Ποια είναι η σύνδεση μεταξύ ειδικού βάρους και πυκνότητας;

Το ειδικό βάρος και η πυκνότητα σχετίζονται με το ότι το ειδικό βάρος είναι μια αναλογία που βασίζεται σε μια τυπική πυκνότητα που χρησιμοποιείται στην επιστήμη, με το νερό ως βασική πυκνότητα για υγρά και στερεά και τον αέρα ή το αέριο υδρογόνο ως πυκνότητα βάσης για τα αέρια. Η πυκνότητα είναι η μέση πυκνότητα μιας ουσίας, μετρούμενη συνήθως ως λίβρες ανά κυβικό πόδι (lbs/ft3) ή κιλά ανά κυβικό μέτρο (kg/m3). Η διαίρεση της πυκνότητας μιας γνωστής ουσίας με την πυκνότητα αναφοράς του νερού καθορίζει το ειδικό της βάρος.

Ένα παράδειγμα της σχέσης μεταξύ ειδικού βάρους και πυκνότητας με στερεά μπορεί να αποδειχθεί εξετάζοντας την ποιότητα ενός στοιχείου όπως ο χρυσός. Ο καθαρός χρυσός έχει ειδικό βάρος 19.33 και στερεή πυκνότητα σε θερμοκρασία δωματίου 68° Φαρενάιτ (20° Κελσίου) 19.30 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (g/cm3). Ο λόγος που αυτοί οι αριθμοί φαίνονται τόσο όμοιοι οφείλεται στο σημείο αναφοράς του νερού στον υπολογισμό του ειδικού βάρους, με την πυκνότητα του νερού σε θερμοκρασία δωματίου να είναι πολύ κοντά στο 1 g/cm3. Στην πραγματικότητα, η πυκνότητα του νερού είναι 0.99823 g/cm3, που έχει ως αποτέλεσμα ελαφρώς διαφορετικούς αριθμούς σε ειδικό βάρος και πυκνότητα για τα στερεά. Η έκφραση του ειδικού βάρους του χρυσού με πιο ακριβείς όρους ως ο λόγος της πυκνότητας του χρυσού προς αυτή της πυκνότητας του νερού θα ήταν 19.30 g/cm3 διαιρούμενο με 0.99823 g/cm3 για να ισούται με μια αναλογία 19.33/1.

Οι εκφράσεις ειδικού βάρους και πυκνότητας με υγρά ενσωματώνουν το νόμο του Pascal, ο οποίος δηλώνει ότι η πίεση σε έναν περιορισμένο, ασυμπίεστο όγκο ρευστού είναι η ίδια παντού. Οι εκτιμήσεις πίεσης λαμβάνονται επίσης υπόψη για την πυκνότητα των αερίων χρησιμοποιώντας το νόμο του ιδανικού αερίου, για να παραχθούν προσεγγίσεις ως προς την κατάσταση ενός αερίου με βάση την πίεση, τον όγκο και τη θερμοκρασία. Με όλους τους υπολογισμούς ειδικού βάρους, η πυκνότητα αναφοράς του αέρα θα πρέπει να είναι μια ατμόσφαιρα 14.7 lb/in2 (101.3 KPa).

Μία από τις πιο προφανείς τιμές των υπολογισμών ειδικού βάρους και πυκνότητας είναι ότι η αναλογία δείχνει αμέσως εάν ένα υλικό θα βυθιστεί ή θα επιπλεύσει στο νερό. Οποιοδήποτε ειδικό βάρος πάνω από το ένα είναι πιο πυκνό από το νερό, αλλά το αλουμίνιο έχει ειδικό βάρος μόνο 2.7 σε θερμοκρασία δωματίου έναντι βαρύτερων μετάλλων όπως ο χρυσός. Τα δυνητικά επικίνδυνα αέρια που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, όπως το σιλάνιο, που θα καούν αυθόρμητα στον αέρα, έχουν ειδικό βάρος 1.11. Γνωρίζοντας ότι είναι ελαφρώς βαρύτερο από τον αέρα βοηθάει στο σχεδιασμό συστημάτων πυρόσβεσης.

Εμπορικά, οι πίνακες ειδικού βάρους και πυκνότητας για διάφορα χημικά έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσεων. Στη γεμολογία, το ειδικό βάρος ενός πολύτιμου λίθου δείγματος, γνωστό και ως σχετική πυκνότητα, συγκρίνεται με μια αναφορά υψηλής ποιότητας για να προσδιοριστεί η τιμή του. Τέτοιες τιμές χρησιμοποιούνται επίσης για τον προσδιορισμό του πάχους του κελύφους των αυγών για να διαπιστωθεί εάν τα αυγά είναι αρκετά δυνατά για επεξεργασία μέσω του συστήματος εμπορίας τροφίμων, για τον προσδιορισμό της αντοχής σε συμπίεση του εδάφους στην κατασκευαστική βιομηχανία και στη βιομηχανία πετρελαίου για τον προσδιορισμό του ενεργειακού περιεχομένου του πετρελαίου.