WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-12-21T08:19:58Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:Artsy density column.png|mini|desno|150px|[[Menzura]] u kojoj se nalaze obojene [[tekućine]] različite gustoće.]]

'''Gustoća''' (oznaka: ''ρ'' – [[grčki]]: ro) je [[fizikalna veličina]] određena kao [[Dijeljenje|količnik]] [[masa|mase]] ''m'' i [[obujam|obujma]] ([[volumen]]a) ''V'' nekog [[Tijelo (fizika)|tijela]] ili [[Kemijska tvar|kemijske tvari]]:

:<math>\rho={m \over V}</math>

Ista jednakost vrijedi za prosječnu gustoću bilo kojeg [[materijal]]a u volumenu ''V'' koji sadrži masu ''m'', to jest opisuje kolika je masa neke tvari prosječno sadržana u jedinici volumena: što je ta masa veća, kaže se da je tijelo gušće. Iz toga slijedi da je [[mjerna jedinica]] za gustoću u [[SI]] sustavu [[kilogram po metru kubnom]] (kg/m3).

Ako se promatrani volumen razdijeli u sitnije dijelove, te na isti način izračuna njihova prosječna gustoća, mogu se dobiti različite vrijednosti, to jest neki dijelovi mogu biti gušći a neki rjeđi. Zato se ''prava'' gustoća računa kao ''gustoća u točki'', tako da se odredi granična vrijednost omjera mase i volumena za sve manji i manji dio tvari oko te točke, koja se zapisuje kao omjer [[Diferencijalne jednadžbe|diferencijala]] mase i volumena:

:<math>\rho={dm \over dV}</math>

Ako je gustoća tvari ili tijela jednaka u svakoj točki (to jest jednaka u svakom dijelu volumena) kaže se da je tvar ili tijelo [[homogenost|homogeno]] (u kontekstu razmatranja gustoće ili mase). Prava gustoća homogenog tijela jednaka je njegovoj prosječnoj gustoći, pa se može računati po prethodnoj, jednostavnijoj jednakosti. Tvari koje su čisti [[kemijski elementi]] ili spojevi homogene su u dijelu volumena koji se nalazi u istim uvjetima ([[tlak]], [[temperatura]] i drugo). Gustoća nije nepromjenjiva karakteristika neke tvari, već ovisi ponajprije o temperaturi, što vrijedi za sve tvari u svim [[agregatno stanje|agregatnim stanjima]]. Za [[plin]]ovito agregatno stanje gustoća jako ovisi i o [[tlak]]u koji vlada u tom plinu. U pravilu, gustoća svih tvari opada s porastom temperature. No, to neće biti slučaj ako je [[Toplinsko istezanje|toplinsko širenje tvari]] na neki način mehanički spriječeno; na primjer tada će se kod plinova povećati [[tlak]], a kod čvrstih tvari će se pojaviti [[naprezanje]]. Najpoznatije odstupanje od uobičajenog pada gustoće s porastom temperature je [[anomalija vode]].

Veličina usko povezana s gustoćom je [[specifični obujam]] ili [[specifični volumen]]. Veza specifičnog volumena s gustoćom je sljedeća:

:<math>v={1 \over \rho}</math>

[[datoteka:Archimedes water balance.gif|mini|desno|300px|[[Arhimed]]ov mogući način dokazivanja čistoće [[zlato|zlata]] u kruni.]]
[[Mjerna jedinica]] specifičnog volumena je metar kubni po kilogramu (m3/kg). Ova veličina nam govori koliki volumen zauzima jedinica mase neke tvari. Baratanje specifičnim volumenom je od naročite važnosti u [[termodinamika|termodinamici]].

[[Osmij]] je najgušći od svih elemenata kod [[Standardni tlak i temperatura|standardnog tlaka i temperature]]; gustoća iznosi 22 610 kg/m3. Najmanja poznata gustoća je gustoća [[Međuzvjezdana tvar|međuzvjezdanoga prostora]], koja iznosi od 10−25 do 10−15 kg/m3, gustoća [[Zemljina atmosfera|Zemljine atmosfere]] na razini mora je oko 1,2 kg/m3, na temperaturi 0 °C i [[tlak]]u 101 325 [[Pa]], gustoća je [[voda|vodenog]] [[led]]a 916,7 kg/m3, [[voda|vode]] 1 000 kg/m3, slane vode 1 030 kg/m3, [[silicij]]a 2 330 kg/m3, [[aluminij]]a 2 700 kg/m3, [[željezo|željeza]] 7 870 kg/m3, [[živa|žive]] 13 546 kg/m3, [[zlato|zlata]] 19 320 kg/m3, gustoća je [[Sunčeva jezgra|Sunčeve jezgre]] 150 000 kg/m3 a [[Atomska jezgra|atomske jezgre]] 2,3 × 1017 kg/m3. <ref> '''gustoća''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=23854] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>

