डेंसिटी कैलकुलेटर

डेंसिटी कैलकुलेटर पदार्थ, द्रव्यमान और आयतन के घनत्व को निर्धारित करने में आपकी सहायता करेगा। क्योंकि ये पैरामीटर आपस में जुड़े हुए हैं, उनमें से एक को जानने से आप अन्य दो की गणना कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी वस्तु का द्रव्यमान और आयतन जानते हैं, तो आप उसके घनत्व की गणना कर सकते हैं। यदि आप किसी वस्तु का आयतन और घनत्व जानते हैं, तो आप उसके द्रव्यमान की गणना के लिए डेंसिटी कैलकुलेटर का उपयोग कर सकते हैं।

यह कैलकुलेटर अत्यंत उपयोगी है क्योंकि यह आपको विभिन्न उपायों का उपयोग करके घनत्व की गणना करने की अनुमति देता है। डेंसिटी कैलकुलेटर में, आप ग्राम, किलोग्राम, औंस और पाउंड में बड़े पैमाने पर माप दर्ज कर सकते हैं। आयतन को मिलीलीटर, क्यूबिक सेंटीमीटर, क्यूबिक मीटर, लीटर, घन फीट और घन इंच में मापा जा सकता है।

पदार्थ घनत्व की परिभाषा

सामान्य परिस्थितियों में आयतन की एक इकाई में निहित द्रव्यमान को पदार्थ के घनत्व के रूप में परिभाषित किया जाता है।

किलोग्राम प्रति क्यूबिक मीटर (kg/m3) की SI इकाई और ग्राम प्रति क्यूबिक सेंटीमीटर (g/cm3) की CGS इकाई दुनिया में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली घनत्व इकाइयाँ हैं। एक kg/m³ 1000 g/cm³ के बराबर होता है।

अमेरिका में, परंपरागत रूप से, घनत्व पाउंड प्रति क्यूबिक फुट में व्यक्त किया जाता है।

एक पाउंड 16.01846337395 किलोग्राम प्रति क्यूबिक मीटर के बराबर होता है। किसी पदार्थ के घनत्व को SI इकाइयों से पारंपरिक अमेरिकी इकाइयों में बदलने के लिए, संख्या को 16.01846337395, या केवल 16 से विभाजित करें। किसी पदार्थ के घनत्व को यूएस से SI इकाइयों में बदलने के लिए, अपनी संख्या को 16 से गुणा करें।

ग्रीक अक्षर ρ आमतौर पर घनत्व का प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रयोग किया जाता है। कभी-कभी लैटिन अक्षर D और d (लैटिन "डेंसिटास" या "घनत्व" से) घनत्व सूत्र में उपयोग किए जाते हैं।

किसी पदार्थ का घनत्व ज्ञात करने के लिए, उसके द्रव्यमान को आयतन से विभाजित करें। घनत्व की गणना घनत्व सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

$$ρ=\frac{m}{V}$$

जहाँ V द्रव्यमान m के किसी पदार्थ का आयतन है।

चूंकि घनत्व, द्रव्यमान और आयतन परस्पर जुड़े हुए हैं, घनत्व और आयतन को जानकर, हम द्रव्यमान की गणना कर सकते हैं:

$$m=ρ V$$

और पदार्थ के घनत्व और द्रव्यमान को जानकर, हम आयतन की गणना कर सकते हैं:

$$V=\frac{m}{ρ}$$

विभिन्न पदार्थों का घनत्व

विभिन्न पदार्थों और सामग्रियों के घनत्व में काफी भिन्नता हो सकती है।

ठोस, द्रव और गैसीय अवस्था में एक ही पदार्थ का घनत्व भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, पानी का घनत्व 1000 kg/m³, बर्फ लगभग 900 kg/m³ और जल वाष्प 0.590 kg/m³ है।

किसी पदार्थ का घनत्व तापमान, समग्र स्थिति और बाहरी दबाव से प्रभावित होता है। जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, पदार्थ के अणु सघन होते जाते हैं, जिससे घनत्व बढ़ता है।

