Langbahn Team – Weltmeisterschaft

Massefylde

Candyfloss har en lav massefylde: lav masse og stort rumfang.
Osmium har en høj massefylde på cirka 22,57 g/cm3 og er dermed det tætteste kendte grundstof.
Neutronstjernen RX J185635-3754, passage ved tre forskellige datoer (kilde: NASA/STScI). Stjernen er kun 200 lysår fra jorden. Neutronstjerner anses for at have massefylder på mellem 8×1013 og 2×1015 g/cm3.

Massefylde er forholdet mellem et stofs masse og dets rumfang. Massefylde er altså masse per rumfang. En liter vand har større tæthed end en liter luft og dermed større massefylde. Massefylde omtales også som densitet eller massetæthed. Vægtfylde er en ældre betegnelse, som dog stadig er i almindelig brug uden for fagkredse, og rumvægt anvendes udelukkende som kornmål. Massefylde betegnes med det græske bogstav (rho).

Massefylden er både temperatur- og trykafhængig.[1] Trykafhængigheden er typisk ret lille for faste stoffer og væsker, og langt mere udtalt for gasser. De fleste stoffers massefylde falder typisk, når temperaturen stiger, da stoffer typisk udvider sig ved opvarmning og trækker sig sammen ved afkøling, uden at massen ændres (for vand gælder dette dog kun for temperaturer over ca. 4 °C). Tilsvarende stiger massefylden typisk, når trykket stiger.[1] For gassers vedkommende gælder, at ideale gassers volumen er eksakt proportional med produktet af tryk og temperatur, og for andre gasser tilnærmelsesvis.[1] Da et stofs massefylde altså afhænger af temperatur og tryk, bør man derfor også altid angive, ved hvilken temperatur og hvilket tryk, en given massefylde er målt.

Tidligere benyttede man et aræometer til at måle massefylden.

Beregning

Rumfang kaldes også volumen og måles i liter, kubikmeter eller en anden enhed til måling af rumfang.

Masse måles i gram, kilogram eller en anden enheder til at måle masse.

For at beregne massefylden benyttes følgende formel:

  • Rumfang/volumen betegnes som V
  • Masse betegnes som m
  • Massefylde betegnes som

Ved større mængder angives massefylden typisk i kg/m3, og ved mindre mængder i g/cm3; 1000 kg/m3 svarer til 1 g/cm3.

Arkimedes

Der er blandet sølv i kongekronen (til venstre). Det kan ikke ses ved vejning, men i vandet får kongekronen større opdrift, fordi den fylder mere end den rene klump guld (til højre)

Hvis et stofs massefylde er mindre end en væskes massefylde, kan stoffet flyde på væskeoverfladen. Hvis stoffet har en større massefylde, synker det ned i bunden af væsken. Der ses bort fra væskens overfladespænding. Denne opdrift kaldes Arkimedes' princip efter den græske matematiker og fysiker Arkimedes.

Arkimedes skulle finde ud af, hvor meget guld der var i kong Hieron 2's kongekrone. Kongen mistænkte guldsmeden for at snyde ved at kun benytte halvdelen af det guld, han havde fået af kongen, og bruge sølv for resten. Hvis man kunne bestemme densiteten, ville det være muligt at afgøre, om der var sølv i kongekronen, fordi sølv er lettere end guld. Imidlertid kan massefylden ikke alene findes ved vejning. Man er nødt til også at kende rumfanget. Historien fortæller, at Arkimedes fandt løsningen, mens han var i bad. Hvis han sænkede kongekronen ned i badekarret, skulle mængden af vand stige. Rumfanget af kongekronen ville da være lig med rumfanget af stigningen. Således ville han kunne beregne massefylden af kongekronen som vægten divideret med rumfanget. Da sølv har en mindre massefylde end guld, lykkedes det Arkimedes at vise, at guldsmeden havde snydt kongen.

En anden måde at gøre det på er at balancere kongekronen og rent guld på en vægt. Ved nedsænkning i vand vil der være en større opdrift på kongekronen, hvis der er blandet sølv i (se billedet). Denne erkendelse førte til formuleringen af Arkimedes' lov: Når et legeme sænkes ned i vandet, taber det lige så meget i vægt, som den fortrængte væske vejer (Arkimedes' lov, formuleret omkring 250 f.kr.).

Forskellige stoffers massefylde og ydergrænser

Sorteret efter stoftype og dernæst massefylde:

Stof fase ved 101,325 kPa (=1 atm), 20 °C massefylde (x1.000 kg/m³, kg/dm³, kg/liter eller g/cm³)
Grundstoffer - faste metaller
Osmium-192 (en af de højeste massefylder) fast > 22,65
Iridium (en af de højeste massefylder) fast 22,65
Osmium (en af de højeste massefylder) fast 22,61
Platin fast 21,45
Guld fast 19,3
Wolfram fast 19,25
Uran fast 18,7
Bly fast 11,34
Sølv fast 10,5
Kobber fast 8,933[2]
Jern (rent) fast 7,88
Tin fast 7,30
Zink fast 7,13
Titan fast 4,49
Aluminium fast 2,7
Magnesium/Magnium fast 1,74
Calcium fast 1,55
Lithium (laveste massefylde) fast 0,53 (ville flyde i vand, men vil reagere voldsomt)
Metallegeringer
Amalgam fast 11,6
Bronze fast 8,8–8,9
Nysølv fast ca. 8,7
Messing fast 8,4–8,7
Rustfrit stål 18Cr-8Ni fast 8,03
Stål fast 7,750–8,050[3]
Støbejern fast 7,6
Aluminiumsbronze fast 7,45
Faste grundstoffer - ikke-metaller
Diamant (krystallint kulstof) fast 3,52
Silicium fast 2,33
Grafit (kulstof) fast 2,2–2,26
Amorft kulstof fast 2,0
Svovl fast 2,0
Faste massive ikke-grundstoffer - ikke-metaller
Tandemalje fast 2,97
Granit fast 1,74–2,98 typisk 2,75
Basalt fast (0,7)2,7–3,3[4]
Kvarts fast 2,65
Fedtsten fast 2,5–2,8
Glas DIN 60001: GL fast 2,4–2,8
Beton fast 1,75–2,4 typisk 2,3
Bordsalt fast 2,2
Tand (dental) fast 2,14
Polystyren fast 0,96–1,04
is (vand) fast t<0 °C 0,917
Paraffin fast 0,9
Faste ikke-massive porøse ikke-grundstoffer - ikke-metaller (luftholdige)
Marmor (Kalk) CaCO3 fast, porøs 2,7–2,79
Ler fast, porøs 2,7
Kalksten (Kalk) CaCO3 fast, porøs 1,76–2,62
Gips CaSO4·2H2O fast, porøs 2,31–2,33
Sandsten fast, porøs 2,12–2,28
Porcelæn (dental) fast, porøs ca. 2
Teglsten tegl fast, porøs 1,8 netto(?)
Mursten brændt ler, porøs 1,2–1,8 (tørt)
Pimpsten fast, porøs 1,0–1,4 (tørt)
Letbeton (=gasbeton iflg. Databogen s. 148) fast, porøs 0,78–1,25 (tørt)
Gasbeton (=letbeton iflg. Databogen s. 148) fast, porøs 0,55 - 0,7 iflg. Databogen s. 148 under "Byggematerialer"
Letklinkerblokke[5] brændt ler, fast, porøs 0,6
Alulight AlSi12 fast, porøs 0,33
Mineraluld fast, porøs 0,10-0,15
Glasuld fast, porøs 0,01-0,15
Stenuld fast, porøs 0,08
Flamingo, styropor (opskummet polystyren) fast, porøs 0,01–0,045
Polyurethan skum PUR skum fast, porøs 0,03-0,12 opskummet (30-120 gr/liter); anden kilde 0,4–1,2 (uopskummmet?)[6]
Candyfloss fast, porøs 0,018
Aerogel (bedste elektriske-, lyd- og varmeisolatorer) fast, porøs, nanoporer fra 0,003 (2–3 gange luft)–0,6
Aerografit[7] fast, porøs, nanoporer 0,00018
Flydende grundstoffer
Kviksølv flydende 13,6
Brom flydende 3,12
Flydende ikke-grundstoffer
Glycerin flydende 1,26
Saltvand flydende 1,26, fra Det Døde Hav med 31,5% havsalt
Tungt vand flydende 1,103
Mælk flydende ca. 1,03
Saltvand flydende 1,024, gennemsnit i verdenshavet
Vand flydende 1,000 (ved 3,8 grader)
Benzol flydende 0,88
Olie flydende 0,8
Etanol (sprit) flydende 0,789
Benzin flydende 0,71-0,77
Luftformige grundstoffer
Radon (højeste gasmassefylde) gas 0,00973
Xenon gas 0,00588
Klor gas 0,00321
Argon gas 0,00178
Fluor gas 0,0017
Ilt/oxygen gas 0,00143
Kvælstof/nitrogen gas 0,00125
Neon gas 0,000901
Helium-4 gas 0,0001787
Helium-3 (sjældent) gas 0,00013456
Brint/hydrogen (laveste gasmassefylde) gas 0,00009
Luftformige ikke-grundstoffer
Svovldioxid gas 0,00293
Kuldioxid (CO2) gas 0,00198
Atmosfærisk luft gas 0,00129
Acetylen gas 0,00117
Ammoniak gas 0,00077
Biologiske emner
Den menneskelige krop 1,04

Se også

Amedeo Avogadro

Kilder, referencer og eksterne henvisninger

  • B. Østergaard Pedersen, Fysik og Kemi leksikon : Håndbog i naturlære (1988) Odense : Skandinavisk bogforlag , ISBN 87-7501-109-3
  1. ^ a b c Lars Nielsen. "densitet (massefylde) - Måleenhed og formler - lex.dk". Den Store Danske. Hentet 2023-06-17.{{cite web}}: CS1-vedligeholdelse: url-status (link)
  2. ^ Databog fysik kemi, side 18 i "Fysiske konstanter for grundstoffer", E.S. Andersen et al, F&K forlaget, ISBN 87-87229-32-3
  3. ^ https://www.toppr.com/guides/physics/fundamentals/density-of-steel-how-to-calculate-the-density-of-metal/
  4. ^ britannica.com: bulk density: basalt, granite, sandstone
  5. ^ "fc-beton.dk: [[Leca]]". Arkiveret fra originalen 26. februar 2005. Hentet 16. juli 2005.
  6. ^ Plast Center Danmark: Polyurethan PUR Arkiveret 5. juni 2008 hos Wayback Machine  (Webside ikke længere tilgængelig)
  7. ^ Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel (2012, July 17). World record: Lightest material in the world produced. ScienceDaily Citat: "...Aerographite features both: an excellent compression and tension load. It is able to be compressed up to 95 percent and be pulled back to its original form without any damage, says professor Rainer Adelung of Kiel University...Due to its unique material characteristics, Aerographite could fit onto the electrodes of Li-ion batteries..."