Dendësia

 Dendësia ( dendësia e masës vëllimore ose masa specifike ) është masa e trupit për njësi vëllimi . Dendësia është një madhësi standarde mekanike . Simboli që përdoret më shpesh për dendësinë është gërma greke ρ (lexohet: rro ose ro), megjithëse mund të përdoret edhe shkronja latine d. Matematikisht, dendësia përcaktohet si masa e trupit e pjestuar me vëllimin që nxë ai:

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

ku ρ është dendësia, m është masa dhe V është vëllimi.

Materialet e ndryshme zakonisht kanë dendësi të ndryshme dhe dendësia mund të jetë e rëndësishme për lundresën, pastërtinë dhe paketimin . Osmiumi dhe iridiumi janë elementët më të dendur të njohur në kushtet standarde të temperaturës dhe presionit .

Për të thjeshtuar krahasimet e dendësisë, ajo ndonjëherë zëvendësohet nga " dendësia relative ", madhësi pa njësi, që llogaritet raporti i densitetit të materialit me atë të një materiali standard, zakonisht ujit. Kështu, një dendësi relative më e vogël se e ujit nënkupton që substanca pluskon mbi ujë.

Dendësia e një materiali ndryshon me temperaturën dhe shtypjen/trysininë. Ky ndryshim është zakonisht i vogël për trupat e ngurtë dhe të lëngët, por shumë më i madh për gazet. Rritja e trysnisë mbi një objekt ul vëllimin e objektit dhe kështu rrit densitetin e tij. Rritja e temperaturës së një lënde (me disa përjashtime) ul densitetin e saj duke ia rritur vëllimin. Në shumicën e materialeve, ngrohja e pjesës së poshtme të një lëngu shpie në konveksion të nxehtësisë nga fundi në krye. Kështu shtresat e fundit të lëngut marrin nxehtësi dhe për shkak të uljes së densitetit, ato ngrihen lartë duke bërë që shtresat e sipërme më të ftohta të bien poshtë. Ky proces përsëritet me shtresat e ftohta që tashmë ndodhen në fund.

Reciprociteti i densitetit të një lënde herë pas here quhet vëllimi i saj specifik, një term që përdoret ndonjëherë në termodinamikë . Dendësia është një veti intensive në atë që rritja e sasisë së një lënde nuk rrit densitetin e saj; përkundrazi rrit masën e saj.

Historia

Sipas një historie të njohur, por me vërtetësi të dyshimtë, Arkimedit iu dha detyra të përcaktonte nëse argjendari i mbretit Hiero po e vidhte arin gjatë prodhimit të një kurore ari kushtuar perëndive dhe po e zëvendësonte atë me një aliazh tjetër më të lirë. Arkimedi e dinte se kurora me formë të çrregullt mund të grimcohej në një kub vëllimi i të cilit mund të llogaritej lehtësisht dhe të krahasohej me masën e matur duke ditur dendësinë e arit; por mbreti nuk e miratoi këtë. I hutuar, Arkimedi thuhet se bëri një vaskë dhe vuri re nga ngritja e ujit pas hyrjes në vaskë se ai mund të llogariste vëllimin e kurorës së artë përmes zhvendosjes së ujit. Pas këtij zbulimi, ai u hodh nga banja e tij dhe vrapoi lakuriq nëpër rrugë duke bërtitur: "Eureka! Eureka!" (Εύρηκα! greqisht "E kam gjetur"). Si rezultat, termi " eureka " hyri në gjuhën e përditshme dhe përdoret sot për të treguar një moment ndriçimi.

Matja e dendësisë

Ekzistojnë një sërë teknikash dhe standardesh për matjen e densitetit të materialeve. Teknika të tilla përfshijnë përdorimin e një hidrometri , baraspeshën hidrostatike (një metodë e lundrimit për lëngjet dhe lëndët e ngurta), metodën e trupit të zhytur (një metodë e lundrimit për lëngjet), piknometrin (lëngjet dhe lëndët e ngurta), piknometrin e krahasimit me ajër ( trupat e ngurtë), densitometri oshilues (lëngje), si dhe derdhjen dhe trokitjen (të ngurta). Megjithatë, çdo metodë ose teknikë mat lloje të ndryshme të densitetit (p.sh. densiteti i masës, densiteti skeletor, etj.), dhe për këtë arsye është e nevojshme të kemi një kuptim të llojit të densitetit që matet si dhe llojit të materialit në fjalë.