किसी वस्तु के दबाव या तापमान में परिवर्तन के परिणामस्वरूप आमतौर पर उसके घनत्व में परिवर्तन होता है। जब तापमान गिरता है, तो पदार्थ में अणुओं की गति धीमी हो जाती है, और क्योंकि यह धीमा हो जाता है, अणुओं को कम जगह की आवश्यकता होती है। नतीजतन, घनत्व बढ़ जाता है। इसके विपरीत, तापमान में वृद्धि से आमतौर पर घनत्व में कमी आती है।

यह नियम पानी, कच्चा लोहा, कांस्य और कुछ अन्य पदार्थों पर लागू नहीं होता है जो अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग व्यवहार करते हैं।

पानी का अधिकतम घनत्व 4 °C होता है, जो कि 997 kg/m³ होता है। गणना में आसानी के लिए पानी के घनत्व को अक्सर 1000 kg/m³ तक गोल किया जाता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता या गिरता है, पानी का घनत्व कम होता जाएगा। बर्फ पानी की सतह पर नहीं डूबती क्योंकि इसका घनत्व 916.7 kg/m³ है।

बर्फ का यह गुण तथाकथित हाइड्रोजन बांड के कारण होता है। बर्फ क्रिस्टल जाली एक छत्ते जैसा दिखता है, जिसमें पानी के अणु हाइड्रोजन बांड द्वारा छह कोनों में से प्रत्येक में जुड़े होते हैं। ठोस रूप में पानी के अणुओं के बीच की दूरी तरल रूप की तुलना में अधिक होती है, जहां वे स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं और एक साथ करीब आ सकते हैं।

जमने पर पानी, बिस्मथ और सिलिकॉन का घनत्व कम हो जाता है।

क्या तैरता और डूबता है यह पदार्थ के घनत्व से निर्धारित होता है। पानी से कम सघन वस्तुएं (1 g/cm³ से कम), जैसे स्टायरोफोम या लकड़ी, पानी में तैरेंगी।

उच्च घनत्व वाले पदार्थ (1 g/cm³ से अधिक), जैसे धातु, कंक्रीट या कांच, पानी में डूब जाएंगे क्योंकि उनका घनत्व पानी से अधिक है।

लोहे की तोप का गोला पानी में डूब जाता है क्योंकि इसका घनत्व पानी के घनत्व से अधिक होता है। समुद्र में एक लोहे का जहाज तैरता है। इस तथ्य के बावजूद कि लोहा पानी से सघन है, जहाज का अधिकांश भाग हवा से भरा है। नतीजतन, पोत का समग्र घनत्व कम हो जाता है। यदि बर्तन ठोस लोहे का बना होता, तो वह डूब जाता।

खारे पानी में डूबी हुई वस्तुओं में तैरने की प्रवृत्ति साफ या नल के पानी में डूबी हुई वस्तुओं की तुलना में अधिक होती है; उनमें अधिक उछाल है। यह प्रभाव खारे पानी द्वारा वस्तुओं पर उच्च घनत्व के कारण लगाए गए उत्प्लावन बल के कारण होता है।

ठोस पदार्थों का घनत्व

उदाहरण

मान लें कि आप एक मूर्तिकार हैं जो एक छोटी मूर्ति बनाने के लिए संगमरमर का ब्लॉक खरीदना चाहते हैं। आपने 0.3 x 0.3 x 0.6 मीटर के आयामों के साथ बिक्री के लिए एक संगमरमर का ब्लॉक खोजा है जो गुणवत्ता और कीमत के मामले में आपकी आवश्यकताओं को पूरा करता है। आप एक ब्लॉक के वजन की गणना कैसे करते हैं ताकि इसे परिवहन का सर्वोत्तम तरीका निर्धारित किया जा सके?

