Πυκνότητα

Η πυκνότητα συνιστά φυσικό μέγεθος με το οποίο εκφράζεται η μάζα ενός υλικού ανά μονάδα όγκου. Συνήθως, συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα ρ ή με το λατινικό γράμμα d. Μονάδα μέτρησης της πυκνότητας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το $kg/m^3$ (χιλιόγραμμο ανά κυβικό μέτρο). Συχνά, χρησιμοποιείται και η μονάδα $g/c{m}^3$ (γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό). Ο βασικός μαθηματικός τύπος της πυκνότητας είναι ο λόγος της μάζας ενός υλικού, m, προς τον όγκο, V, που την περιέχει:

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

Η πυκνότητα συνιστά ένα εντατικό μέγεθος, καθώς εκφράζεται ως πηλίκο μεγεθών που εξαρτώνται από την ποσότητα του υλικού το οποίο αφορούν (εκτατικά μεγέθη). Συνεπώς, η πυκνότητα είναι χαρακτηριστικό μέγεθος του εκάστοτε υλικού και δεν εξαρτάται από την ποσότητά του. Για παράδειγμα, η πυκνότητα ενός σιδερένιου συνδετήρα είναι ίδια με την πυκνότητα μιας σιδερένιας ράβδου, δηλαδή ίση με 7880 $kg/m^3$ περίπου, καθώς το υλικό κατασκευής των δύο αντικειμένων είναι το ίδιο.

Προς απλοποίηση των συγκρίσεων πυκνότητας σε διαφορετικά συστήματα μονάδων, η πυκνότητα συχνά αντικαθίσταται από την αδιάστατη ποσότητα που είναι γνωστή ως «ειδικό βάρος». Πρόκειται για τον λόγο της πυκνότητας ενός υλικού προς την πυκνότητα ενός άλλου, πρότυπου υλικού, συνήθως του νερού. Έτσι, ένα υλικό με ειδικό βάρος μικρότερο του νερού (δηλαδή $<1$) επιπλέει εντός αυτού, ενώ ένα υλικό με ειδικό βάρος μεγαλύτερο του νερού (δηλαδή $>1$) βυθίζεται εντός του.

Τιμές πυκνότητας υλικών

Η πυκνότητα ενός υλικού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση, καθώς συνήθως οι δύο αυτοί παράγοντες συνδέονται με τον όγκο του υπό εξέταση υλικού και, συνεπώς, επηρεάζουν την πυκνότητά του. Η προκύπτουσα διακύμανση της πυκνότητας είναι συνήθως μικρή για τα στερεά και τα υγρά, αλλά πολύ μεγαλύτερη για τα αέρια. Για τον λόγο αυτό, οι ενδεικτικές τιμές πυκνότητας που δίνονται στους παρακάτω πίνακες αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης, είτε πρόκειται για τις λεγόμενες «κανονικές συνθήκες», ή για άλλες, αναγραφόμενες τιμές.

