Qu’est-ce que la densité – Physique – Définition

Quelle est la densité. En mots, la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance. Génie thermique

Quelle est la densité

Densité - Gaz - Liquide - Solide
Densité typique de diverses substances à la pression atmosphérique.

La densité est définie comme la masse par unité de volume . C’est une propriété intensive , définie mathématiquement comme une masse divisée par un volume:

ρ = m / V

En mots, la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance. L’unité SI standard est le kilogramme par mètre cube ( kg / m 3 ). L’unité standard anglaise est la masse en livres par pied cube ( lbm / ft 3 ). La densité (ρ) d’une substance est l’inverse de son volume spécifique (ν).

ρ = m / V = ​​1 / ρ

Le volume spécifique est une variable intensive , alors que le volume est une variable extensive. L’unité standard pour le volume spécifique dans le système SI est le mètre cube par kilogramme (m 3 / kg). L’unité standard dans le système anglais est la masse en pieds cubes par livre (ft 3 / lbm).

Matériaux les plus denses de la Terre

Étant donné que les nucléons ( protons et neutrons ) constituent la majeure partie de la masse des atomes ordinaires, la densité de la matière normale a tendance à être limitée par la façon dont nous pouvons emballer ces nucléons et dépend de la structure atomique interne d’une substance. Le matériau le plus dense trouvé sur terre est l’ osmium métallique , mais sa densité pâlit par rapport aux densités d’objets astronomiques exotiques tels que les étoiles naines blanches et les étoiles à neutrons .

Liste des matériaux les plus denses:

  1. Osmium – 22,6 x 10 3 kg / m 3
  2. Iridium – 22,4 x 10 3 kg / m 3
  3. Platine – 21,5 x 10 3 kg / m 3
  4. Rhénium – 21,0 x 10 3 kg / m 3
  5. Plutonium – 19,8 x 10 3 kg / m 3
  6. Or – 19,3 x 10 3 kg / m 3
  7. Tungstène – 19,3 x 10 3 kg / m 3
  8. Uranium – 18,8 x 10 3 kg / m 3
  9. Tantale – 16,6 x 10 3 kg / m 3
  10. Mercure – 13,6 x 10 3 kg / m 3
  11. Rhodium – 12,4 x 10 3 kg / m 3
  12. Thorium – 11,7 x 10 3 kg / m 3
  13. Plomb – 11,3 x 10 3 kg / m 3
  14. Argent – 10,5 x 10 3 kg / m 3

Il faut noter que le plutonium est un isotope créé par l’ homme et est créé à partir d’ uranium dans les réacteurs nucléaires . Mais, en fait, les scientifiques ont trouvé des traces de plutonium naturel.

Si nous incluons les éléments créés par l’homme, le plus dense jusqu’à présent est le potassium . Le potassium est un élément chimique avec le symbole Hs et le numéro atomique 108. C’est un élément synthétique (d’abord synthétisé à Hasse en Allemagne) et radioactif. L’isotope le plus stable connu, 269 Hs , a une demi-vie d’environ 9,7 secondes. Sa densité est estimée à 40,7 x 10 3 kg / m 3 . La densité du potassium résulte de son poids atomique élevé et de la diminution significative des rayons ioniques des éléments de la série des lanthanides, connue sous le nom de contraction des lanthanides et des actinides .

La densité du Hassium est suivie du Meitnerium (élément 109, du nom de la physicienne Lise Meitner), qui a une densité estimée à 37,4 x 10 3 kg / m 3 .

Densité de divers matériaux – Exemples

  • Densité de l’eau – Volume spécifique
  • Densité d’eau lourde
  • Densité de vapeur
  • Densité de l’acier
  • Densité de zirconium
  • Densité d’uranium

Densité de matière nucléaire

La densité nucléaire est la densité du noyau d’un atome. C’est le rapport de la masse par unité de volume à l’intérieur du noyau. Étant donné que le noyau atomique porte la majeure partie de la masse de l’atome et que le noyau atomique est très petit par rapport à l’atome entier, la densité nucléaire est très élevée.

La densité nucléaire d’un noyau typique peut être approximativement calculée à partir de la taille du noyau et de sa masse. Les rayons nucléaires typiques sont de l’ordre de 10 à 14 m . En supposant une forme sphérique, les rayons nucléaires peuvent être calculés selon la formule suivante:

r = r 0 . A 1/3

où r 0 = 1,2 x 10-15 m = 1,2 fm

Par exemple, l’uranium naturel se compose principalement de l’isotope 238 U (99,28%), donc la masse atomique de l’uranium est proche de la masse atomique de l’ isotope 238 U (238.03u). Son rayon de ce noyau sera:

r = r 0 . A 1/3 = 7,44 fm.

En supposant qu’il soit sphérique, son volume sera:

V = 4πr 3 /3 = 1,73 x 10 -42 m 3 .

La définition habituelle de la densité nucléaire donne pour sa densité:

ρ noyau = m / V = ​​238 x 1,66 x 10 -27 / (1,73 x 10 -42 ) = 2,3 x 10 17 kg / m 3 .

Ainsi, la densité des matières nucléaires est plus de 2,10 14 fois supérieure à celle de l’eau. C’est une immense densité. Le terme descriptif densité nucléaire est également appliqué aux situations où des densités similaires se produisent, comme dans les étoiles à neutrons. De telles densités immenses se retrouvent également dans les étoiles à neutrons.

 

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