आइए ब्लॉक के आयतन की गणना करने के लिए ब्लॉक के आयामों को एक दूसरे से गुणा करें।

0.3 × 0.3 × 0.6 = 0.054 m³

हम जानते हैं कि मार्बल का घनत्व 2700 kg/m³ है। तो हम सूत्र का उपयोग करके ब्लॉक के द्रव्यमान की तलाश कर रहे हैं:

$$m=ρ V$$

यानी 0.054 × 2700 = 145.8 kg। तो, आपको जो मार्बल ब्लॉक पसंद है उसका वजन लगभग 145.8 किलोग्राम होगा।

द्रवों का घनत्व

गैसों का घनत्व

कार्बन मोनोऑक्साइड के घनत्व को जानना उस आग में उपयोगी हो सकता है जो जहरीली गैस कार्बन मोनोऑक्साइड पैदा करती है। चूंकि कार्बन मोनोऑक्साइड हवा की तुलना में थोड़ा हल्का होता है, इसलिए यह छत तक बढ़ जाता है। इसलिए, यदि आप आग लगने के दौरान कमरे में हैं, तो जितना हो सके नीचे और जमीन के करीब रहें।

थोक खाद्य घनत्व

गणना उदाहरण

आपने 900 ग्राम वजन की कॉफी बीन्स का एक पैकेट खरीदा। आपके पास घर पर एक सुविधाजनक 1.5-लीटर कॉफी कैन है। क्या यह सारी कॉफी एक जार में फिट हो जाएगी? सबसे पहले, यह याद रखने योग्य है कि एक लीटर में 1000 cm³ होता है। इसलिए, हमारे पास 1500 cm³ का जार है।

इसके द्रव्यमान और घनत्व के ज्ञान का उपयोग करके कॉफी की मात्रा की गणना करें।

$$V=\frac{m}{ρ}$$

कॉफी की मात्रा बराबर होगी:

$$\frac{900}{0.43}= 2093.023255814\ cm³$$

आपके द्वारा खरीदी गई सभी कॉफी के लिए मौजूदा जार पर्याप्त नहीं है।

थोक निर्माण सामग्री का घनत्व:

थोक घनत्व एक अवधारणा है जिसका उपयोग थोक निर्माण सामग्री (रेत, बजरी, विस्तारित मिट्टी, आदि) का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। निर्माण मिश्रण के विभिन्न घटकों का उपयोग करने के लिए सबसे अधिक लागत प्रभावी तरीका निर्धारित करने के लिए यह सूचक महत्वपूर्ण है।

थोक का घनत्व एक चर मान है। एक ही वजन की सामग्री कुछ शर्तों के तहत एक अलग मात्रा पर कब्जा कर सकती है। इसके अलावा, समान मात्रा के लिए द्रव्यमान भिन्न हो सकता है। कण जितने उथले होते हैं, उतने ही सघन रूप से वे ढेर में होते हैं। किसी भी निर्माण सामग्री की तुलना में रेत में सबसे बड़ा थोक घनत्व होता है। अनाज के बीच जितने अधिक रिक्त स्थान होते हैं, वे उतने ही बड़े होते हैं। अनाज का आकार, उनके आकार के अलावा, महत्वपूर्ण है। नियमित रूप से आकार के कण संघनन में सबसे अच्छे होते हैं।

जब आप उस गड्ढे या खाई का आयतन जानते हैं जिसे भरने की आवश्यकता है और उस सामग्री का वजन जानना चाहते हैं जिसे आपको इस उद्देश्य के लिए खरीदने की आवश्यकता है, तो थोक घनत्व जानना महत्वपूर्ण है। घनत्व जानना भी उपयोगी होता है जब सामग्री किलोग्राम में बेची जाती है और आपको इसकी मात्रा जानने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, थोक घनत्व की जानकारी की आवश्यकता होगी यदि आप खरीदी गई सामग्री के परिवहन के लिए आवश्यक परिवहन इकाइयों की संख्या की सही गणना करना चाहते हैं।

औसत पदार्थ घनत्व

मान लें कि शरीर में रिक्तियां हैं या विभिन्न पदार्थों से बना है (उदाहरण के लिए, एक जहाज, एक सॉकर बॉल, एक व्यक्ति)। उस स्थिति में, हम शरीर के औसत घनत्व का उल्लेख करते हैं। इसकी गणना के लिए सूत्र का भी उपयोग किया जा सकता है।

$$ρ=\frac{m}{V}$$

उदाहरण के लिए, एक पूर्ण श्वास लेने के लिए औसत मानव शरीर घनत्व 940-990 kg/m³ से लेकर पूर्ण साँस छोड़ने के लिए 1010-1070 kg/m³ तक होता है। मानव शरीर का घनत्व काफी हद तक मानव शरीर में हड्डी, मांसपेशियों या वसा द्रव्यमान की प्रबलता जैसे मापदंडों से प्रभावित होता है।