Njësia

Nga ekuacioni për dendësinë ( ρ = m / V ), meqenëse ka shumë njësi të masës dhe vëllimit , ekziston një numër i madh njësish në përdorim për dendësinë. Njësia SI e kilogramit për metër kub (kg/m ³ ) dhe njësia gram për centimetër kub (g/cm ³ ) janë ndoshta njësitë më të përdorura për dendësinë. 1 g/cm ³ është i barabartë me 1000 kg/m ³ .

Materialet homogjene (të një lënde/njëlëndor)

Dendësia në të gjitha pikat e një objekti njëlëndor është e barabartë me masën totale të pjesëtuar me vëllimin e tij. Masa normalisht matet me një peshore ; vëllimi mund të matet drejtpërdrejt (nga gjeometria e objektit) ose nga zhvendosja e një lëngu. Për të përcaktuar densitetin e një lëngu ose një gazi, mund të përdoret përkatësisht një hidrometër, një matës i rrymës ose një matës i rrjedhës së Koriolisit . Në mënyrë të ngjashme, peshimi hidrostatik përdor zhvendosjen e ujit prej një objekti të zhytur për të përcaktuar dendësinë e objektit.

Materialet heterogjene (shumëlëndore)

Nëse trupi nuk është homogjen, atëherë dendësia e tij ndryshon midis rajoneve të ndryshme të objektit. Në atë rast, dendësia rreth çdo vendndodhje të caktuar përcaktohet duke llogaritur densitetin e një vëllimi të vogël rreth atij. Duke zgjedhur një vëllim pafundësisht të vogël, dendësia e një objekti shumëlëndor në një pikë llogaritet si: $\rho ({\vec {r}})=dm/dV$, ku $dV$ është një vëllim pikësor në vendndodhjen $r$ . Masa e trupit atëherë mund të shprehet si:

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

Materiale jokompakte

Në praktikë, materialet si sheqeri, rëra ose bora përmbajnë zbrazëti ndërmjet grimcave të tyre. Shumë materiale ekzistojnë në natyrë si copëza, pelet ose granula.

Boshllëqet janë vëllime që përmbajnë diçka tjetër përveç materialit nën shqyrtim. Zakonisht boshllëku është ajri, por mund të jetë gjithashtu vakum, lëng, i ngurtë ose gaz.

Vëllimi i një materiali - duke përfshirë pjesën e zbrazët - shpesh merret nga një matje e thjeshtë (p.sh. me një filxhan matës të kalibruar) ose gjeometrikisht nga përmasat e tij.

Për të përcaktuar dendësinë e masës vëllimore, së pari duhet të zbritet vëllimi i pjesës së zbrazët. Ndonjëherë kjo mund të përcaktohet nga arsyetimi gjeometrik. Për paketimin e ngushtë të sferave të barabarta, pjesa jo e zbrazët mund të jetë jallah rreth 74%. Mund të përcaktohet edhe në mënyrë empirike. Megjithatë, disa materiale me shumicë, të tilla si rëra, kanë një pjesë të ndryshueshme zbrazëtie që varet nga mënyra se si materiali trazohet ose derdhet.

Ndryshimet e dendësisë

Në përgjithësi, dendësia mund të ndryshohet duke ndryshuar ose shtypjen ose temperaturën . Rritja e shtypjes gjithmonë e rrit dendësinë e një materiali. Rritja e temperaturës në përgjithësi ul dendësinë, por ka përjashtime të dukshme nga ky përgjithësim. Për shembull, dendësia e ujit rritet ndërmjet pikës së shkrirjes së tij në 0 °C dhe 4 °C; sjellje e ngjashme vërehet me silicin në temperatura të ulëta.

Efekti i presionit dhe i temperaturës në dendësinë e lëngjeve dhe trupave të ngurtë është i vogël. Nga matjet, kjo përafërsisht përkthehet në nevojën për rreth dhjetë mijë herë trysninë atmosferik për të zvogëluar vëllimin e një substance me 1%. (Megjithëse shtypja e nevojshme mund të jenë rreth një mijë herë më të vogla për tokën ranore dhe disa argjila. ) Një zgjerim prej një për qind i vëllimit zakonisht kërkon një rritje të temperaturës në rendin e mijëra gradëve Celsius .

