Hustota je meranie, ktoré porovnáva množstvo hmoty v objekte s jeho objemom. Objekt s veľkým množstvom hmoty v určitom objeme má vysokú hustotu. Objekt s malým množstvom hmoty v rovnakom objeme má nízku hustotu. Hustota sa zistí vydelením hmotnosti objektu jeho objemom.

ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}} {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}

kde ρ je hustota, m je hmotnosť a V je objem.

Jednotky a prevody

SI jednotka hustoty je kilogram na meter kubický (kg·m-3). V praxi sa často používa gram na centimeter kubický (g·cm-3), hlavne v chemických a bežných technických výpočtoch. Prevody:

  • 1 g·cm-3 = 1000 kg·m-3
  • 1 kg·m-3 = 0,001 g·cm-3

Príklady hustôt (približné hodnoty)

  • Voda (pri 4 °C): ~1000 kg·m-3 = 1,00 g·cm-3
  • Ľad: ~917 kg·m-3
  • Vzduch (pri 1 atm a 15 °C): ~1,225 kg·m-3
  • Železo: ~7874 kg·m-3 (~7,87 g·cm-3)
  • Zlato: ~19300 kg·m-3
  • Drevo (rôzne druhy): ~300–900 kg·m-3

Praktické použitie a význam

  • Vztlak a plávanie: podľa Archimedovho zákona objekt v kvapaline pláva, ak je jeho priemerná hustota menšia ako hustota kvapaliny. To vysvetľuje, prečo loď z kovu môže plávať — jej celková priemerná hustota (vrátane vzduchu v priestore trupu) je menšia než hustota vody.
  • Identifikácia materiálov: hustota je dôležitá fyzikálna vlastnosť pri určovaní a kontrole materiálov (napr. odlíšenie kovu od jeho zliatín alebo falzifikátov).
  • Spracovanie a doprava: pri navrhovaní nádrží, prepravných prostriedkov a pri určovaní nákladov hrá hustota rolu pri výpočte hmotnosti a objemu.

Meranie hustoty

  • Pyknometer: presná metóda pre kvapaliny a niektoré pevné vzorky.
  • Hydrometer: plavák s odčítaním; používa sa na rýchle meranie hustoty kvapalín.
  • Archimedova metóda: meranie hmotnosti vo vzduchu a v kvapaline na výpočet objemu vytlačenej kvapaliny (dobré pre pevné telesá nepravidelného tvaru).
  • Plynové densitometre a váhy: pre plyny a presné laboratórne merania.

Formuly a manipulácia s výrazmi

Z rovnice ρ = m / V možno odvodiť aj:

  • m = ρ · V (hmotnosť = hustota × objem)
  • V = m / ρ (objem = hmotnosť / hustota)

Pri heterogénnych telesách (zložených z viacerých materiálov) je celková priemerná hustota vážený priemer hustôt jednotlivých častí podľa ich objemového zlomku.

Faktory ovplyvňujúce hustotu

  • Teplota: pri väčšine látok sa objem zväčšuje s rastúcou teplotou, takže hustota klesá. To je dôvod, prečo sa hustota kvapalín (napr. vody) a plynov mení s teplotou.
  • Tlak: pre plyny má tlak veľký vplyv (plyny sú stlačiteľné). Pre kvapaliny a väčšinu pevných látok je v bežnom rozsahu tlakov vplyv malý.
  • Stav sústavy: napr. porézne materiály obsahujú vzduch a ich „objemová“ hustota závisí od toho, či sa póry zaplnia tekutinou alebo nie.

Relatívna hustota (špecifická hmotnosť)

Relatívna hustota alebo špecifická hmotnosť (bezrozmerná veličina) je pomer hustoty látky k hustote referenčnej látky (zvyčajne vody pri 4 °C). Ak je relatívna hustota väčšia ako 1, látka klesne vo vode; ak je menšia ako 1, bude plávať.

Krátky príklad výpočtu

Ak má teleso hmotnosť m = 500 g a objem V = 100 cm3, potom ρ = 500 g / 100 cm3 = 5 g·cm-3. V SI jednotkách to je 5 × 1000 = 5000 kg·m-3.

Rozmery veličiny

Dimenzionálne: [ρ] = M·L-3 (hmotnosť na objem).

Hustota je základná fyzikálna vlastnosť, užitočná v mnohých oblastiach vedy, techniky a každodenného života. Pri práci s hustotou vždy uvádzajte podmienky merania (teplota, tlak), pretože hodnoty sa môžu meniť s okolím.