Sisältö
Tiheys, esineen paino jaettuna sen tilavuudella, on kaiken aineen ominaisuus, mukaan lukien kiinteät aineet, nesteet ja kaasut. Kohteen tiheyden arvo riippuu siitä, mistä se on tehty, sekä sen lämpötilasta; esimerkiksi lyijypainot ovat tiheämpiä kuin höyhenet ja kylmä ilma on tiheämpää kuin kuuma ilma. Koska tutkijat käyttävät sitä niin usein, tiheydellä on oma matemaattinen symboli, kreikkalainen kirjain rho, joka muistuttaa pieniä kirjaimia p.
Luontainen omaisuus
Tiheys on jokaisen aineen luontainen ominaisuus, eli kaikkien rautaesineiden tiheys on sama riippumatta siitä, kuinka suuret ne ovat tai minkä muotoisia ne ovat. Tämä mahdollistaa tuntemattoman materiaalin tunnistamisen määrittämällä sen tiheys ja vertaamalla sitä sitten tunnettujen aineiden ja niiden tiheysluetteloon.
Eureka-hetki
Kreikkalaiselle filosofille Archimedesille annettiin vaikea tehtävä selvittää onko kuningas Hieron kultaseppä varastamassa kultaa ja korvata se halvemmalla metallilla arvokkaassa esineessä. Archimedes tajusi kylpyä ottaessaan, että hän pystyi määrittämään epäillyn esineen tilavuuden sen siirretyn vesimäärän perusteella. Sitten jakamalla paino tilavuudella ja vertaamalla tuloksena saatua tiheyttä kullan tiheyteen, hän voisi määrittää, onko esine kultaa vai halvempaa korvaavaa. Legendan mukaan ajatus oli niin innoissaan Archimedes, että hän juoksi kaupungin läpi huutaen ”Eureka!”, Kreikkalainen sana, joka tarkoittaa ”Olen löytänyt sen”.
Muutokset tiheydessä
Kohteen paineen tai lämpötilan muuttaminen muuttaa yleensä sen tiheyttä. Lämpötilan laskiessa aineen molekyylien liike hidastuu; hidastuessaan ne tarvitsevat vähemmän tilaa, mikä johtaa tiheyden lisääntymiseen. Päinvastoin, lämpötilan nousu johtaa yleensä tiheyden pienenemiseen. Lämpötilasäännöstä on poikkeuksia: Esimerkiksi vesi paisuu hieman, kun se jäätyy, joten jää on vähemmän tiheää kuin nestemäinen vesi. Jää kelluu vedessä, koska jään tiheys on pienempi.
Kelluva ja uppoava
Suhteellinen tiheys määrää, kelluuko esine nesteessä; esimerkiksi puun oksa kelluu joella, jos puu on vähemmän tiheää kuin vesi. Toisaalta raudan tykkipallo uppoaa veteen, koska sen tiheys on suurempi kuin vesi. Muista, että esineen koko tiheydellä on tärkeä rooli kelluessa ja uppoutuessa. Esimerkiksi rautalaiva kelluu meressä, koska vaikka rauta on tiheämpää kuin vesi, suurin osa aluksen sisätiloista on täytetty ilmalla, mikä vähentää aluksen tiheyttä kokonaisuudessaan. Jos alus olisi vankka rautaosa, se uppoaisi kuin kivi.
Toimia
Tiheysmittauksia käytetään, kun paino ja painon jakautuminen ovat tärkeitä. Tähän voi kuulua alusten, rakennusten, lentokoneiden ja muiden kuljetusmuotojen rakentaminen. Tiheysmittaukset ovat hyödyllisiä myös määritettäessä, kuinka paljon voimaa tarvitaan nesteen siirtämiseen putkistojen tai letkujen läpi.