Tihedus

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

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

kus $m$ on aine mass ja $V$ 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:

$\frac{\rho -{\rho }_0}{{\rho }_0}=-\alpha (t-t_0)+\beta (p-p_0)$,

kus $\alpha$ on aine ruumpaisumistegur, $\beta$ on kokkusurutavustegur, $\rho$ on aine tihedus temperatuuril $t$ ja rõhul $p$ ning ${\rho }_0$ on aine tihedus temperatuuril $t_0$ ja rõhul $p_0$.

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:

• Alumiinium: 2700
• Betoon: 2200
• Graniit: 2600
• Hõbe: 10490
• Jää: 917 (madalal rõhul ja sulamistemperatuuri lähedal)
• Klaas: 2600
• Kork: 200
• Kuld: 19300
• Messing: 8500
• Parafiin: 900
• Plii: 11300
• Puit (puidu tihedused, mis sõltuvad oluliselt niiskussisaldusest, on antud 15% niiskusesisalduse (r15) juures):
  • Balsapuu: 130 (r15 = 170 )
  • Must eebenipuu: 1220 (r15 = 1320 )
  • Haab: (r15 = 490 )
  • Kadakas: 560 (r15 = 640 )
  • Kask: 640 (r15 = 650 )
  • Lepp: 550 (r15 = 530 )
  • Mänd: 490 (r15 = 520 )
  • Kuusk: (r15 = 470 )
  • Pöök: 800 (r15 = 730 )
  • Saar: 750 (r15 = 720 )
  • Seeder: 530
  • Tamm: 750 (r15 = 660 )
  • Vaher: 690
• Tellis: 1800
• Teras, raud: 7800
• Tina: 7300
• Tsink: 7100
• Vask: 8900

Vedelikud

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

• Bensiin: 700
• Elavhõbe: 13600
• Merevesi: 1030
• Nafta: 800
• Petrooleum: 800
• Piiritus: 790
• Trafoõli (20 °C juures): 950Mall:Lisa viide
• Vesi (4 °C juures): 1000

Gaasid

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

• Hapnik: 1,43
• Heelium: 0,18
• Lämmastik: 1,25
• Süsihappegaas: 1,98
• Vesinik: 0,09
• Õhk: 1,29
• Veeaur (100 °C juures): 0,59

Vaata ka

• Suhteline tihedus
• Keskmine tihedus
• Ruumtihedus

Allikad

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