घनत्व के दिलचस्प प्राकृतिक उदाहरण

• इंटरगैलेक्टिक माध्यम में प्रकृति में सबसे कम घनत्व होता है, अर्थात् 2×10⁻³¹kg/m³ to 5×10⁻³¹kg/m³
• सूर्य का औसत घनत्व लगभग 1,410 kg/m³ है, जो पानी के घनत्व का लगभग 1.4 गुना है।
• ग्रेनाइट का घनत्व 2,600 kg/m³ है।
• पृथ्वी का औसत घनत्व 5 520 kg/m³ है।
• लोहे का घनत्व 7,874 kg/m³ है।
• चांदी का घनत्व 10,490 kg/m³ है।
• सोने का घनत्व 19,320 kg/m³ है।
• मानक परिस्थितियों में सबसे सघन पदार्थ ऑस्मियम (22,600 kg/m³), इरिडियम (22 400 kg/m³) और प्लेटिनम (21,500 kg/m³) हैं।
• ब्रह्मांड में सबसे अधिक घनत्व ब्लैक होल में है। ब्लैक होल का औसत घनत्व उसके द्रव्यमान पर निर्भर करता है। सौर द्रव्यमान के क्रम में द्रव्यमान वाले एक ब्लैक होल का घनत्व लगभग 10¹⁹ kg/m³ है, जो 2 × 10¹⁷ kg/m³ के परमाणु घनत्व से अधिक है। और 10⁹ सौर द्रव्यमान वाले एक सुपरमैसिव ब्लैक होल का औसत घनत्व लगभग 20 kg/m³ है, जो पानी के घनत्व (1000 kg/m³) से बहुत कम है।

घनत्व गणना

सामग्री के घनत्व को मापने के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है। इस तरह के तरीकों का उपयोग करना शामिल है:

• हाइड्रोमीटर (तरल पदार्थ के लिए उत्प्लावन विधि),
• जलस्थैतिक संतुलन (तरल और ठोस के लिए उत्प्लावन विधि),
• जलमग्न शरीर विधि (तरल पदार्थ के लिए उत्प्लावकता विधि),
• पिक्नोमीटर (तरल और ठोस के लिए),
• वायु तुलना पिक्नोमीटर (ठोस के लिए),
• ऑसिलेटिंग डेंसिटोमीटर (तरल पदार्थ के लिए),
• भरना और छोड़ना (ठोस के लिए)।

घर पर, आप किसी पदार्थ के घनत्व या किसी वस्तु के औसत घनत्व की गणना उसके आयतन और द्रव्यमान को मापकर कर सकते हैं।

शुरू करने के लिए, वस्तु के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए पैमाने का उपयोग करें।

तब आयामों को मापकर या मापने वाले बर्तन में डालकर मात्रा निर्धारित की जा सकती है। यह कंटेनर एक मापने वाले कप से लेकर एक मानक आकार की बोतल तक हो सकता है। यदि किसी वस्तु का आकार जटिल है, तो आप उसके द्वारा विस्थापित पानी के आयतन की गणना कर सकते हैं।

किसी पदार्थ या वस्तु के घनत्व की गणना करने के लिए, उसके द्रव्यमान को उसके आयतन से सूत्र का उपयोग करके विभाजित करें:

$$ρ=\frac{m}{V}$$

उद्योग में घनत्व गुणों का उपयोग

कोई वस्तु पानी पर तैरेगी या नहीं इसका निर्धारण घनत्व का एक प्रसिद्ध अनुप्रयोग है। यदि किसी वस्तु का घनत्व पानी के घनत्व से कम है, तो वह तैरती रहेगी; यदि इसका घनत्व पानी के घनत्व से अधिक है, तो यह डूब जाएगा।

जहाज तैर सकते हैं क्योंकि उनके पास हवा से भरे गिट्टी टैंक होते हैं। ये टैंक जहाज के घनत्व को कम करते हुए बड़ी मात्रा में छोटे द्रव्यमान प्रदान करते हैं। जहाज अपने कम औसत घनत्व और पानी द्वारा लगाए गए उत्प्लावक बल के कारण तैर सकता है।

