Mật độ, hoặc chính xác hơn, mật độ khối lượng thể tích của một chất là khối lượng của nó trên một đơn vị khối lượng. Biểu tượng thường được sử dụng cho mật độ là ρ (chữ hoa Hy Lạp thấp hơn chữ rho), mặc dù chữ Latinh D cũng có thể được sử dụng. Về mặt toán học, mật độ được xác định bằng khối lượng chia cho thể tích
trong đó ρ là mật độ, m là khối lượng, và V là khối lượng. Trong một số trường hợp (ví dụ trong ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt của Hoa Kỳ), mật độ được xác định một cách lỏng lẻo là trọng lượng của nó trên một đơn vị thể tích, mặc dù điều này là không chính xác về mặt khoa học – số lượng này cụ thể hơn được gọi là trọng lượng cụ thể.
Đối với một chất tinh khiết, mật độ có cùng giá trị số với nồng độ khối lượng của nó. Các vật liệu khác nhau thường có mật độ khác nhau và mật độ có thể liên quan đến độ nổi, độ tinh khiết và đóng gói. Osmium và iridium là các yếu tố được biết đến nhiều nhất ở các điều kiện tiêu chuẩn cho nhiệt độ và áp suất nhưng một số hợp chất hóa học có thể đông hơn.
Để đơn giản hóa việc so sánh mật độ giữa các hệ thống các đơn vị khác nhau, đôi khi nó được thay thế bằng “mật độ tương đối” hoặc “trọng lực riêng”, tức là tỉ lệ mật độ của vật liệu so với vật liệu chuẩn, thường là nước. Do đó mật độ tương đối ít hơn một nghĩa là chất này trôi nổi trong nước.
Mật độ của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ và áp suất. Sự thay đổi này thường nhỏ đối với chất rắn và chất lỏng nhưng nhiều hơn đối với khí. Tăng áp lực lên một vật thể làm giảm thể tích vật thể và do đó làm tăng mật độ của nó. Tăng nhiệt độ của một chất (với một số ngoại lệ) làm giảm mật độ của nó bằng cách tăng thể tích của nó. Trong hầu hết các vật liệu, sưởi ấm đáy của chất lỏng dẫn đến sự đối lưu của nhiệt từ dưới lên trên, do sự giảm mật độ của chất lỏng nóng. Điều này làm cho nó tăng lên tương đối so với vật liệu không đun nóng dày đặc hơn.
Độ nghịch của mật độ của một chất đôi khi được gọi là khối lượng cụ thể, một thuật ngữ đôi khi được sử dụng trong nhiệt động lực học. Mật độ là một tài sản thâm canh làm tăng lượng chất không tăng mật độ của nó; thay vì nó làm tăng khối lượng của nó.
Lịch sử
Trong một câu chuyện có tiếng tăm nổi tiếng nhưng có lẽ là Archimedes đã được giao nhiệm vụ xác định xem các thợ kim hoàn của King Hiero có thể chế giễu vàng trong khi sản xuất một vòng hoa bằng vàng dành cho các vị thần và thay thế nó bằng một hợp kim khác rẻ hơn. Archimedes biết rằng vòng hoa có hình dạng bất thường có thể bị nghiền nát thành một khối lập phương mà khối lượng của nó có thể được tính toán dễ dàng và so với khối lượng; nhưng nhà vua không chấp nhận điều này. Archimedes được cho là đã tắm bồn ngâm và quan sát từ sự nổi lên của nước khi bước vào, ông có thể tính được khối lượng vòng hoa vàng thông qua sự dịch chuyển của nước. Khi phát hiện này, anh nhảy ra khỏi bồn tắm và chạy khỏa thân trên đường phố la lớn: “Eureka! Eureka!” (Εύρηκα! Greek “Tôi đã tìm thấy nó”). Kết quả là thuật ngữ “eureka” đã nhập từ thông dụng và được sử dụng ngày nay để chỉ ra khoảnh khắc giác ngộ.
Câu chuyện đầu tiên xuất hiện dưới dạng văn bản trong các cuốn sách kiến trúc của Vitruvius, hai thế kỷ sau khi nó được cho là đã diễn ra.Một số học giả đã nghi ngờ tính chính xác của câu chuyện này, và nói rằng trong số những thứ khác phương pháp này có thể yêu cầu các phép đo chính xác mà sẽ rất khó thực hiện vào thời điểm đó .
Từ phương trình mật độ (ρ = m / V), mật độ khối lượng có đơn vị khối lượng chia cho thể tích. Vì có nhiều đơn vị khối lượng và khối lượng bao phủ nhiều cường độ khác nhau nên có một số lượng lớn các đơn vị có mật độ khối lượng sử dụng. Đơn vị SI của kilôgam trên mét khối (kg / m3) và đơn vị cgs của gram trên một centymetric khối (g / cm3) có lẽ là các đơn vị sử dụng phổ biến nhất cho mật độ 1.000 kg / m3 bằng 1 g / cm3. (Các centimet khối có thể được luân phiên gọi là mililiter hoặc một cc.) Trong ngành công nghiệp, các đơn vị lớn hơn hoặc nhỏ khác của khối lượng và khối lượng thường thực tế hơn và đơn vị hải quân Hoa Kỳ có thể được sử dụng. Xem dưới đây để có danh sách một số đơn vị mật độ phổ biến nhất.