หัวข้อที่จะได้ศึกษา

ความหนาแน่น (density)

สมบัติหนึ่งที่สำคัญของสารใด ๆ คือความหนาแน่น โดยนิยามของความหนาแน่นคือ มวลของสารต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร เราเขียนแทนค่าของความหนาแน่นโดยใช้สัญญลักษณ์ถ้าสารหนึ่งมีมวล และมีปริมาตร ความหนาแน่น ของสารนี้คือ

(7-1)

ในระบบ SI หน่วยของความหนาแน่นคือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m³) ในระบบ cgs (centimeter, gram และ second) หน่วยของความหนาแน่นคือ กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (g/cm³) โดยที่ 1 g/cm³ = 1000 kg/m³

ความหนาแน่นของสารบางชนิดจะไม่คงที่ที่ทุก ๆ ตำแหน่งภายในเนื้อสารนั้น ตัวอย่างเช่นในบรรยากาศของโลก ยิ่งสูงขึ้นไปความหนาแน่นของอากาศก็ยิ่งน้อยลง ส่วนในมหาสมุทร ยิ่งลึกลงไปความหนาแน่นของน้ำก็ยิ่งเพิ่มขึ้น สูตรของความหนาแน่น ที่แสดงข้างบนนี้ เป็นการหาความหนาแน่นเฉลี่ยของสาร โดยทั่วไปความหนาแน่นของสาร มีค่าขึ้นกับปัจจัย ของสภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความดัน ความหนาแน่นของแก๊ส จะเปลี่ยนแปลง ตามอุณหภูมิและความดัน ได้ง่ายกว่าความหนาแน่นของของเหลว สารสองชนิดใด ๆ ที่มีปริมาตรเท่ากัน แต่มีมวลไม่เท่ากัน จะมีความหนาแน่นต่างกัน ส่วนใหญ่แก๊สจะมีความหนาแน่นน้อยกว่า ของเหลวเนื่องจากโมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกัน บริเวณส่วนใหญ่ของแก๊สจะเป็นที่ว่าง ในทางตรงกันข้ามของเหลวจะประกอบด้วยโมเลกุลที่อยู่ใกล้ชิดกันมากกว่า จึงมีความหนาแน่นมากกว่า

ความหนาแน่นของสารต่าง ๆ บางชนิดแสดงไว้ในตารางที่ 7-1

UP

ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity)

วิธีการที่ง่ายที่ใช้ในการเปรียบเทียบความหนาแน่นคือการใช้ “ความถ่วงจำเพาะ” (specific gravity) ซึ่งคืออัตราส่วนของความหนาแน่นของสารต่อความหนาแน่นของสารมาตรฐานชนิดหนึ่ง สารมาตรฐานที่มักใช้กันคือน้ำ (ที่ 4⁰C) สำหรับของเหลวและของแข็ง สำหรับแก๊สมักใช้อากาศเป็นมาตรฐาน

(7-2)

เนื่องจากความถ่วงจำเพาะเป็นอัตราส่วนของความหนาแน่น ความถ่วงจำเพาะจึงไม่มีหน่วย ตัวอย่างเช่นความถ่วงจำเพาะของอลูมิเนียมคือ 2.7 นั่นหมายถึงอลูมิเนียมมีความหนาแน่นเป็น 2.7 เท่าของความหนาแน่นของน้ำนั่นเอง

UP