Tihedus

 See artikkel räägib füüsikalisest suurusest; ökoloogia mõiste kohta vaata artiklit Asustustihedus (ökoloogia)

Tihedus on füüsikaline suurus, mis näitab aine massi ruumalaühikus. Tiheduse tähis on ρ ja SI mõõtühik kilogramm kuupmeetri kohta (kg/m3):

ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}} ,

kus m {\displaystyle m} on aine mass ja V {\displaystyle V} ruumala.

Aine tihedus sõltub üldiselt rõhust ja temperatuurist. Gaasiliste ainete korral on see sõltuvus väga tugev: tihedus on ligilähedaselt võrdeline rõhuga ning pöördvõrdeline absoluutse temperatuuriga (see seos kehtib täpselt ideaalse gaasi korral). Kondensaine (tahkised, vedelikud) korral on see sõltuvus suhteliselt nõrk. Väikeste rõhu- ja temperatuurimuutuste vahemikus võib iga aine tiheduse suhtelise muutuse sõltuvuse rõhust ja temperatuurist lugeda lineaarseks funktsiooniks:

ρ − ρ 0 ρ 0 = − α ( t − t 0 ) + β ( p − p 0 ) {\displaystyle {\frac {\rho -\rho _{0}}{\rho _{0}}}=-\alpha (t-t_{0})+\beta (p-p_{0})} ,

kus α {\displaystyle \alpha } on aine ruumpaisumistegur, β {\displaystyle \beta } on kokkusurutavustegur, ρ {\displaystyle \rho } on aine tihedus temperatuuril t {\displaystyle t} ja rõhul p {\displaystyle p} ning ρ 0 {\displaystyle \rho _{0}} on aine tihedus temperatuuril t 0 {\displaystyle t_{0}} ja rõhul p 0 {\displaystyle p_{0}} .

Põhimõtteliselt on viimase valemi näol tegemist aine olekuvõrrandiga piiratud temperatuuri- ja rõhuvahemikus. Kokkusurutavus on alati positiivse märgiga (aine tihedus kasvab rõhu tõstmisel). Ruumpaisumistegur on reeglina positiivne, kuid sellest seaduspärasusest on ka erandeid. Näiteks vee tihedus kasvab temperatuurivahemikus 0–4 °C. Soojuspaisumistegur on tahkiste ja vedelike korral tüüpiliselt suurusjärgus 10−5 K−1, kokkusurutavus aga suurusjärgus 10−6 at−1.

Ainete tiheduse väärtused antakse enamasti standardtingimustel t = 20 °C ja p = 101 325 Pa.

Tiheduse näiteid

Tahkised

Tihedus (kg/m3) temperatuuril 15–20 °C:

Vedelikud

Tihedus (kg/m3) temperatuuril 15–20 °C:

Gaasid

Tihedus (kg/m3) temperatuuril 0 °C ja rõhul 760 mm Hg:

Vaata ka

Viited

  1. ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Endel Saarman, Puiduteadus, Eesti Metsaselts ja Eesti Põllumajandusülikool 1998

Allikad

  • R. Bolz, G. Tuve, CRC Handbook of Tables for Applied Engineering Science, 2nd edition, CRC Press (1973).