==Povijest==
Postoji anegdota (prema [[Vitruvije|Vitruviju]]) koja govori kako je [[Arhimed]] otkrio da [[zlato|zlatna]] [[kruna]], napravljena za kralja Hierona ll., nije od čistog zlata.<ref> [http://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/9*.html] "Vitruvius on Architecture, Book IX, paragraphs 9-12, translated into English and [http://penelope.uchicago.edu/Thayer/L/Roman/Texts/Vitruvius/9*.html] in the original Latin.</ref> Kada je zlatna kruna u obliku [[lovor|lovorovog]] [[vijenac|vijenca]] napravljena, od Arhimeda se zatražilo da utvrdi je li kruna od čistog zlata ili je nečasni zlatar umiješao i [[srebro]].<ref> [http://www-personal.umich.edu/~lpt/archimedes.htm] "Archimedes, A Gold Thief and Buoyancy" Larry "Harris" Taylor, Ph.D.</ref> Pri tom nije smio oštetiti krunu. Problem je bio kako odrediti obujam krune pomoću kojeg bi se uz poznatu masu, odredila gustoća zlata. Rješenje je došlo za vrijeme kupanja. Primijetio je da se ulaskom u kadu podigao nivo [[voda|vode]]. Shvatio je da je to način kojim bi se mogao izračunati obujam krune. Djeljenjem mase krune sa njenim obujmom izračunala bi se gustoća [[Kovine|metala]] u kruni. Manja gustoća od gustoće zlata značilo bi da je zlatu dodano srebro. Našavši rješenje problema, bio je toliko uzbuđen da je, zaboravivši se obući, istrčao iz kade na ulicu, vičući ''Eureka!'' ([[Gramatika grčkoga jezika|grč.]] "εὕρηκα!",) – ''Našao sam!''.

Zbog malog obujma zlatne krune praktično bi bilo teško izmjeriti porast nivoa istisnute vode u posudi. Ali princip [[Hidrostatički tlak|hidrostatskog tlaka]], danas poznat kao [[Arhimedov zakon]] i opisan u njegovoj raspravi ''O plutajućim tijelima'', mogao je poslužiti u rješavanju ovog problema. Po njemu, masa istisnute tekućine proporcionalna je njenom obujmu. Znači ako dva tijela iste mase, a različitog obujma, uronimo u tekućinu tijelo većeg obujma istiskuje više tekućine, trpi veći [[uzgon]] i postaje lakše od tijela manjeg obujma. Ovim je dokazano da tijelo većeg obujma (zlatna kruna) ima manju gustoću (dodatak srebra). <ref>[http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/305/5688/1219e] "The first Eureka moment", Science, 2004.</ref><ref> [http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=5F1935E9-E7F2-99DF-3F1D1235AF1D2CD1] "Fact or Fiction?: Archimedes Coined the Term "Eureka!" in the Bath", Scientific American, 2006.</ref>

== Mijenjanje gustoće pri zagrijavanju ==
Kako se zagrijavanjem obujam tijela povećava, to se njegova gustoća smanjuje. Označimo li gustoću nekog tijela pri 0 [[°C]] sa ''ρ0'' i obujam sa ''V0'', a gustoću pri bilo kojoj temperaturi ''t'' sa ''ρ'', to je:

:<math> \rho = \rho_0 \cdot (1 + \alpha_V \cdot t) </math>

gdje je: ''αV'' – [[Toplinsko istezanje|obujamski ili volumni koeficijent toplinskog istezanja]]. <ref> Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>

==Gustoća vode (kod 1 [[Standardna atmosfera|atm]])==

{| class="wikitable" style="text-align:center; margin-left:auto; margin-right:auto;"
|-
! '''Temperatura''' (°C) !! '''Gustoća''' (kg/m3)
|-
|100||958,4
|-
|80||971,8
|-
|60||983,2
|-
|40||992,2
|-
|30||995,650
|-
|25||997,048
|-
|22||997,774
|-
|20||998,207
|-
|15||999,103
|-
|10||999,703
|-
|4||999,972
|-
|0||999,839
|-
|−10||998,117
|-
|−20||993,547
|-
|−30||983,854
|-
|colspan="2"| Vrijednosti ispod 0 °C se odnose na [[Pothlađenje|pothlađenu]] vodu.
|}

==Gustoća zraka kod 1 [[Standardna atmosfera|atm]]==
{{glavni|Gustoća zraka}}
{| class="wikitable" style="text-align:center; margin-left:auto; margin-right:auto;"
|''T'' u [[Celzijev stupanj|°C]]
| -25
| -20
| -15
| -10
| -5
| 0
| 5
| 10
| 15
| 20
| 25
| 30
| 35
|-
|''ρ'' u kg/m3
|1,423
|1,395
|1,368
|1,342
|1,316
|1,293
|1,269
|1,247
|1,225
|1,204
|1,184
|1,164
|1,146
|}
[[Datoteka:Air density vs temperature.svg|mini|upright=1.4|Odnos gustoće zraka i temperature|središte]]

