🔬 Advanced

Density Calculator – Mass, Volume & Density

Calculate density, mass, or volume using the formula density = mass/volume. This free online science calculator gives you instant results. No signup needed.

Yoğunluk Nedir?

Yoğunluk, maddenin en temel fiziksel özelliklerinden biridir. Belirli bir hacme ne kadar kütlenin paketlendiğini açıklar ve şu denklemle tanımlanır:

ρ = m/V

burada ρ (Yunanca rho harfi) yoğunluk, m kütle ve V hacim dir. SI yoğunluk birimi metreküp başına kilogramdır (kg/m³), ancak kimya ve günlük bilimde santimetre küp başına gram (g/cm³) çok daha yaygındır. Dönüşüm basittir: 1 g/cm³ = 1.000 kg/m³

.

Y oğunluk yoğun bir özelliktir - mevcut madde miktarına bağlı değildir. Küçük bir altın pulu ve 12 kilogramlık bir altın külçe, 19.320 kg/m³ (19.32 g/cm³) aynı yoğunluğu paylaşır. Bu, yoğunluğu malzemeleri tanımlamak için son derece yararlı kılar: kütle ve hacmi ölçün, ρ hesaplayın ve bilinen değerlerle karşılaştır

ın.

Çekirdek formülden, iki türetilmiş denklem hemen gelir:

  • Hacim: V = m/ρ (cm³ = gram/g/cm³)

    • Bu yoğunluk hesaplayıcısı, diğer ikisini sağladığınızda üç değişkenden herhangi birini çözerek kimya ödevi, mühendislik malzemesi seçimi, pişirme dönüşümleri ve çok daha fazlası için yararlı hale getirir.

    Ortak Malzeme Yoğunlukları Referans Tablosu

    Aşağıdaki tablo, standart koşullarda (yaklaşık 20 °C ve 1 atm basınç) yaygın olarak karşılaşılan malzemelerin yoğunluklarını listeler. Bu değerler, malzeme tanımlama, kaldırma kuvveti hesaplamaları ve mühendislik tasarımı için temel referans

    lardır. ik 50 2,500 Seramik
    Malzeme Yoğ unluğu (g/cm³) Yoğunluk (kg/ m³) Kategori
    Hava (deniz seviyesi) 0.00120 1.20 G az
    Helyum 0.000164 0.164 G az
    Balsa ağacı 0.12—0.20 120-200 Organik
    Mantar 0.12—0.24 120-240 Organik
    Meşe ağacı 0.60—0.90 600—900 Organ
    Etanol 0.789 789 Sıvı
    Zeytinyağı 0.91 910 Sıv ı
    Buz (0 °C) 0.917 917 Katı
    Su (4 °C) 1.000 1.000 Sıvı
    Deniz Suyu 1.025 1.025 Sıvı
    Kemik (kompakt) 1.7—2.0 1.700—2.000 Biyolojik
    Beton 2.30 2.300 Kom pozit
    Alüminyum 2.70 2.700 Metal
    Cam (soda-kireç) 2.
    Titanyum 4.51 4,510 Metal
    Demir/Çelik 7.87 7.870 Metal
    Bakır 8.96 8.960 Metal
    Gümüş 10.49 10,490 Metal
    Kurşun 11.34 11,340 Metal
    Merkür 13.55 13.550 Sı vı metal
    Altın 19.32 19.320 Metal
    Platin 21.45 21.450 Metal
    Osmiyum 22.59 22. 590 Metal (en yoğun element)

    Bu değerler sıcaklık, basınç, alaşım bileşimi ve saflığa göre biraz değişir. Hassas mühendislik çalışmaları için, belirli sınıf ve ilgi koşulları için her zaman malzeme veri sayfalarına bakın.

    Yüzdürme ve Arşimedes İlkesi

    Yoğunluk, nesnelerin neden yüzdüğünü veya battığını anlamanın anahtarıdır. Arşimedes ilkesi, bir sıvıya batırılmış herhangi bir nesnenin, yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit yukarı doğru kaldırma kuvveti yaşadığını belirtir:

    F_yüzer = ρ_sıvı × V_yer değiştirilmiş × g

    burada ρ_fluid sıvı yoğunluğudur (kg/m³), V_yer değiştirmiş sıvının hacmidir (m³) ve g yerçekimi ivmesidir (9.81 m/s²). Yüzdürme kuvveti nesnenin ağırlığını (m × g) aşarsa, nesne yüzer. Bu, bir yoğunluk karşılaştırmasını basitleştirir:

