Il volume è la quantità di spazio occupata da una sostanza in tre dimensioni, indipendentemente dal fatto che tale quantità sia misurata in centimetri cubici, in metri cubi o in un'altra unità di volume. La sostanza può essere solida, liquida o gassosa. Il peso o la massa non giocano alcun ruolo nella considerazione del volume. Se si desidera conoscere la densità di una sostanza che occupa un volume, è necessario introdurre la massa.

L'equazione

La relazione matematica tra densità e volume è semplice.

L'equazione matematica è D = M /V. La densità è uguale alla massa, sia in grammi, libbre o un'altra unità, divisa per il volume che la massa occupa. Se un pezzo di metallo pesa 25 ge ha un volume di 5 cm cubici, la sua densità è di 25 g /5 cm cubi = 5 g per cm cubo.

Legge sul gas ideale

la legge del gas ideale mostra come se un'equazione contenga un volume, il termine densità potrebbe sostituirlo con buoni risultati. Quella legge del gas legge normalmente PV = nRT, dove P è la pressione, n è il numero di moli di gas preso in considerazione, R è la costante di gas ideale e T è la temperatura. Ora il numero di moli è correlato alla massa o al peso e può essere scritto n = m /MW, dove m è la massa di gas e M è il suo peso molecolare. L'equazione del gas ideale può quindi essere scritta PV = (m /M) RT.

Conversione del volume in densità

Dividendo entrambi i lati dell'equazione per il volume, V, troviamo quindi P = (m /MV) RT. Combinando l'equazione 1 con l'equazione 4, otteniamo P = (D /M) RT.

Abbiamo effettivamente eliminato completamente il volume dall'equazione, sostituendolo con la densità. Abbiamo convertito il volume in densità. Questa forma della legge del gas ideale può essere convenientemente utilizzata se si conosce la massa di gas presente, piuttosto che il suo volume. Naturalmente è possibile riconvertire il volume semplicemente invertendo il processo.

Unità ragionevoli

Quando si converte il volume in densità, è ragionevole utilizzare unità comunemente utilizzate e proporzionalmente ragionevoli. Ad esempio, sebbene sia possibile farlo, nessuno di solito riporta densità in grammi per metro cubo, o libbre per centimetro cubo. Più unità standard sono grammi per centimetro cubo e sterline per metro cubo. Questo perché un piccolo volume di materiale di solito pesa poco, e quindi si impiegheranno poche unità di peso quando si usano volumi più piccoli. Le masse più grandi richiedono volumi maggiori.

Sistemi di misura coerenti

Infine, le unità metriche di massa devono essere utilizzate con unità metriche di volume, piuttosto che unità standard "inglesi" e così via. L'uso di litri per volume richiede chilogrammi anziché sterline. D'altra parte, l'uso di quarti richiede l'uso di once, piuttosto che millilitri, nel caso di liquidi.