{{Clear}}

==Gustoće različitih materijala==

{| class="wikitable" style="text-align:center; margin-left:auto; margin-right:auto; maximum-width:80%;"
|-
! Materijal !! ''ρ'' u kg/m3
|-
| Međuzvijezdana materija || 10−25 − 10−15   (a)
|-
| [[Zemljina atmosfera]] || 1,2 (b)
|-
| [[Aerogel]] || 1 − 2
|-
| Ekspandirani [[polistiren]]<ref> [http://www.madsci.org/posts/archives/mar2000/954534602.Ph.r.html] "Re: which is more bouyant styrofoam or cork", publisher=Madsci.org, 2010.</ref> (''stiropor'') || 30 − 120
|-
| [[Pluto]] || 220 − 260
|-
| [[Kalij]]<ref> "CRC Press Handbook of tables for Applied Engineering Science", 2nd Edition, 1976, Table 1-59</ref> || 860 (c)
|-
| [[Natrij]] || 970 (c)
|-
| [[Led]] || 917 
|-
| [[Voda]] (slatka) || 1000 (c)
|-
| [[Voda]] (slana) || 1030
|-
| [[Plastika|Plastike]] || 850 − 1400 (d)
|-
| [[Magnezij]] || 1740 (c)
|-
| [[Berilij]] || 1850 (c)
|-
| [[Glicerol]]<ref> [http://physics.nist.gov/cgi-bin/Star/compos.pl?matno=174] "Glycerol composition" at physics.nist.gov</ref> || 1261
|-
| [[Silicij]] || 2330 (c)
|-
| [[Aluminij]] || 2700 (c)
|-
| [[Titanij]] || 4540 (c)
|-
| [[Selenij]] || 4800 (c)
|-
| [[Zemlja]] (srednja gustoća) || 5515
|-
| [[Vanadij]] || 6100 (c)
|-
| [[Antimon]] || 6690 (c)
|-
| [[Cink]] || 7000 (c)
|-
| [[Krom]] || 7200 (c)
|-
| [[Mangan]] || 7210 − 7440 (c)
|-
| [[Kositar]] || 7310 (c)
|-
| [[Željezo]] || 7870 (c)
|-
| [[Niobij]] || 8570 (c)
|-
| [[Kadmij]] || 8650 (c)
|-
| [[Kobalt]] || 8900 (c)
|-
| [[Nikal]] || 8900 (c)
|-
| [[Bakar (element)|Bakar]] || 8920 − 8960 (c)
|-
| [[Bizmut]] || 9750 (c)
|-
| [[Molibden]] || 10220 (c)
|-
| [[Srebro]] || 10500 (c)
|-
| [[Olovo]] || 11340 (c)
|-
| [[Torij]] || 11700 (c)
|-
| [[Rodij]] || 12410 (c)
|-
| [[Zemljina jezgra]] || ~13000
|-
| [[Živa]] || 13546 (c)
|-
| [[Tantal]] || 16600 (c)
|-
| [[Uranij]] || 18800 (c)
|-
| [[Volfram]] || 19300 (c)
|-
| [[Zlato]] || 19320 (c)
|-
| [[Plutonij]] || 19840 (c)
|-
| [[Platina]] || 21450 (c)
|-
| [[Iridij]] || 22420 (c)
|-
| [[Osmij]] || 22570 (c)
|-
| [[Sunčeva jezgra]] || ~150000
|-
| Zvijezda [[bijeli patuljak ]]<ref> [http://www.astronomy.ohio-state.edu/~jaj/Ast162/lectures/notesWL22.pdf] "Extreme Stars: White Dwarfs & Neutron Stars", Jennifer Johnson, Astronomy 162, Ohio State University, 2007.</ref> || 1 × 109
|-
| [[Atomska jezgra]]<ref> [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/Nuclear/nucuni.html] "Nuclear Size and Density", HyperPhysics, Georgia State University, 2009.</ref> || 2,3 × 1017 (e)
|-
| [[Neutronska zvijezda]] || 8,4 × 1016 − 1 × 1018
|-
| [[Crna rupa]] || 4 × 1017 (f)
|-
|colspan="2" style="font-size:80%; text-align:left;"|(a) Pretpostavka 90% H, 10% He; promjenjiva T (b) Na [[Razina mora|razini mora]] (c) Pri [[Standardni tlak i temperatura|standardnom tlaku i temperaturi]] (d) Za [[polipropilen]] i [[polietilentereftalat]]/[[polivinil klorid]] (e) Ne ovisi jako o veličini jezgre (f) Srednja gustoća unutar [[Schwarzschildov polumjer|Schwarzschildovog polumjera]] [[crna rupa|crne rupe]] veličine [[Zemlja|Zemlje]] (teoretski)
|}

{{-}}

== Izvori ==
{{izvori|3}}

[[Kategorija:Fizikalne veličine]]
[[Kategorija:Klasična mehanika]]
[[Kategorija:Fizikalna svojstva]]

Gustoća - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica