 부력법), 침지체법(액체의 부력법), 피크노미터(액체 및 고체의 부력법), 공기비교 피크노미터(액체), 진동농도계(액체)의 사용, 주입 및 탭(액체)^[7]의 사용 등이 있다.그러나 각각의 개별 방법 또는 기술은 다른 유형의 밀도(예: 벌크 밀도, 골격 밀도 등)를 측정하므로 측정되는 밀도 유형 및 해당 물질의 유형을 이해하는 것이 필요합니다.

구성 단위

밀도 방정식(질량 = m/V)에서 질량 밀도는 질량을 부피로 나눈 단위를 가집니다.다양한 크기를 포함하는 많은 질량과 부피 단위가 있기 때문에 사용 중인 질량 밀도에 대한 단위가 많습니다.킬로그램/입방 미터(kg/m)의³ SI 단위와 그램/입방 센티미터(g/cm³)의 킬로그램 단위는 아마도 밀도에 가장 일반적으로 사용되는 단위일 것이다.1g/cm는³ 1000kg/m에³ 해당합니다.1입방센티미터(약어 cc)는 1밀리리터와 같다.산업에서는 다른 더 크거나 작은 질량 단위나 부피 단위가 종종 더 실용적이고 미국의 관습 단위를 사용할 수 있다.가장 일반적인 밀도 단위 목록은 아래를 참조하십시오.

균질 재료

균질 물체의 모든 점에서의 밀도는 총 질량을 총 부피로 나눈 값과 같습니다.질량은 일반적으로 체중계 또는 저울을 사용하여 측정되며, 부피는 직접(물체의 형상으로부터) 또는 유체의 변위에 의해 측정될 수 있습니다.액체 또는 기체의 밀도를 결정하기 위해 비중계, 다시계 또는 코리올리 유량계를 각각 사용할 수 있다.마찬가지로 유체정역학적 측정법도 물속에 잠긴 물체에 의한 물의 변위를 이용하여 물체의 밀도를 결정한다.

이종 재료

물체가 균질하지 않은 경우 물체의 밀도는 물체의 다른 영역에 따라 달라집니다.이 경우 특정 위치 주변의 밀도는 해당 위치 주변의 작은 볼륨의 밀도를 계산하여 결정됩니다.극소 부피의 한계에서는 한 지점에서 불균일한 물체의 밀도는 다음과 같습니다.${\displaystyle }\delta {\displaystyle }$ ( ${\displaystyle r\stackrel{}{}}$ $→$ ) ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle m}$/ ${\displaystyle d}$ V$$( \ $displaystyle \rho$( \ $vec${ r } ) =$dm$ / $dV$ (${\displaystyle \mathrm{여기}}$서 d$$V { $displaystyle dV$}는$$r {\ $displaystyle$ r$\}$ $위치$의 기본 부피입니다).그러면 신체의 질량은 다음과 같이 표현될 수 있다.

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

비콤팩트 재료

실제로 설탕, 모래 또는 눈과 같은 부피가 큰 물질에는 빈 공간이 포함되어 있습니다.많은 물질들이 플레이크, 펠릿 또는 과립으로 자연에 존재합니다.

공극은 고려된 물질 이외의 것을 포함하는 영역입니다.일반적으로 보이드는 공기이지만 진공, 액체, 고체 또는 다른 기체 또는 기체 혼합물일 수도 있습니다.

보이드 분율을 포함한 물질의 부피는 종종 단순한 측정(예: 보정된 측정 컵) 또는 알려진 치수로 기하학적으로 구한다.

질량을 벌크 부피로 나눈 값에 따라 벌크 밀도가 결정됩니다.이것은 체적 질량 밀도와는 다릅니다.

부피 질량 밀도를 결정하려면 먼저 보이드 비율의 부피를 할인해야 합니다.때때로 이것은 기하학적 추론에 의해 결정될 수 있다.동일한 구체의 근접 패킹의 경우 비포이드 분율은 최대 약 74%가 될 수 있다.그것은 또한 경험적으로 결정될 수 있다.그러나 모래와 같은 일부 벌크 재료는 재료가 어떻게 교반되거나 주입되는지에 따라 가변 보이드 비율을 가집니다.느슨하거나 콤팩트할 수 있으며, 취급에 따라서는 다소 빈 공간이 있을 수 있습니다.