चूंकि तेल का घनत्व पानी से कम होता है, इसलिए यह सतह पर तैरता है। हालांकि तेल रिसाव पर्यावरण के लिए हानिकारक है, लेकिन तेल के तैरने की क्षमता सफाई को आसान बनाती है।

औसत घनत्व सूचकांक सामग्री की भौतिक स्थिति को दर्शाता है। नतीजतन, औसत घनत्व सूचकांक निर्धारित करता है कि निर्माण सामग्री वास्तविक दुनिया की स्थितियों में कैसे व्यवहार करती है, जैसे नमी, सकारात्मक और नकारात्मक तापमान, और यांत्रिक तनाव।

निर्माण और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में कम घनत्व वाली सामग्री का उपयोग करना पर्यावरण और आर्थिक रूप से फायदेमंद है। पहले, विमान और रॉकेट के शरीर एल्यूमीनियम और स्टील से बने होते थे। फिर भी, यह अब कम घने और इस प्रकार हल्का टाइटेनियम से बना है। यह ईंधन बचाता है और आपको अधिक माल परिवहन करने में सक्षम बनाता है।

कृषि में पदार्थ के घनत्व की जानकारी भी महत्वपूर्ण है। जब मिट्टी का घनत्व अधिक होता है, तो यह गर्मी को अच्छी तरह से प्रसारित नहीं करता है और सर्दियों में बहुत गहराई तक जम जाता है। जब जुताई की जाती है, तो ऐसी मिट्टी बड़े ब्लॉकों में टूट जाती है, और पौधे नहीं पनपते।

यदि मिट्टी का घनत्व कम है, तो पानी जल्दी से गुजरता है, और मिट्टी में नमी नहीं रहती है। इसके अलावा, भारी बारिश मिट्टी की सबसे ऊपरी उपजाऊ परत को धो सकती है। अच्छी फसल प्राप्त करने के लिए, कृषिविदों को मिट्टी के घनत्व को जानना आवश्यक है।

पौराणिक घनत्व माप इतिहास

घनत्व माप की उत्पत्ति का पता आर्किमिडीज से लगाया जा सकता है, जिसे यह निर्धारित करने का काम सौंपा गया था कि क्या राजा हिरो द सेकेंड के लिए एक मुकुट बनाते समय एक सुनार ने सोना चुराया था। राजा को संदेह था कि मुकुट सोने-चांदी के मिश्र धातु से बना है। उस समय वैज्ञानिक जानते थे कि सोना चांदी से लगभग दोगुना घना होता है। हालांकि, ताज की संरचना को सत्यापित करने के लिए, इसकी मात्रा की गणना की जानी थी।

मुकुट को एक घन में संकुचित किया जा सकता है, जिसकी मात्रा की गणना आसानी से की जा सकती है और द्रव्यमान की तुलना में यह निर्धारित किया जा सकता है कि यह सोना था या नहीं। हालाँकि, राजा ने ऐसी रणनीति को मंजूरी नहीं दी होगी।

आर्किमिडीज ने देखा कि इसके प्रवेश द्वार पर पानी के बढ़ने से विस्थापित पानी की मात्रा की गणना करके, वह सोने के मुकुट की मात्रा की गणना कर सकता है। वह टब से बाहर कूद गया और सड़कों पर नग्न होकर भागा, चिल्लाया, "यूरेका! यूरेका!" ग्रीक में " Εύρηκα!" का मतलब "मैंने ढूंढ लिया है"।

आर्किमिडीज ने मुकुट द्वारा विस्थापित पानी के आयतन के साथ-साथ समान द्रव्यमान की सोने की छड़ द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा की गणना की। प्रयोग के परिणामस्वरूप ताज ने अधिक पानी विस्थापित किया। यह पाया गया कि यह शुद्ध सोने की तुलना में कम घने और हल्के पदार्थ से बना है। नतीजतन, जौहरी धोखाधड़ी करते हुए पकड़ा गया।

इसके परिणामस्वरूप "यूरेका" शब्द आया, जो लोकप्रिय हो गया है और इसका उपयोग ज्ञान या अंतर्दृष्टि के क्षण को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।