    Çelik bir gemi yüzmesinin nedeni budur: gövde içi boş bir kabuktur ve tüm geminin ortalama yoğunluğu (içindeki çelik+hava) 1.0 g/cm³'den çok daha azdır. Aynı çelikten sağlam bir blok (ρ = 7.87 g/cm³) hemen batar. Suya daldırılan yüzen bir cismin oranı, yoğunluğunun sıvının yoğunluğuna oranına eşittir: suda yüzen bir buz bloğu (ρ = 0.917 g/cm³) (ρ = 1.000 g/cm³), hacminin %91.7'sini su altında tutar - “buzdağının ucu” ifadesinin kökeni

    . Den@@

    izaltılar, balast tanklarını su basarak veya boşaltarak yüzdürme kuvvetini kontrol eder ve deniz suyuna göre etkili yoğunluklarını değiştirir. Sıcak hava balonları yüzer çünkü zarfın içindeki ısıtılmış hava (daha düşük yoğunluk) daha soğuk, daha yoğun ortam havasını yer değiştirir ve net yukarı kaldırma

    kuvveti oluşturur.

    Yoğunluk Nasıl Ölçülür: Yöntem ve Teknikler

    Yoğunluğu ölçmek hem kütle hem de hacmin belirlenmesini gerektirir. Kütle basit olsa da (bir denge veya ölçek kullanın), hacim ölçümü nesnenin şekline bağlıdır:

    Düzenli Geometrik Katılar

    Basit şekillere sahip nesneler için geometri formüllerini kullanarak boyutlardan hacmi hesaplayın:

    ³ 1,4 cm³ re ³
    Şekil Hac im Formülü Örneği
    Küp V = s³ s = 2 cm → V = 8 cm
    Dikdörtgen priz ma V = l × g × h 3 × 4 × 5 cm → 60 cm³
    Silindir V = π × r² × h r = 1 cm, h = 10 cm → 3
    KüV = (4/3) × π × r³ r = 3 cm → 113,1 cm

    Düzensiz Nesneler: Su Deplasmanı

    Düzensiz şekilli nesneler için, su yer değiştirme yöntemi (Arşimet'e atfedilir) standart yaklaşımdır. Dereceli bir silindiri bilinen bir su hacmi ile doldurun, nesneyi yavaşça daldırın ve yeni su seviyesini ölçün. Fark, nesnenin hacmine eşittir. Dereceli bir silindir için çok büyük nesneler için, bir taşma kutusu (eureka kutusu) kullanın - bir yakalama kabına akan su, yer değiştirmiş hacme eşittir

    .

    Sıvılar

    Kesin bir hacmi ölçmek için dereceli bir silindir veya hacimsel şişe kullanın, ardından analitik bir terazide tartın. Kabın kütlesini (tara) çıkarın. Yüksek hassasiyetli işler için, pik nometre - tam olarak bilinen hacme sahip küçük bir cam şişe - standart laboratuvar cihazıdır. Hidrometreler, numunede yüzerek ve sıvı yüzeyindeki yoğunluk ölçeğini okuyarak sıvı yoğunluğunu doğrudan ölç

    er.

    Gazlar

    Gaz yoğunluğu güçlü bir şekilde sıcaklık ve basınca bağlıdır. İdeal gaz yasası şunları verir: ρ = (P × M)/(R × T), burada P basınç (Pa), M molar kütledir (kg/mol), R gaz sabitidir (8.314 J/ (mol·K)) ve T sıcaklıktır (K). STP'de (0 °C, 101.325 kPa), havanın yoğunluğu yaklaşık 1.293 kg/m³

    'dir.

    Yoğunluk Üzerindeki Sıcaklık ve Basınç Etkileri

    Yoğunluk sabit bir sabit değildir - sıcaklık ve basınca göre değişir. Bu bağımlılıkları anlamak, doğru bilimsel ve mühendislik çalışmaları için çok önemlidir

    .

    Sıcaklık: Çoğu malzeme ısıtıldığında genişler (termal genleşme) ve yoğunluğu azaltır. İlişki şudur: ρ (T) ≈ ρ₀/(1 + β × ΔT), burada β hacimsel termal genleşme katsayısıdır (1/°C veya 1/K) ve ΔT sıcaklık değişimidir. Atmosferik basınçtaki su için yoğunluk 3.98 °C'de (999.97 kg/m³) zirve yapar - bu anormal davranış, göllerin yukarıdan aşağıya doğru donmasının, altındaki suyu yalıtmasının ve su yaşamının kışın hayatta kalmasına izin vermesinin

    nedenidir.

    Basınç: Sıvılar ve katılar neredeyse sıkıştırılamaz, bu nedenle basıncın yoğunlukları üzerinde minimum etkisi vardır (su için 100 atm başına% 1'den az değişiklik). Bununla birlikte, gazlar oldukça sıkıştırılabilirdir: iki katına çıkarma basıncı sabit sıcaklıkta gaz yoğunluğunu yaklaşık olarak iki katına çıkarır (Boyle Yasası: PV= P₂V₂). Mariana Çukurunun dibinde (yaklaşık 1.100 atm), deniz suyu kabaca %5 oranında sıkıştırılır ve yoğunluğu yaklaşık 1.076 g/cm³'e çıkarılır.

    Endüstriyel uygulamalar genellikle yoğunluk düzeltmesi gerektirir. Yakıt dağıtıcıları, doğru enerji içeriği sağlamak için sıcaklığı ayarlar. Bira fabrikası ve şarap yapma hidrometreleri, diğer sıcaklıklar için sağlanan düzeltme tabloları ile belirli sıcaklıklar (genellikle 20° C) için kalibre

    edilir.

    Özgül Ağırlık ve API Yerçekimi

    Özgül ağırlık (SG), bir maddenin yoğunluğunun bir referans maddenin yoğunluğuna oranıdır - genellikle sıvılar ve katılar için 4 °C'de (1.000 g/cm³) su veya gazlar için STP'de kuru hava:

    SG = ρ_madde/ρ_referans

    Her iki yoğunluk da aynı birimlere sahip olduğundan, özgül ağırlık boyutsuzdur. Sayısal olarak, referans su olduğunda SG g/cm³ cinsinden yoğunlukla aynıdır. 2.70 (alüminyum) m özgül ağırlıkeans alüminyum sudan 2.70 kat daha yoğundur

    .
    Mad deye Özgül Ağırlık Suda Yüzüyor mu?
    Benzin 0.72—0.78 Evet
    Etanol 0.789 evet
    Zeytinyağı 0.91 evet
    Su 1.000 —
    Gliserol 1.261 Hayır
    Sülfürik asit (konk.)
    1.84 Hayır
    Merkür 13.55 Hayır

    API yerçekimi petrol endüstrisinde kullanılır ve özgül ağırlık ile ters orantılıdır: API = (60° F'de 141.5/SG) - 131.5. Daha yüksek API, daha hafif ham petrol anlamına gelir. “Hafif” ham maddeler (API > 31.1) daha değerlidir çünkü varil başına daha fazla benzin ve dizel verirler. “Ağır” ham maddeler (API < 22.3) daha fazla rafine edilmesini gerektirir

    .

    Bilim ve Mühendislikte Yoğunluk

    Sınıfın ötesinde, yoğunluk hesaplamaları birçok alanda kritik öneme sahiptir:

    Malzeme Bilimi: Mühendis ler, mukavemet-ağırlık oranına göre malzemeleri seçerler (özgül mukavemet = gerilme mukavemeti/yoğunluk). Alüminyum (2.70 g/cm³) ve titanyum (4.51 g/cm³) çelikten (7.87 g/cm³) daha düşük yoğunlukta yüksek mukavemet sundukları için havacılıkta tercih edilmektedir. Karbon fiber kompozitler 1,55-1,60 g/cm³'de daha da iyi oranlara ulaşır

    .

    Jeoloji ve Madencilik: Y oğunluk ölçümleri mineralleri tanımlamaya ve cevher kalitesini değerlendirmeye yardımcı olur. Galena gibi ağır mineraller (PbS, ρ = 7.60 g/cm³), daha hafif gangue minerallerinden yerçekimi konsantrasyon yöntemleriyle ayrılır - eski zamanlardan beri kullanılan ve hala altın tavlamada kullanılan bir teknik (19.32 g/cm³ değerindeki altın dibe çöker

    ).

    Tıp: Kem ik yoğunluğu (DEXA taramaları ile ölçülür) osteoporozu teşhis eder. Normal trabeküler kemik yoğunluğu 0.15-0.40 g/cm³ arasındadır; eşiğin altındaki değerler kırık riskini gösterir. Vücut yağ yüzdesi, hidrostatik (su altı) tartımı kullanılarak genel vücut yoğunluğundan tahmin edilebilir: %yağ = (495/ρ_body) − 450 (Siri denklemi)

    .

    Gıda Endüstrisi: Y oğunluk çözeltilerin konsantrasyonunu belirler. İçeceklerdeki şeker içeriği, doğrudan yoğunlukla ilişkili olan Brix derecelerinde kalibre edilmiş bir refraktometre veya hidrometre kullanılarak ölçülür. %10'luk bir şeker çözeltisi yaklaşık 1.040 g/cm³ yoğunluğa

    sahiptir.

    Kozmoloji: Evrenin kritik yoğunluğu - evrenin geometrik olarak düz olduğu yoğunluk - yaklaşık 9.47 × 10²kg/m³ veya metreküp başına yaklaşık 5.7 hidrojen atomudur. Gözlemsel kanıtlar, gerçek yoğunluğun bu kritik değere çok yakın

    olduğunu göstermektedir.

    Sıkça Sorulan Sorular

    Buz neden suda yüzer?

    Buz yaklaşık 0.917 g/cm³ yoğunluğa sahiptir - 1.000 g/cm³'deki sıvı sudan daha azdır. Bu anormal davranış, su moleküllerinin donarken kristalli bir altıgen kafes yapısı oluşturması ve hidrojen bağlarının molekülleri sıvı haldekinden daha açık bir düzenlemede tutması nedeniyle oluşur. Bu yaklaşık% 9 daha fazla hacim yaratarak yoğunluğu düşürür. Hemen hemen tüm diğer maddeler katı olarak sıvılardan daha yoğundur. Bu özellik su yaşamı için kritik öneme sahiptir - göllerin ve okyanusların yüzeyinde buz oluşur ve aşağıdaki sıvı suyu daha fazla donmadan izole eder.

    Özgül ağırlık nedir?

    Özgül ağırlık (SG), bir maddenin yoğunluğunun bir referans maddenin yoğunluğuna boyutsuz oranıdır (genellikle sıvılar/katılar için 4 °C'de su veya gazlar için STP'de hava). Suyun yoğunluğu 1.000 g/cm³ olduğundan, özgül ağırlık sayısal olarak g/cm³ cinsinden yoğunluğa eşittir. 1'den büyük bir özgül ağırlık maddenin suya batması anlamına gelir; 1'den az, yüzdüğü anlamına gelir. SG, bira üretiminde (şeker içeriğini ölçmek için), petrolde (API yerçekimi) ve tıpta (idrar tahlili) yaygın olarak kullanılmaktadır

    .
    Düzensiz bir nesnenin yoğunluğunu nasıl ölçersiniz?

    Su yer değiştirme yöntemini kullanın (Archimedes prensibi): dereceli bir silindiri suyla doldurun ve başlangıç seviyesini kaydedin. Nesneyi yavaşça tamamen daldırın ve yeni seviyeyi kaydedin. Fark, nesnenin cm³ cinsinden hacmine eşittir (çünkü 1 mL = 1 cm³). Kütle gram cinsinden elde etmek için nesneyi bir terazi üzerinde tartın. Sonra ρ = kütle/hacim. Çok küçük nesneler için bir piknometre kullanın. Suyu emen nesneler için balmumu ile kaplayın veya reaktif olmayan bir sıvı kullanın

    .
    Yoğunluk sıcaklıkla değişir mi?

    Evet. Çoğu madde ısıtıldığında genişler ve yoğunluğu azaltır. İlişki ρ (T) ≈ ρ₀/(1 + β × ΔT) 'dir, burada β hacimseldir termal genleşme katsayısı. Su anormaldir: 3.98 °C'de maksimum yoğunluğa ulaşır, daha sonra 0 °C'ye soğudukça genişler. Gazlar en çok etkilenir - yoğunlukları sabit basınçta mutlak sıcaklıkla ters orantılıdır (ideal gaz yasasından). Cıva termometreleri ve yakıt dağıtıcıları, ölçümlerinde termal genleşmeyi hesaba katmalıdır

    .
    Doğal olarak oluşan en yoğun element nedir?

    Osmiyum (Os), oda sıcaklığında 22.59 g/cm³, iridyumdan biraz daha yoğun (22.56 g/cm³) rekoru elinde tutar. Her ikisi de platin grubu metallerdir ve son derece nadirdir. Osmiyum o kadar yoğundur ki, 1 litrelik bir küp 22.59 kg (yaklaşık 50 pound) ağırlığında olur. Karşılaştırma için, genellikle “ağır” olarak kabul edilen kurşun sadece 11,34 g/cm³ olup, kabaca osmiyumun yoğunluğunun yarısı kadardır

    .
    Bilinmeyen maddeleri tanımlamak için yoğunluk nasıl kullanılır?

    Yoğunluk, malzemeler için bir “parmak izi” görevi görür. Bilinmeyen bir numunenin kütlesini ve hacmini ölçerek, yoğunluğunu hesaplar ve bilinen malzemelerin tablolarıyla karşılaştırırsınız. Bu yöntem, Kral Hiero'nun tacının saf altın (19.32 g/cm³) veya altın-gümüş alaşımı (daha düşük yoğunluk) olup olmadığını belirlemek için Arşimet tarafından ünlü bir şekilde kullanılmıştır. Jeolojide, tanımlama için kristal yapı, sertlik ve parlaklık ile birleştirilen mineral yoğunluğu kullanılır. Adli tıpta, cam parçası yoğunluğu kanıtları suç mahalllerine bağlayabilir

    .
    Yığın yoğunluğu ve gerçek yoğunluk nedir?

    Gerçek (mutlak) yoğunluk, herhangi bir gözenek veya boşluk hariç, katı malzemenin kendisinin yoğunluğudur. Yığın yoğunluğu, granüler veya gözenekli bir malzemedeki parçacıklar arasındaki hava boşluklarını içerir. Örneğin, katı kuvars kumu 2.65 g/cm³ gerçek bir yoğunluğa sahiptir, ancak gevşek kum, taneler arasındaki hava boşlukları nedeniyle kabaca 1.50 g/cm³ kütle yoğunluğuna sahiptir. Yığın yoğunluğu inşaat mühendisliğinde (toprak sıkıştırma), tarımda (tohum depolama) ve farmasötiklerde (toz doldurma) kritik

    öneme sahiptir.
    Sıcak hava neden yükselir?

    Isıtma havası genişlemesine neden olur ve çevresindeki soğuk havaya göre yoğunluğunu azaltır. Daha az yoğun sıcak hava, etrafındaki daha yoğun soğuk hava tarafından yukarı doğru kaldırılır - suda yüzen bir balonla aynı prensip. Bu konveksiyon süreci hava düzenlerini, okyanus akıntılarını ve sıcak hava balonlarının çalışmasını yönlendirir. Yoğunluk farkı ideal gaz yasasından hesaplanır: ρ = P × M/(R × T). 20 °C'de hava yoğunluğu yaklaşık 1.204 kg/m³'dir; 100 °C'de yaklaşık 0.946 kg/m³'e düşer

    - %21'lik bir azalma.
    Hidrometreler nasıl çalışır?

    Bir hidrometre, altta ağırlıklı bir ampul ve dar gövde üzerinde kalibre edilmiş bir ölçek bulunan sızdırmaz bir cam tüptür. Bir sıvıya yerleştirildiğinde, yer değiştiren sıvının ağırlığı kendi ağırlığına eşit olana kadar batar (Arşimedes ilkesi). Daha yoğun sıvılarda daha yüksek yüzer (daha az yer değiştirme gerekir); daha az yoğun sıvılarda daha düşük batar. Yoğunluk doğrudan sıvı yüzeyindeki ölçekten okunur. Hidrometreler, bira üretiminde (şıra şekeri içeriğini ölçmek), otomotiv (akü asidi ve antifrizi test etme) ve petrolde (yakıt yoğunluğunu ölçme) yaygın olarak kullanılmaktadır

    .
    İnsan vücudunun yoğunluğu nedir?

    Ortalama insan vücut yoğunluğu, vücut kompozisyonuna bağlı olarak yaklaşık 0.95—1.10 g/cm³'dür. Yağsız doku (kas, kemik, organlar) yaklaşık 1.10 g/cm³ yoğunluğa sahipken, yağ dokusu yaklaşık 0.90 g/cm³'tür. Daha fazla vücut yağına sahip bir kişi daha düşük bir genel yoğunluğa sahiptir ve daha kolay yüzer. Bu ilke, vücut yağ ölçümü için hidrostatik tartımın temelini oluşturur: denek su altında tartılır ve vücut yoğunluğu hesaplanır, daha sonra Siri denklemi kullanılarak vücut yağ yüzdesine dönüştürülür: %yağ = (495/

    ρ) − 450.

    💡 Biliyor muydunuz?

    İlgili Hesap Makineleri

    ³). “}}]}