โครงสร้างภายในและความหนาแน่น
| English | ไทย |
|---|---|
| density/ˈdensɪti/ | ความหนาแน่น |
| fluid/ˈfluːɪd/ | ของไหล |
ลูกแก้วมีน้ำหนักมากกว่าลูกบอล沙滩
- ลูกแก้วเหล็กขนาดเล็กอาจมีน้ำหนักมากกว่าลูกบอล沙滩ขนาดใหญ่. ทำไม?
- ลูกแก้วบรรจุมวลจำนวนมากในพื้นที่เล็ก; ลูกบอลกระจายมวลเล็กน้อยในพื้นที่ใหญ่
- สิ่งที่สำคัญคือมวล ต่อหน่วยปริมาตร — ความหนาแน่น
- ความหนาแน่นอธิบายสิ่งที่ลอยน้ำ ลึกน้ำ และพฤติกรรมของของไหล
นิยามความหนาแน่น
- ความหนาแน่น คือมวลหารด้วยปริมาตร: $\rho = \dfrac{m}{V}$.
- หน่วยวัดของมันคือ $\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$ (หรือ $\tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$).
- มันวัดความหนาแน่นของการจัดเรียงของสสาร ไม่ใช่ปริมาณรวมทั้งหมด
- น้ำมีความหนาแน่นประมาณ $1000\ \tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$; ทองแดงมีความหนาแน่นเกิน $11\,000$; อากาศมีความหนาแน่นเพียงประมาณ $1.2$เท่านั้น
หนาแน่นจม เบาลอย
เปลี่ยนความหนาแน่นของวัตถุและของเหลว แล้วดูว่ามันลอยหรือจม
บล็อกมีมวล $600\ \text{g}$ และปริมาตร $200\ \text{cm}^3$. ความหนาแน่นของมันคืออะไร, ใน $\tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$?
$\rho = m/V = 600/200 = 3\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$.
ความหนาแน่นนิยามว่าเป็น:
$\rho = m/V$ — มวลต่อหน่วยปริมาตร
ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส
- ใน ของแข็ง อนุภาคถูกอัดแน่นและยึดติดกัน ดังนั้นของแข็งจึงมักมีความหนาแน่นสูง
- ใน ของเหลว อนุภาคสัมผัสกันแต่สามารถลื่นไถลได้ ดังนั้นของเหลวจึงมีความหนาแน่นแต่ไหลได้
- ใน แก๊ส อนุภาคอยู่ห่างกันมาก ดังนั้นแก๊สจึงมีความหนาแน่นต่ำมาก
- ของไหล คือทุกสิ่งที่ไหลได้ — ทั้งของเหลวและแก๊ส
ในการหามวลจากความหนาแน่นและปริมาตร ใช้ $m = \rho \times \_\_$
การจัดรูป $\rho = m/V$ ได้ $m = \rho V$
น้ำมีความหนาแน่น $1\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$. มวลของ $250\ \text{cm}^3$ ของน้ำคือเท่าไหร่, ในหน่วยกรัม?
$m = \rho V = 1 \times 250 = 250\ \text{g}$.
เลือก ทุก ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับความหนาแน่นและสถานะของสสาร
ก๊าซมีความหนาแน่นต่ำ ทั้งของเหลวและก๊าซไหล (ของไหล), ของ-solid อัดแน่น ความหนาแน่นเป็นต่อปริมาตร ไม่ใช่มวลรวม
การใช้ความหนาแน่น
- จัดรูปสมการเพื่อหาค่าใดค่าหนึ่ง: $m = \rho V$ หรือ $V = \dfrac{m}{\rho}$
- ความหนาแน่นช่วยให้คุณสามารถหา มวล ได้โดยไม่ต้องชั่งน้ำหนัก หากทราบวัสดุและปริมาตร
- การเปรียบเทียบความหนาแน่นบอกคุณได้ว่าวัตถุใดจะลอยหรือจมในของไหลใดทันที
- มันเป็นจุดเริ่มต้นของความดัน แรงลอยตัว และการไหลของของไหล
วัตถุขนาดใหญ่และหนักมักมีความหนาแน่นสูงเสมอ
ความหนาแน่นคือมวล ต่อ ปริมาตร วัตถุขนาดใหญ่อาจมีความหนาแน่นต่ำได้หากมวลกระจายอยู่เหนือปริมาตรขนาดใหญ่
ความหนาแน่น ไม่ใช่ สิ่งที่เหมือนกับมวลหรือน้ำหนัก วัตถุขนาดใหญ่อาจมีความหนาแน่นต่ำ (เช่น ลูกบอลชายหาด); วัตถุขนาดเล็กอาจมีความหนาแน่นสูง (เช่น ลูกแก้ว) ต้องนำมวลหารด้วย ปริมาตร เสมอ — วัตถุที่ใหญ่และหนักไม่ได้แปลว่า "หนาแน่น" โดยอัตโนมัติ
บล็อคหนึ่งมีมวล $600\ \text{g}$ และมีปริมาตร $200\ \text{cm}^3$ จงหาความหนาแน่นของมัน
- $\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{600}{200} = 3\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$.
นั่นคือหนาแน่นมากกว่าน้ำสามเท่า ($1\ \tfrac{\text{g}}{\text{cm}^3}$) ดังนั้นมันจะจมในน้ำ
ความหนาแน่น คือมวลต่อหน่วยปริมาตร, $\rho = \dfrac{m}{V}$ (ใน $\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$) มันวัดระดับการอัดแน่นของสสาร ไม่ใช่ปริมาณรวม ของแข็ง และ ของเหลว มีความหนาแน่น; แก๊ส ไม่มีความหนาแน่น ของไหล คือทุกสิ่งที่ไหลได้