실제로 보이드 분율은 반드시 공기이거나 기체일 필요는 없습니다.모래의 경우 물일 수 있으며, 기포를 완전히 몰아낸 후 물에 잠긴 모래의 보이드 비율이 공기 보이드로 측정한 마른 모래보다 더 일관성이 있기 때문에 측정에 유리할 수 있습니다.

비콤팩트 재료의 경우 재료 샘플의 질량을 결정할 때도 주의를 기울여야 한다.물질이 압력(지구 표면에서 일반적으로 주변 공기 압력)을 받는 경우, 측정된 표본 무게에서 질량을 결정하는 것은 측정을 수행한 방법에 따라 보이드 성분의 밀도로 인한 부력 효과를 고려해야 할 수 있다.건조한 모래의 경우 모래는 공기보다 밀도가 높아 부력 효과가 무시되는 경우가 많습니다(1000분의 1 미만).

두 공극 재료의 밀도 차이를 확실하게 알 수 있는 경우, 일정한 체적을 유지하면서 한 공극 재료를 다른 공극 물질로 대체했을 때의 질량 변화를 사용하여 공극 비율을 추정할 수 있다.

밀도의 변화

일반적으로 밀도는 압력 또는 온도 중 하나로 변경할 수 있습니다.압력을 높이면 항상 물질의 밀도가 높아집니다.온도를 높이면 일반적으로 밀도가 감소하지만, 이 일반화에는 주목할 만한 예외가 있습니다.예를 들어, 물의 밀도는 0°C에서 4°C 사이의 융점 사이에서 증가하며, 실리콘에서도 저온에서 유사한 동작이 관찰됩니다.

압력과 온도가 액체와 고체의 밀도에 미치는 영향은 작습니다.일반적인 액체 또는 고체의 압축률은 10bar⁻¹(1bar = 0.1MPa)이며⁻⁶, 일반적인 열팽창률은 10K입니다⁻⁵⁻¹.이것은 대략 물질의 부피를 1% 줄이기 위해 약 10,000배의 대기압이 필요한 것으로 해석된다. (필요한 압력은 모래 토양과 일부 점토의 경우 약 1,000배 더 작을 수 있다.)체적을 1% 확장하려면 일반적으로 섭씨 수천 도 정도의 온도 상승이 필요합니다.

반면, 기체의 밀도는 압력의 영향을 강하게 받습니다.이상적인 가스의 밀도는

$\displaystyle \rho = scfrac {MP}{RT}}$

여기서 M은 몰 질량, P는 압력, R은 범용 가스 상수, T는 절대 온도입니다.즉, 압력을 두 배로 하거나 절대 온도를 절반으로 함으로써 이상적인 가스의 밀도를 두 배로 높일 수 있습니다.

일정한 압력과 작은 온도 간격에서 체적 열팽창의 경우 밀도의 온도 의존성은 다음과 같습니다.

$({displaystyle\rho={T_{0}}{1+\alpha\cdot\Delta T}})$

여기서 ${\displaystyle {\delta {}_{}}_{}}$ ${\displaystyle {{T\mathrm{}}_{}}_{}}$ 0$({$ _${T_{0})$은 기준 온도에서의 밀도,$$α({$displaystyle \alpha})$는 T$$({$displaystyle T_{0$에 $가까운{\displaystyle {}_{}}$ 온도에서의 재료의 열팽창 계수이다.

솔루션의 밀도

용액의 밀도는 해당 용액 성분의 질량(질량) 농도의 합계입니다.

용액 중 각 성분_i θ의 질량(질량) 농도는 용액의 밀도와 같다.

$\displaystyle \rho =\sum _{i}\varrho _{i}.}$

혼합물의 순수 성분 밀도와 그 부피 참여의 함수로 표현되며, 과도한 몰 부피를 결정할 수 있습니다.

$\displaystyle \rho = \sum _{i}\rho _{i},=\sum _{i}\rho _{i},{i}\varphi _{i}=\sum _{i}{\frac {V_sum},{i},{i}\rho _{i},{i},{i},{i},{i},{i},{i},\varphi},\varphi},\varphi},{i},\varphi$

구성 요소 간에 상호 작용이 없는 경우.

성분의 과잉 부피와 활동 계수 사이의 관계를 알면 활동 계수를 결정할 수 있습니다.

${\displaystyle {V^{E}}_{i}=RT {\frac {\partial \ln \gamma _{i}}{\partial P}}.}$

밀도

다양한 소재

선택한 화학 원소가 여기에 나열됩니다.모든 화학 원소의 밀도는 화학 원소 목록을 참조하십시오.

