밀도는 집중적인 특성인가요, 아니면 광범위한 특성인가요? (그리고 왜?)

밀도는 집중적인 속성 입니다. 물질의 양이나 시스템의 크기에 관계없이 일정하게 유지됩니다. 즉, 물질의 밀도는 해당 물질의 양이 적든 많든 동일합니다.

뭐, 그냥 간단한 대답이었습니다. 하지만 이 주제에 대해 개념을 매우 명확하게 하기 위해 알아야 할 몇 가지 사항이 더 있습니다.

그럼 바로 시작해 보겠습니다.

밀도가 집중 속성인 이유는 무엇입니까?

밀도는 측정되는 재료의 양이나 크기에 의존하지 않기 때문에 집중적 특성으로 간주됩니다. 그것은 물질 자체의 성질에만 달려 있습니다.

집중 특성은 샘플 크기나 수량에 관계없이 일정하게 유지되는 특성으로, 질량이나 부피에 관계없이 물질을 식별하고 특성화하는 데 유용합니다.

밀도가 집중 속성인 이유는 다음과 같습니다.

질량 독립: 밀도는 단위 부피당 질량으로 정의됩니다(밀도 = 질량/부피). 질량은 분자에 있고 부피는 분모에 있으므로 서로 다른 샘플의 밀도를 비교할 때 질량이 상쇄됩니다. 따라서 물질의 양이 아무리 많아도 밀도는 동일하게 유지됩니다.
부피 독립적: 마찬가지로 부피는 분모에 있으므로 물질의 양은 중요하지 않습니다. 밀도는 특정 조건에서 특정 재료에 대해 일정하게 유지됩니다.

비유적으로 색상을 생각해 보십시오. 밀도와 마찬가지로 색상도 집중적인 속성입니다. 유색 물질의 샘플이 크든 작든 상관없이 색상은 동일하게 유지됩니다.

그러나 질량 및 부피 자체와 같은 광범위한 특성은 재료의 양에 따라 달라지며 다양한 샘플 크기에 대해 일정하지 않습니다.

집중 특성은 과학자와 연구자가 검사된 샘플의 크기나 양에 대해 걱정하지 않고 재료를 식별하고 설명할 수 있게 해주기 때문에 과학과 공학에 필수적입니다.

밀도는 측정되는 재료의 크기나 수량에 의존하지 않기 때문에 광범위한 특성이 아닙니다. 대조적으로, 확장된 특성은 존재하는 재료의 양에 따라 달라집니다.

재료의 샘플이 크든 작든 관계없이 특정 조건에서 특정 물질의 밀도는 일정하게 유지됩니다.

광범위한 특성은 재료의 크기나 양에 정비례합니다. 예를 들어 질량과 부피는 확장 속성입니다. 물질의 양을 두 배로 늘리면 질량과 부피도 두 배로 늘어납니다.

그러나 질량과 부피가 비례적으로 변하여 밀도 계산(밀도 = 질량/부피)에서 서로 상쇄되기 때문에 물질의 밀도는 동일하게 유지됩니다.

요약하면, 밀도는 존재하는 물질의 양에 따라 변하는 광범위한 특성과 달리 물질의 크기나 수량과 무관하기 때문에 집중적인 특성입니다.

밀도는 고체, 액체, 기체의 물리적 상태가 다르기 때문에 다르게 측정됩니다. 일반적으로 각각에 대해 밀도를 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

아르키메데스의 원리: 불규칙한 모양의 고체 물체에는아르키메데스의 원리가 자주 사용됩니다. 물속에 잠긴 물체에 작용하는 추력은 밀려난 유체의 무게와 같다고 명시되어 있습니다. 물체가 유체(보통 물)에 잠겨 있을 때의 무게 변화를 측정하여 고체의 밀도를 계산할 수 있습니다.
질량과 부피 측정: 규칙적인 모양의 고체의 경우 눈금을 사용하여 질량을 측정하고 기하학적 방법(예: 자, 버니어 캘리퍼스 또는 물의 움직임 사용)을 사용하여 부피를 측정할 수 있습니다. 그런 다음 질량을 부피로 나누어 밀도를 구합니다.

비중계: 비중계는 액체의 밀도를 측정하는 장치입니다. 이는 비중계의 부력이 액체의 밀도에 따라 변하는 원리에 따라 작동합니다. 비중계는 일반적으로 액체에 떠 있으며, 뜨는 값이 밀도를 나타냅니다.
비중병(Pycnometer): 비중병은 소량의 액체 밀도를 정확하게 측정하는 데 사용되는 특수 용기입니다. 비중병은 먼저 빈 무게를 측정한 다음 알려진 양의 액체로 채우고 다시 무게를 측정합니다. 밀도는 액체의 질량과 부피를 사용하여 계산됩니다.

가스 법칙: 가스의 경우 밀도는 가스 밀도를 압력, 온도 및 몰 질량과 연관시키는 이상 기체 법칙을 사용하여 결정되는 경우가 많습니다. 이러한 매개변수를 측정하고 이상기체 법칙 방정식을 적용하면 가스의 밀도를 계산할 수 있습니다.
실험 방법: 실제로 가스 밀도를 측정하기 위해 가스 밀도계를 사용하거나 가스 유출 또는 변위 원리에 기초한 특수 장비를 사용하는 등 다양한 실험 기술이 사용됩니다.

온도와 압력은 특히 가스의 경우 재료의 밀도에 큰 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 밀도 값을 보고할 때 측정이 수행된 온도 및 압력 조건(예: 실내 온도 및 대기압)을 포함하는 것이 일반적입니다.