Διάφορα υλικά

Υλικό	ρ (kg/m3)	Παρατηρήσεις
Υδρογόνο	0,0898
Ήλιο	0,179
Αερογραφίτης	0,2
Μεταλλικό μικροπλέγμα	0,9
Αεροπήκτωμα	1,0
Ατμοσφαιρικός αέρας	1,2	Στο επίπεδο της θάλασσας
Εξαφθοριούχο βολφράμιο	12,4	Ένα από τα βαρύτερα γνωστά αέρια σε κανονικές συνθήκες
Υγρό υδρογόνο	70	Στους −255 °C περίπου
Πολυστυρένιο	75	Προσέγγιση
Φελλός	240	Προσέγγιση
Πεύκο	373
Λίθιο	535	Το λιγότερο πυκνό μέταλλο
Ξύλο	700	Τυπικό ξύλο, αποξηραμένο
Βελανιδιά	710
Κάλιο	860
Πάγος	916,7	Σε θερμοκρασία < 0 °C
Μαγειρικό λάδι	910–930
Νάτριο	970
Νερό (καθαρό)	1.000	Στους 4 °C, θερμοκρασία της μέγιστης πυκνότητάς του
Νερό (αλατωμένο)	1.030	Με περιεκτικότητα 3%
Υγρό οξυγόνο	1.141	Στους −219 °C περίπου
Νάιλον	1.150
Πλαστικό	1.175	Προσέγγιση για πολυπροπυλένιο και PVC
Γλυκερίνη	1.261
Τετραχλωραιθυλένιο	1.622
Άμμος	1.600	Μεταξύ του 1.600 και 2000
Μαγνήσιο	1.740
Βηρύλλιο	1.850
Σκυρόδεμα	2.400
Γυαλί	2.500
Πυρίτιο	2.330
Χαλαζίτης	2.600
Γρανίτης	2.700
Γνεύσιος	2.700
Αργίλιο	2.700
Ασβεστόλιθος	2.750	Συμπαγής
Βασάλτης	3.000
Διιωδομεθάνιο	3.325	Σε υγρή μορφή και σε θερμοκρασία δωματίου
Διαμάντι	3.500
Τιτάνιο	4.540
Σελήνιο	4.800
Βανάδιο	6.100
Αντιμόνιο	6.690
Ψευδάργυρος	7.000
Χρώμιο	7.200
Κασσίτερος	7.310
Μαγγάνιο	7.325	Προσέγγιση
Σίδηρος	7.870
Νιόβιο	8.570
Ορείχαλκος	8.600
Κάδμιο	8.650
Κοβάλτιο	8.900
Νικέλιο	8.900
Χαλκός	8.940
Βισμούθιο	9.750
Μολυβδαίνιο	10.220
Άργυρος	10.500
Μόλυβδος	11.342
Θόριο	11.720
Ρόδιο	12.410
Υδράργυρος	13.546
Ταντάλιο	16.600
Ουράνιο	18.800
Βολφράμιο	19.300
Χρυσός	19.320
Πλουτώνιο	19.840
Ρήνιο	21.020
Λευκόχρυσος	21.450
Ιρίδιο	22.420
Όσμιο	22.570	Πρόκειται για το πιο πυκνό στοιχείο
Σημειώσεις:

Νερό

Πυκνότητα του νερού σε υγρή μορφή και σε πίεση 1 atm

T (°C)	Πυκνότητα (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
Σημειώσεις:

Αέρας

Πυκνότητα του αέρα συναρτήσει της θερμοκρασίας του

Πυκνότητα αέρα σε πίεση 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

Άλλα υλικά σώματα

Σώμα	ρ (kg/m3)	Σημείωση
Γη	5.515	Μέση πυκνότητα
Εσωτερικό τμήμα του πυρήνα της Γης	13.000	Προσέγγιση
Πυρήνας του Ήλιου	33.000–160.000	Προσέγγιση
Λευκός νάνος	$2,1\cdot 10^9$	Προσέγγιση
Ατομικός πυρήνας	$2,3\cdot 10^{17}$	Δεν εξαρτάται έντονα από το μέγεθος του πυρήνα
Αστέρας νετρονίων	$3,7\cdot 10^{17}-5,9\cdot 10^{17}$

Δείτε επίσης

• Κατάλογος χημικών στοιχείων κατά ατομικό αριθμό
• Άνωση
• Κανονικές συνθήκες

Συναφής βιβλιογραφία

• Royal Society of Chemistry (2007), «Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry» (στα Αγγλικά), International Union of Pure and Applied Chemistry, Physical and Biophysical Chemistry Division. ISBN 978-0-85404-433-7.
• Πρότυπο:Cite journal
• Πρότυπο:Cite journal

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Διαδραστικά εκπαιδευτικά εργαλεία για την πυκνότητα, από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.
• Eφαρμογή «Αδράνεια και πυκνότητα», από το Φωτόδεντρο (διαδραστικά σχολικά βιβλία).
• Προσομοιωτικό εργαστήριο πυκνότητας, από τη διαδικτυακή βιβλιοθήκη εκπαιδευτικών προσομοιώσεων «Gizmo» (Αγγλικά)
• Εκπαιδευτική εφαρμογή για την πυκνότητα με προσομοίωση ψαρέματος, από το ίδρυμα διαδικτυακής εκπαίδευσης «CK-12» (Αγγλικά)

Πρότυπο:Authority control