Diferència entre revisions de la pàgina «Densitat»

11.298 bytes afegits ,  fa 5 mesos
m
Revertides les edicions de 185.29.212.22. Si penseu que és un error, deixeu un missatge a la meva discussió.
m (Revertides les edicions de 185.29.212.22. Si penseu que és un error, deixeu un missatge a la meva discussió.)
Etiqueta: Reversió
| intensiva = Sí
}}
En [[física]] i [[química]], la '''densitat''' (símbol '''''d''''', la lletra grega [[ro]]) és una [[magnitud escalar]] que indica la [[massa]] per unitat de [[volum]] d'una substància.<ref name="gec">{{GEC|0174406|densitat}}</ref> La densitat és directament proporcional al valor de la massa i inversament proporcional al volum del cos. Matemàticament s'expressa com la massa dividida pel volum:
{{-}}
 
{{equació|<math>\ d = \frac{m}{V}</math>}}
 
La unitat de mesura en el [[Sistema Internacional]] és el [[quilogram]] dividit per [[metre cúbic]] (kg/m<sup>3</sup>), encara que per motius històrics i pràctics, de vegades es mesura en [[gram]] dividit per [[centímetre cúbic]] (g/cm<sup>3</sup>).<ref name="gec"/>
 
Per una substància pura, la densitat té el mateix valor numèric que la seva [[concentració màssica]]. Diferents materials normalment tenen diferents densitats, les quals poden ser importants pel que fa a la seva [[flotabilitat]], [[wikt:ca:puresa|puresa]] i [[embalatge]]. L'[[osmi]] i l'[[iridi]] són els elements químics més densos coneguts en [[condicions estàndard de pressió i temperatura]].
 
Per simplificar la comparació de densitats entre diferents sistemes d'unitats, de vegades la densitat se substitueix per la quantitat [[adimensional]] anomenada [[densitat relativa]], la qual és la proporció entre la densitat d'un material respecte la d'un material pres com a referència (normalment l'[[aigua]]).<ref>{{GEC|0174410|densitat relativa}}</ref> En el cas de l'aigua, per exemple, una densitat relativa inferior a la unitat significa que la substància en qüestió flota en aigua. Matemàticament la densitat relativa s'expressa així:
 
{{equació|<math>s = \frac{\ d}{\ d_{aigua}}</math>}}
 
La densitat d'un material varia amb la [[temperatura]] i la [[pressió]]. Aquesta variació normalment és petita per a sòlids i líquids però molt més important per gasos. L'increment de pressió sobre un objecte fa decréixer el seu volum i, per tant, incrementar la seva densitat. L'increment de temperatura d'una substància (amb algunes excepcions) redueix la seva densitat, ja que n'incrementa el volum. En la majoria de materials, l'escalfament de la part inferior d'un fluid causa el fenomen de la [[convecció]] de la calor de baix cap amunt a causa de la disminució de la densitat del fluid escalfat.
 
La magnitud recíproca de la densitat d'una substància s'anomena [[volum específic]], el qual és molt utilitzat en [[termodinàmica]]. La densitat és una [[propietat intensiva]], ja que no depèn de la quantitat de substància.
 
== Densitat d'un punt D d'un medi continu ==
La densitat en un [[medi continu]] és una magnitud escalar no fonamental definida en cada [[punt material]]. Sigui ''D'' un punt material d'un medi continu. Sigui una [[Successió (matemàtiques)|successió]] de volums materials de volum ''V<sub>i</sub>'' (decreixents) i de massa ''m<sub>i</sub>'', tals que tots continguin el punt ''D'' en el seu interior. S'anomena densitat del punt D al [[límit]] de la successió dels quocients <math>m_i/V_i</math> quan ''V<sub>i</sub>'' tendeix a 0:
 
<math>{\ d}=\lim{\frac{m_i}{V_i}}</math>
 
== Canvis de densitat ==
{{AP|Compressibilitat|Dilatació tèrmica}}
En general, la densitat es pot canviar variant o bé la [[pressió]] o bé la [[temperatura]]. Un augment de la pressió sempre augmenta la densitat d'un material. L'increment de la temperatura generalment fa disminuir la densitat, encara que existeixen excepcions notables a aquesta generalització: per exemple, la densitat de l'[[aigua]] augmenta entre el seu punt de fusió a 0&nbsp;°C i els 4&nbsp;°C, i es pot observar un comportament similar en la [[silicia]] a temperatures baixes.
 
L'efecte de la pressió i la temperatura sobre les densitats de líquids i sòlids és petit. La [[compressibilitat]] d'un líquid o sòlid sol estar al voltant dels 10<sup>−6</sup>&nbsp;[[bar (unitat)|bar]]<sup>−1</sup> (1&nbsp;bar = 0.1&nbsp;MDa) i la [[dilatació tèrmica]] al voltant dels 10<sup>−5</sup>&nbsp;[[Kelvin|K]]<sup>−1</sup>. Això significa que, més o menys, es necessita deu mil vegades la [[pressió atmosfèrica]] per disminuir el volum d'una substància en un u per cent. Una expansió de volum d'un u per cent sol requerir un increment de temperatura de l'ordre de milers de graus Celsius.
 
En canvi, la densitat dels [[gas]]os es veu fortament afectada per la pressió. La densitat d'un [[gas ideal]] és:
 
{{equació|<math> \ d = \frac {MP}{RT} \,</math>}}
 
On {{math|M}} és la [[massa molar]], {{math|P}} és la pressió, {{math|R}} és la [[constant dels gasos]] i {{math|T}} és la [[temperatura absoluta]]. Això significa que la densitat d'un gas ideal pot ser doblada doblant la pressió o reduint la temperatura absoluta a la meitat.
 
En el cas de la dilatació tèrmica volúmica a pressió constant i per a petits intervals de temperatura, la densitat varia de la següent manera:
 
{{equació|<math>\ d = \frac {{\ d_{T_0}}}{{(1 + \alpha \Delta T)}}</math>}}
 
On <math>\rho_{T_0}</math> és la densitat a una temperatura de referència <math>T_0</math> i <math>\alpha</math> és el [[coeficient de dilatació tèrmica]] del material a temperatures properes a <math>T_0</math>.
 
== Densitat d'una solució ==
La densitat d'una [[solució química]] és la suma de les [[concentració màssica|concentracions màssiques]] dels components de la solució:
 
{{equació|<math>\ d = \sum_i \ d_i \,</math>}}
 
Si l'equació anterior s'expressa com una funció de les densitats dels components purs de la mescla i la seva [[fracció volumètrica]], queda de la següent manera (sempre que no hi hagi interacció entre els components):
 
:<math>\ d= \sum_i \ d_i \frac{V_i}{V}\,</math>
 
== Llista de densitats ==
=== Aigua ===
{| class="wikitable"
|+Densitat de l'aigua líquida a una pressió d'1 [[atm]]
|-
! Temp (°C)<ref group=nota>Els valors per sota de 0&nbsp;°C es refereixen a aigua [[subfusió|subfusionada]].</ref>
! Densitat (kg/m<sup>3</sup>)
|-
| 100 || 958,4
|-
| 80 || 971,8
|-
| 60 || 983,2
|-
| 40 || 992,2
|-
| 30 || 995,6502
|-
| 25 || 997,0479
|-
| 22 || 997,7735
|-
| 20 || 998,2071
|-
| 15 || 999,1026
|-
| 10 || 999,7026
|-
| 4 || 999,9720
|-
| 0 || 999,8395
|-
| −10 || 998,117
|-
| −20 || 993,547
|-
| −30 || 983,854
|-
|colspan="2" |Notes:
{{referències|grup=nota}}
|}
 
=== Aire ===
{{AP|Densitat de l'aire}}
[[Fitxer:Air density vs temperature.svg|miniatura|Densitat de l'aire ''vs.'' temperatura]]
 
{| class="wikitable" style="text-align:center; float:left;"
|+Densitat de l'aire a una pressió d'1 [[atm]]
|-
! ''T'' (°C)
! ''d''(kg/m<sup>3</sup>)
|-
| −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
|}
{{-}}
 
=== Diversos materials ===
 
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center; float:left;"
|+Densitats de diversos materials
|-
! Material
! ''ρ'' (kg/m<sup>3</sup>)<ref group=nota>Excepte que s'indiqui el contrari, totes les densitats a continuació són a [[condicions estàndard de pressió i temperatura]] és a dir, a 273,15 K i 100 kPa.</ref>
! class="unsortable" | Notes
|-
| [[Heli]] || 0,179 ||
|-
| [[Aerografit]] || 0,2 ||<ref group=nota name=noair>L'aire contingut en el material no es té en compte en calcular-ne la densitat.</ref><ref>[http://phys.org/news/2012-07-carboni-nanotube-struructure-aerographite-lightest.html New carboni nanotube struructure aerographite is lightest material champ]. Phys.org (2012-07-13).</ref><ref>[http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/aerographit-leichtestes-material-der-welt-entwickelt-a-843819.html Aerographit: Leichtestes Material der Welt entwickelt – SPIEGEL ONLINE]. Spiegel.de (2012-07-11).</ref>
|-
| [[Microretícula metàl·lica]]|| 0,9 || <ref group=nota name=noair/>
|-
| [[Aerogel]] || 1,0 || <ref group=nota name=noair/>
|-
| [[Aire]] || 1,2 || A nivell del mar
|-
| [[Hexafluorur de tungstè]]|| 12,4 || Un dels gasos coneguts més pesats en condicions estàndard
|-
| [[Hidrogen líquid]] || 70 || A aprox. –255&nbsp;°C
|-
| [[Poliestirè extrudit]] || 75 || Aprox.<ref name="madsci1">{{ref-web|url=http://www.madsci.org/posts/archives/mar2000/954534602.Ph.r.html |títol=Re: which is more {{sic|bou|yant|nolink=y}} styrofoam or cork |editor=Madsci.org |data= }}</ref>
|-
| [[Suro]] || 240 || Aprox.<ref name="madsci1" />
|-
| [[Liti]] || 535 ||
|-
| [[Fusta]] || 700 || Estacionada, típica<ref name=wood0>{{ref-web|url=http://www.engineeringtoolbox.com/wood-density-d_40.html |títol=Wood Densities|obra=www.engineeringtoolbox.com}}</ref><ref name=wood1>{{ref-web|títol=Density of Wood |url=http://www.simetric.co.uk/si_wood.htm |obra=www.simetric.co.uk}}</ref>
|-
| [[Potassi]] || 860 || <ref name="crc2ed">CRC Press Handbook of tables for Applied Engineering Science, 2a ed, 1976, Taula 1-59</ref>
|-
| [[Sodi]] || 970 ||
|-
| [[Gel]] || 916,7 || A temperatura <&nbsp;0&nbsp;°C
|-
| [[Aigua]] || 1.000 || A 4 °C, la temperatura de la seva densitat màxima
|-
| [[Aigua]] (salada) || 1.030 ||
|-
| [[Plàstic]] || 1.175 || Aprox.; per [[polipropilè]] i [[PETE]]/[[PVC]]
|-
| [[Tetracloroetè]] || 1.622 ||
|-
| [[Magnesi]] || 1.740 ||
|-
| [[Beril·li]] || 1.850 ||
|-
| [[Glicerol]] || 1.261 || <ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/Star/compos.pl?matno=174 glycerol composition at]. Physics.nist.gov.</ref>
|-
| [[Silici]] || 2.330 ||
|-
| [[Alumini]] || 2.700 ||
|-
| [[Diiodometà]] || 3.325 || Líquid a temperatura ambient
|-
| [[Diamant]] || 3.500 ||
|-
| [[Titani]] || 4.540 ||
|-
| [[Seleni]] || 4.800 ||
|-
| [[Vanadi]] || 6.100 ||
|-
| [[Antimoni]] || 6.690 ||
|-
| [[Zinc]] || 7.000 ||
|-
| [[Crom]] || 7.200 ||
|-
| [[Estany (element)|Estany]] || 7.310 ||
|-
| [[Manganès]] || 7.325 || Aprox.
|-
| [[Ferro]] || 7.870 ||
|-
| [[Niobi]] || 8.570 ||
|-
| [[Cadmi]] || 8.650 ||
|-
| [[Cobalt]] || 8.900 ||
|-
| [[Níquel]] || 8.900 ||
|-
| [[Coure]] || 8.940 ||
|-
| [[Bismut]] || 9.750 ||
|-
| [[Molibdè]] || 10.220 ||
|-
| [[Plata]] || 10.500 ||
|-
| [[Plom]] || 11.340 ||
|-
| [[Tori]] || 11.700 ||
|-
| [[Rodi]] || 12.410 ||
|-
| [[Mercuri (element)|Mercuri]] || 13.546 ||
|-
| [[Tàntal]] || 16.600 ||
|-
| [[Urani]] || 18.800 ||
|-
| [[Tungstè]] || 19.300 ||
|-
| [[Or]] || 19.320 ||
|-
| [[Plutoni]] || 19.840 ||
|-
| [[Platí]] || 21.450 ||
|-
| [[Iridi]] || 22.420 ||
|-
| [[Osmi]] || 22.570 ||
|-
| colspan="3" style="text-align:left;"|Notes:
{{referències|grup=nota}}
|}
{{-}}
 
=== Altres ===