다양한 값을 포함하는 다양한 재료의 밀도

재료.	† (kg3/[note 1]m)	메모들
수소	0.0898
헬륨	0.179
에어그래프라이트	0.2	[주2][8][9]
금속 마이크로래티스	0.9	[주2]
에어로겔	1.0	[주2]
항공사	1.2	해수면
육불화 텅스텐	12.4	표준 조건에서 알려진 가장 무거운 가스 중 하나
액체 수소	70	대략.−255 °C
스티로폼	75	약[10]
코르크 마개	240	약[10]
소나무	373	[11]
리튬	535	가장 밀도가 낮은 금속
나무	700	노련, 표준[12][13]
오크	710	[11]
칼륨	860	[14]
얼음	916.7	0°C 미만의 온도에서
식용유	910–930
나트륨	970
물(신선)	1,000	4°C에서 최대 밀도의 온도
물(소금)	1,030	3%
액체 산소	1,141	대략.- 219 °C
나일론	1,150
플라스틱	1,175	약. 폴리프로필렌 및 PET/PVC용
글리세롤	1,261	[15]
테트라클로로에텐	1,622
모래	1,600	1,600 ~ 2,000 사이
마그네슘	1,740
베릴륨	1,850
구체적인	2,400	[17][18]
유리	2,500	[19]
실리콘	2,330
석영	2,600	[16]
화강암	2,700	[16]
편마이스	2,700	[16]
알루미늄	2,700
석회암	2,750	콤팩트[16]
현무암	3,000	[16]
다이요도메탄	3,325	상온에서의 액체
다이아몬드	3,500
티탄	4,540
셀레늄	4,800
바나듐	6,100
안티몬	6,690
아연	7,000
크롬	7,200
주석	7,310
망간	7,325	거의.
철	7,870
니오브	8,570
금관 악기	8,600	[18]
카드뮴	8,650
코발트	8,900
니켈	8,900
구리	8,940
비스무트	9,750
몰리브덴	10,220
실버	10,500
이끌다	11,340
토륨	11,700
로듐	12,410
수성.	13,546
탄탈룸	16,600
우라늄	18,800
텅스텐	19,300
골드	19,320
플루토늄	19,840
레늄	21,020
플래티넘	21,450
이리듐	22,420
오스뮴	22,570	가장 밀도가 높은 요소
주의: ^ 달리 명시되지 않은 한, 주어진 모든 밀도는 온도와 압력에 대한 표준 조건이다. 즉, 273.15K(0.00°C)와 100kPa(0.987atm)입니다. ^ a b c 밀도 계산 시 재료에 포함된 공기 제외

다른이들

독립체	† (kg3/m)	메모들
성간 매질	1×10−19	90% H, 10% He, 변수 T를 가정할 때
지구	5,515	평균 밀도.[20]
지구 내핵	13,000	약,[21] 지구에 나열된 대로.
태양의 중심	33,000–160,000	약[22]
초질량 블랙홀	9×105	450만 태양질량 블랙홀의 등가 밀도 사건의 지평선 반경은 1350만 km이다.
백색왜성	2.1×109	약[23]
원자핵	2.3×1017	핵의 크기에[24] 크게 의존하지 않음
중성자별	1×1018
항성질량 블랙홀	1×1018	4 태양질량 블랙홀의 등가 밀도 이벤트 호라이즌의 반경은 12km입니다.

물.

1atm 압력에서의 액체 물의 밀도

온도(°[note 1]C)	밀도(kg/m3)
−30	983.854
−20	993.547
−10	998.117
0	999.8395
4	999.9720
10	999.7026
15	999.1026
20	998.2071
22	997.7735
25	997.0479
30	995.6502
40	992.2
60	983.2
80	971.8
100	958.4
주의: ^ 0°C 미만의 값은 과냉각수를 의미합니다.

항공사

1atm 압력에서의 공기 밀도

T(°C)	† (kg3/m)
−25	1.423
−20	1.395
−15	1.368
−10	1.342
−5	1.316
0	1.293
5	1.269
10	1.247
15	1.225
20	1.204
25	1.184
30	1.164
35	1.146

액체의 몰 부피와 원소의 고체상

공통 단위

밀도의 SI 단위는 다음과 같습니다.

