Tankis - tai matas, kuriuo lyginamas objekto medžiagos kiekis su jo tūriu. Objektas, kurio tam tikrame tūryje yra daug medžiagos, yra didelio tankio. Objekto, kurio tame pačiame tūryje yra mažai medžiagos, tankis yra mažas. Tankis nustatomas dalijant objekto masę iš jo tūrio.

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

kur ρ - tankis, m - masė, o V - tūris.

Matavimo vienetai ir simboliai

  • SI vienetas: kilogramas už kubinį metrą (kg/m³).
  • Kiti dažnai vartojami vienetai: gramai už kubinį centimetrą (g/cm³). Ryšys: 1 g/cm³ = 1000 kg/m³.
  • Matematinis simbolis: ρ (graikiška ro)
  • Dimensija: M L⁻³ (masės tūrio santykis).

Tipiniai tankiai (apytiksliai)

  • Vanduo (4 °C): ~1000 kg/m³ (1,00 g/cm³)
  • Ledas: ~917 kg/m³
  • Oro (jūros lygis, 15 °C): ~1,225 kg/m³
  • Aliuminis: ~2700 kg/m³
  • Geležis: ~7870–7874 kg/m³
  • Aukso: ~19 300 kg/m³
  • Betonas: ~2000–2400 kg/m³ (priklausomai nuo mišinio)

Pavyzdžiai skaičiavimams

  • Pavyzdys 1 (tankio skaičiavimas): Masė m = 250 g = 0,250 kg, tūris V = 100 cm³ = 0,000100 m³. ρ = m / V = 0,250 kg / 0,000100 m³ = 2500 kg/m³ (arba 2,50 g/cm³).
  • Pavyzdys 2 (masės radimas): Vandens tankis ρ = 1000 kg/m³, tūris V = 0,2 m³. m = ρ · V = 1000 kg/m³ · 0,2 m³ = 200 kg.
  • Pavyzdys 3 (santykinis/tikrinis tankis): Jei geležies ρ ≈ 7874 kg/m³, santykinis tankis (prie vandens 1000 kg/m³) = 7874 / 1000 ≈ 7,874. Tai reiškia, kad geležis ~7,874 karto tankesnė už vandenį.

Kaip išmatuoti tankį praktikoje

  • Masė: matuojama svarstyklėmis arba tikslesniu balansu (labarotorinėms reikmėms).
  • Tūris:
    • Reguliariems kūnams – tūris apskaičiuojamas pagal geometrines formules (pvz., kubo, rutulio, cilindro tūris).
    • Nereguliariems kietiems kūnams – tūris nustatomas skysčio išstūmimo metodu (Archimedo principas): panardinus kūną į matavimo indą, nustatomas išstumto skysčio tūris.
    • Skysčiams – naudojami pyknometrai arba hidrometrai; taip pat galima naudoti densitometrus.
    • Porėtiems arba labai smulkiems kietiems kūnams – naudojami gaso pyknometrai arba kitų metodų kombinacijos.
  • Pastaba: svarbu naudoti suderintas vienetus (kg ir m³ arba g ir cm³) ir atkreipti dėmesį į temperatūrą bei slėgį, kurie keičią tūrio matmenis ir todėl tankį.

Kiti svarbūs aspektai

  • Temperatūros ir slėgio įtaka: medžiagų tūris paprastai keičiasi su temperatūra (termometrinis plėtimosi efektas), todėl tankis priklauso nuo temperatūros. Pavyzdžiui, vandens tankis yra didžiausias esant ~4 °C.
  • Santykinis tankis (specifinė masė): be absoliutaus tankio dažnai vartojamas santykinis tankis (be matavimo vieneto) – medžiagos tankis padalytas iš tam tikros atskaitinės medžiagos (dažniausiai vandens tankio prie 4 °C).
  • Tikslumas ir paklaida: laboratoriniuose skaičiavimuose svarbu nurodyti reikšmes su tinkamu skaičiumi žymių ir įvertinti matavimo paklaidas (masės ir tūrio matavimo netikslumą).
  • Praktinis panaudojimas: tankis svarbus daugelyje sričių: medžiagų inžinerijoje, laivybos konstravime (plūduriavimas), geologijoje, maisto pramonėje, chemijos analizėse ir kt.

Trumpai: tankis parodo, kiek masės tenka vienam tūrio vienetui. Jį apskaičiuojame formulė ρ = m / V, o rezultatą paprastai išreiškiame kg/m³ arba g/cm³. Matavimo metu svarbu atsižvelgti į temperatūrą, slėgį ir matavimo tikslumą.