Në kontrast, dendësia e gazeve ndikohet fuqishëm nga trysnia. Dendësia e një gazi ideal është

$\rho ={\frac {MP}{RT}},$

ku M është masa molare, P është trysnia, R është konstantja universale e gazeve dhe T është temperatura absolute . Kjo do të thotë se dendësia e një gazi ideal mund të dyfishohet duke dyfishuar shtypjen(trysninë), ose duke përgjysmuar temperaturën absolute.

Në rastin e zgjerimit termik vëllimor në shtypje konstante dhe intervale të vogla të temperaturës, varësia nga temperatura e dendësisë është

$\rho ={\frac {\rho _{T_{0}}}{1+\alpha \cdot \Delta T}},$

ku $\rho _{T_{0}}$ është dendësia në një temperaturë referencë, $\alpha$ është koeficienti i zgjerimit termik të materialit në temperatura afër $T_{0}$ .

Dendësia e tretësirave

Duke marrë parasysh që asnjë nga pjesët përbërëse të tretësirave nuk ndërvepron me të tjerat mund të shkruajmë:

$\rho =\sum _{i}\rho _{i}{\frac {V_{i}}{V}}.$

Pra nëse kemi vëllimin dhe dendësinë e një lënde në tretësirë ($V_{i}$ dhe $\rho _{i}$) mund të bëjmë prodhimin e këtyre madhësive për çdo lëndë, e më pas të marrim shumën. Shuma e pjesëtuar me vëllimin jep dendësinë totale.

Dendësitë

Materiale të ndryshme

Dendësitë e materialeve të ndryshme

Material	ρ (kg/m3)	Shënime
Hidrogjeni	0.0898
Heliumi	0.179
Air	1.2	Në nivelin e detit
Hekzafluoridi i tungstenit	12.4	Një nga gazet më të rënda në kushte standarde
Hidrogjeni i lëngshëm	70	Pothuaj −255 °C
Bukëpeshku	75
Litiumi	535	Metali më pak i dendur
Wood	700	I stazhionuar
Kaliumi	860
Akulli	916.7	Në temperaturën < 0 °C
Cooking oil	910–930
Natriumi	970
Uji (i freskët)	1,000	Në 4 °C, temperatura e dendësisë maksimale
Uji (i kripur)	1,030	3%
Oksigjeni i lëngshëm	1,141	Në pothuaj −219 °C
Nylon	1,150
Glycerol	1,261
Magnezi	1,740
Beriliumi	1,850
Silici	2,330
Betoni	2,400
Qelqi	2,500
Kuarciti	2,600
Graniti	2,700
Alumini	2,700
Bazalti	3,000
Diamanti	3,500
Titani	4,540
Seleni	4,800
Vanadi	6,100
Antimoni	6,690
Zinku	7,000
Kromi	7,200
Kallaji	7,310
Mangani	7,325	Approx.
Hekuri	7,870
Niobiumi	8,570
Tunxhi	8,600
Kadmiumi	8,650
Kobalt	8,900
Nikeli	8,900
Bakri	8,940
Bismuthi	9,750
Molibdeni	10,220
Argjendi	10,500
Plumbi	11,340
Torim	11,700
Rodiumi	12,410
Zhiva	13,546
Tantalum	16,600
Uranium	18,800
Tungsteni	19,300
Ari	19,320
Plutoniumi	19,840
Reniumi	21,020
Platini	21,450
Iridiumi	22,420
Osmiumi	22,570	Densest element
Notes:

Entitet	ρ (kg/ m3 )	Shënime
Medium ndëryjor	1× 10-19	Duke supozuar 90% H, 10% He; ndryshorja T
Toka	5515	Dendësia mesatare.
Bërthama e brendshme e Tokës	13,000	Përafërsisht, siç është renditur në Tokë .
Bërthama e Diellit	33,000–160,000	Përafërsisht.
Yll xhuxh i bardhë	2.1× 109	Përafërsisht.
Bërthamat atomike	2.3× 1017	Nuk varet shumë nga madhësia e bërthamës
Ylli neutron	1× 1018

Uji

Dendësia e ujit të lëngshëm nën trysninë 1 atmosferë

Temp. (°C)	Density (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
Notes:

Ajri

Dendësia e ajrit kundrejt temperaturës

Dendësia e ajrit nën shtypjen 1 atm

T (°C)	ρ (kg/ m3 )
−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