밀도

밀도는 물질의 중요한 특성으로, 물체가 유체 속에서 가라앉는지 뜨는지 결정하는 데 중요합니다. SI 단위는 kg/m³이고, cgs 단위는 g/cm³입니다. 물체의 밀도는 그 구성을 식별하는 데 도움이 되며 물질의 위상과 하부 구조에 대한 정보도 드러냅니다. 액체와 고체의 밀도는 대략 비슷하며, 이는 원자가 밀접하게 접촉되어 있다는 사실과 일치합니다. 그러나 기체는 원자가 많은 양의 빈 공간으로 분리되어 있기 때문에 액체나 고체보다 밀도가 훨씬 낮습니다.

물질의 밀도는 부피 전체에서 반드시 일정하지는 않습니다. 물질 전체에서 밀도가 일정하면 이를 균질한 물질이라고 합니다. 균질한 물질의 예로는 밀도가 전체적으로 일정한 고체 철 막대가 있습니다. 따라서 철 막대 샘플의 밀도는 평균 밀도와 같습니다. 물질의 밀도가 일정하지 않으면 이질적인 물질이라고 합니다. 스위스 치즈 덩어리는 고체 치즈와 가스로 채워진 공극을 모두 포함하는 이질적인 재료의 예입니다. 이종 재료 내 특정 위치의 밀도를 국부 밀도라고 하며 위치의 함수로 표시됩니다. 기체는 자유롭게 팽창하고 수축하므로 밀도는 온도에 따라 상당히 달라지지만, 액체의 밀도는 온도에 따라 거의 변하지 않습니다. 따라서 액체의 밀도는 평균 밀도와 동일한 밀도로 상수로 취급되는 경우가 많습니다.

밀도는 치수 속성입니다. 따라서 두 물질의 밀도를 비교할 때는 단위를 고려해야 합니다. 이러한 이유로 밀도를 비교하는 데 비중이라는 보다 편리하고 무차원적인 양이 자주 사용됩니다. 비중은 4.0°C 및 1기압(1000kg/m³)에서의 물 밀도에 대한 물질의 밀도의 비율로 정의됩니다. 물의 밀도는 원래 킬로그램을 정의하는 데 사용된 1g/cm³이기 때문에 비교에서는 물을 사용합니다. 비중은 무차원이기 때문에 밀도 단위에 대해 걱정할 필요 없이 재료를 쉽게 비교할 수 있습니다.

이 텍스트는 Openstax, 대학 물리학 1권, 섹션 14.1: 유체, 밀도 및 압력.