Gęstość

Gęstość jest to stosunek masy danej substancji do zajmowanej przez nią objętości.

gdzie:

ρ – gęstość [kg/m³], m – masa [kg], V – objętość [m³]

Powyższy wzór jest prawdziwy jeśli dotyczy substancji jednorodnych, czyli wykazujących jednakowe właściwości w każdym małym obszarze objętości danej substancji w skali makroskopowej. W przypadku substancji niejednorodnych, gęstość nie jest stała i należy określić ją dla każdego punktu osobno. Do obliczeń stosuje się te same zasady jak dla substancji jednorodnych, przy założeniu, że w danym punkcie, w którym liczona jest gęstość, wybrana porcja substancji jest jak najmniejsza. Gęstość próbki stanowiącej otoczenie danego punktu liczy się jako granicę stosunku masy próbki dm do jej objętości dv przy rozmiarach próbki dążących do zera:

Jednostką opisującą gęstość jest kilogram na metr sześcienny – kg/m³ (w układzie SI). Oprócz powyższej stosuje się m.in. kilogram na litr – kg/l, oraz gram na centymetr sześcienny – g/cm³. Dla większości substancji gęstość nie jest parametrem stałym. W zależności od panujących warunków jej wartość może się nieznacznie zmieniać. Najważniejszymi parametrami otoczenia wpływającymi na gęstość są temperatura i ciśnienie. Takie zachowanie się różnych ciał powoduje, że tablice opisujące właściwości materiałów sporządza się dla konkretnych warunków. Jako punkt odniesienia najczęściej przyjmuje się warunki standardowe lub normalne. Znajomość gęstości pozwala na obliczenie masy określonej objętości substancji.

Dla substancji jednorodnej:

Dla ciał niejednorodnych:

Najprostszym sposobem wyznaczenia gęstości ciał stałych lub ciekłych jest zważenie próbki o znanej objętości. Należy pamiętać, by dla wyznaczonej gęstości określić także podstawowe parametry otoczenia, w którym dokonano warzenia. Do wyznaczenia gęstości cieczy stosuje się także areometry. Przy wyznaczaniu gęstości gazów stosuje się między innymi ważenie naczyń z gazem o różnym ciśnieniu gazu. W toku prowadzonych badań i pomiarów stwierdzono, że gęstość większości substancji zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Jednym z wyjątków jest woda, która największą gęstość wykazuje w temperaturze 4 °C. Zjawisko to jest wynikiem rozszerzalności cieplnej ciał.