Densidade de partículas
A densidade de partícula é o número de partículas localizadas em um volume dividido pelo volume. Seu símbolo é geralmente n ou C . Outros termos combinando a palavra partícula ou partículas , possivelmente - número ou - número , e com - densidade ou - concentração , também são usados. A densidade de partículas é uma quantidade física intensiva .
Definição, propriedades e aplicações
A densidade de partícula ou é definida como o quociente entre o número de partículas do tipo em consideração e o volume do sistema em consideração:
Se o sistema não for homogêneo , esta definição fornece apenas uma densidade média de partículas; valores divergentes podem ocorrer em volumes parciais do sistema.
“ Partículas ” podem ser objetos microscópicos, como nêutrons , átomos , moléculas , íons ou unidades de fórmula , mas possivelmente também objetos mesoscópicos , como partículas de poeira.
Uma vez que o número de partículas representa uma quantidade do número da dimensão e o volume ocorre como um valor recíproco , a unidade SI derivada da densidade de partícula é m −3 , na prática dm −3 , cm −3 , l −1 e ml - 1 também são frequentemente usados.
Se um sistema contém uma mistura de diferentes tipos de partículas, a densidade total das partículas do sistema é obtida somando as densidades das partículas de todos os tipos individuais de partículas.
O símbolo da fórmula para a densidade da partícula apresenta o risco de confusão com a quantidade de substância intimamente relacionada tematicamente , que também possui o símbolo da fórmula . Em contraste, o símbolo da fórmula alternativa apenas se sobrepõe às quantidades menos afins, capacidade elétrica ou capacidade térmica . é especificado em DIN 1310 como um símbolo de fórmula junto com a designação " concentração do número de partículas " quando se trata do uso como um parâmetro de conteúdo para a descrição quantitativa da composição de misturas de substâncias / fases mistas .
A densidade de partículas tem uma ampla gama de aplicações em física , visto que muitas outras quantidades podem ser deduzidas dela. Então, z. B. a massa ou a carga transportada por partículas individuais, então a densidade de massa ou densidade de carga pode ser derivada diretamente da densidade de partícula ( os portadores de carga ). Em gases pendurar z. B. a pressão e a densidade quase linearmente a partir da densidade da partícula.
Como uma mera indicação da concentração , a concentração do número de partículas fornece números úteis quando as concentrações são muito pequenas e, portanto, é usada na cinética de reação de substâncias vestigiais e na astrofísica para a densidade de partículas no espaço . Para concentrações mais altas, informações como concentração molar em mol / m 3 (possivelmente também mol / ℓ ) são mais comuns; para conversão, veja abaixo.
As concentrações do número de partículas para uma mistura de substâncias de uma determinada composição são - como todas as quantidades relacionadas ao volume ( concentrações , fração de volume , razão de volume ) - geralmente dependentes da temperatura (no caso de misturas de gases também da pressão ), que a temperatura associada (se necessário. também de pressão) ouviu. Via de regra, um aumento de temperatura provoca um aumento no volume total da fase mista ( dilatação térmica ), que, se o número de partículas permanecer o mesmo, leva a uma redução na concentração do número de partículas na mistura. componentes.
Para misturas de gases ideais, pode ser derivado da equação geral dos gases que a concentração do número de partículas de um componente da mistura é proporcional à sua pressão parcial e inversamente proporcional à temperatura absoluta ( constante de Boltzmann ):
Relações com outros níveis salariais
A tabela a seguir mostra as relações entre a concentração do número de partículas e as outras quantidades de conteúdo definidas na DIN 1310 na forma de equações de tamanho . Os símbolos da fórmula ou com um índice representam a massa ou densidade molar (à mesma pressão e temperatura que na mistura de substâncias) da respectiva substância pura identificada pelo índice . O símbolo sem índice representa a densidade da fase mista. O índice serve como um índice geral para a formação total (consideração de uma mistura geral de substâncias de um total de componentes) e inclui . é a constante de Avogadro .
Missas - ... | Quantidade de substância - ... | Número da partícula - ... | Volume - ... | |
---|---|---|---|---|
... - compartilhar | Fração de massa w | Quantidade de fração de substância x | Fração do número de partícula X | Fração de volume φ |
… - concentração | Concentração de massa β | Concentração molar c | Concentração do número de partículas C | Concentração de volume σ |
... - proporção | Razão de massa ζ | Razão molar r | Razão do número de partículas R | Relação de volume ψ |
Quantidade quociente de substância / massa |
Molalidade b | |||
( i = soluto, j = solvente) | ||||
quantidade específica de substâncias parciais q | ||||
Na tabela acima, nas equações na fracção molar x e Teilchenzahlanteil X ocorrendo denominador - Terme são iguais para a massa molar média do material de mistura e pode ser substituído em conformidade com:
Exemplos
médio | Densidade de partículas (em partículas / cm 3 = partículas / ml) |
Tipo de partícula |
---|---|---|
Mistura de etanol - água (a) | 2,1 · 10 22 | Moléculas totais |
6,0 · 10 21 | Moléculas de etanol | |
1,5 · 10 22 | Moléculas de água | |
Ar (ao nível do mar) (b) | 2,55 · 10 19 | Total de moléculas / átomos |
2,0 · 10 19 | Moléculas de N 2 | |
5,3 · 10 18 | Moléculas de O 2 | |
2,4 · 10 17 | Átomos de Ar | |
Ar (a uma altura de 30 km) (ver camada de ozônio ) |
3 · 10 17 | Total de moléculas / átomos |
dos quais cerca de 5,10 12 | Moléculas de O 3 | |
sangue | 5 · 10 9 | glóbulos vermelhos |
Água potável | <100 | germes aeróbicos |
Veja também
Evidência individual
- ↑ a b c Norma DIN 1310 : Composição de fases mistas (misturas de gases, soluções, cristais mistos); Termos, símbolos. Fevereiro de 1984, p. 2, seções 3 e 7.
- ↑ a b Padrão DIN EN ISO 80000-9 : Quantidades e unidades - Parte 9: Físico-química e física molecular. Agosto de 2013. Seção 3: Termos, símbolos e definições , entrada na tabela nº 9-10.
- ↑ a b P. Kurzweil: O léxico da unidade Vieweg: termos, fórmulas e constantes de ciências naturais, tecnologia e medicina . 2ª Edição. Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3-322-83212-2 , p. 69, 224, 225, 287 , doi : 10.1007 / 978-3-322-83211-5 ( parte lexical como arquivo PDF, 71,3 MB ; visualização limitada na pesquisa de livros do Google).
- ↑ a b Entrada na densidade numérica . In: Compêndio de Terminologia Química da IUPAC (o “Livro de Ouro”) . doi : 10.1351 / goldbook.N04262 Versão: 2.3.3.
- ↑ a b Entrada na concentração de número . In: Compêndio de Terminologia Química da IUPAC (o “Livro de Ouro”) . doi : 10.1351 / goldbook.N04260 Versão: 2.3.3.