• 킬로그램/입방미터(kg/m³)

리터 및 톤은 SI의 일부가 아니지만 SI와 함께 사용할 수 있으므로 다음과 같은 단위가 발생합니다.

• 리터당 킬로그램(kg/L)
• 밀리리터당 그램(g/mL)
• 톤/입방미터(t/m³)

다음 메트릭 단위를 사용하는 밀도는 모두 정확히 동일한 수치로 (kg/m³) 단위의 값의 1,000분의 1입니다.액체 상태의 물은 약 1kg/dm의³ 밀도를 가지며, 대부분의 고형물과 액체는 0.1~20kg/dm의³ 밀도를 가지므로 이러한 SI 단위를 수치적으로 사용하기 편리합니다.

• 킬로그램/입방 데시미터(kg/dm³)
• 그램/입방센티미터(g/cm³)
  • 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 메가그램(미터톤)/입방미터(Mg/m³)

미국의 관습 단위 밀도는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

• Avoirdupois 온스/입방 인치 (1 g³/cm 0 0.578036672 oz/cu in)
• 유체 온스당 Avoirdupois Ons (1 g/cm³ 1 1.04317556 oz/US floz = 1.04317556 lb/US flpint)
• Avoirdupois 파운드/입방 인치 (1 g³/cm 0 0.036127292 lb/cu in)
• 파운드/입방피트(1g/cm³ ≤ 62.427961파운드/cuft)
• 파운드/입방 야드(1 g/cm³ ≤ 1685.5549 lb/cu yd)
• 1 US 액체 갤런당 파운드(1 g/cm³ 8 8.34540445 lb/US gal)
• 1 US 부셸당 파운드 (1 g/cm³ 7777.6888513 lb/bu)
• 입방피트당 슬러그

(임페리얼 갤런과 부셸이 미국 단위와 다르기 때문에) 위와 다른 영국 단위는 오래된 문서에서 볼 수 있지만 실제로는 거의 사용되지 않습니다.임페리얼 갤런은 임페리얼 유체 온스의 질량이 1 에이보어듀포아 온스이며, 실제로 임페리얼 유체 온스당 1 g/cm³ 1 1.00224129 온스 = 임페리얼 유체 온스당 10.0224129 파운드라는 개념에 기초했습니다.귀금속 밀도는 아마도 혼란의 가능한 원인인 트로이 온스와 파운드에 기초할 수 있다.

결정성 물질의 단위 셀의 부피와 그 식량(달톤 단위)을 알면 밀도를 계산할 수 있다.1 입방체당 1달톤은 1.660 539 066 60g/cm의³ 밀도와 같다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크

• "Density" . Encyclopædia Britannica. Vol. 8 (11th ed.). 1911.
• "Density" . The New Student's Reference Work . 1914.
• 비디오: 오일과 알코올 농도 실험
• 비디오: 위스키와 물의 밀도 실험
• 유리밀도 계산– 실온에서의 유리밀도 계산 및 1000~1400°C에서의 유리용해 계산
• 주기율표 원소 목록 – 밀도별로 정렬
• 일부 구성 요소에 대한 포화 액체 밀도 계산
• 필드 밀도 테스트
• 물 – 밀도 및 비중량
• 물의 밀도에 대한 온도 의존성 – 밀도 단위의 변환
• 맛있는 밀도 실험
• Water density calculator 2011년 7월 13일 Wayback Machine Water density에서 지정된 염도와 온도의 Water density를 아카이브.
• Liquid density calculator 목록에서 액체를 선택하고 온도의 함수로 밀도를 계산합니다.
• 가스 밀도 계산기 온도와 압력의 함수로 가스의 밀도를 계산한다.
• 다양한 재료의 밀도.
• 고체 밀도 측정, 강의실 실험 수행 지침.
• Lam EJ, Alvarez MN, Galvez ME, Alvarez EB (2008). "A model for calculating the density of aqueous multicomponent electrolyte solutions". Journal of the Chilean Chemical Society. 53 (1): 1393–8. doi:10.4067/S0717-97072008000100015.
• Radović IR, Kijevčanin ML, Tasić AŽ, Djordjević BD, Šerbanović SP (2010). "Derived thermodynamic properties of alcohol+ cyclohexylamine mixtures". Journal of the Serbian Chemical Society. 75 (2): 283–293. CiteSeerX 10.1.1.424.3486. doi:10.2298/JSC1002283R.