ความถ่วงจำเพาะ
สัญลักษณ์ทั่วไป	${\displaystyle \mathrm {RD} }$หรือ${\displaystyle \mathrm {SG} }$
หน่วย SI	ไม่มีหน่วย
อนุพันธ์จากปริมาณอื่นๆ	${\displaystyle SG_{\mathrm {true} }={\frac {\rho _{\mathrm {sample} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}}$

ความหนาแน่นสัมพัทธ์หรือเรียกอีกอย่างว่าความถ่วงจำเพาะ^{[ 1 ] [ 2 ]}เป็นปริมาณไร้มิติที่กำหนดเป็นอัตราส่วนของความหนาแน่น (มวลหารด้วยปริมาตร) ของสารต่อความหนาแน่นของวัสดุอ้างอิงที่กำหนด ความถ่วงจำเพาะสำหรับของแข็งและของเหลวเกือบทุกครั้งจะวัดเทียบกับน้ำที่ความหนาแน่นสูงสุด (ที่ 4 °C หรือ 39.2 °F) สำหรับก๊าซ วัสดุอ้างอิงคืออากาศที่อุณหภูมิห้อง (20 °C หรือ 68 °F) คำว่า "ความหนาแน่นสัมพัทธ์" (ย่อว่าrdหรือRD ) เป็นที่นิยมใช้ในระบบ SIในขณะที่คำว่า "ความถ่วงจำเพาะ" กำลังถูกละทิ้งไปเรื่อยๆ^{[ 3 ]}

ถ้าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารใดน้อยกว่า 1 แสดงว่าสารนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าสารอ้างอิง ถ้ามากกว่า 1 แสดงว่าสารนั้นมีความหนาแน่นมากกว่าสารอ้างอิง ถ้าความหนาแน่นสัมพัทธ์เท่ากับ 1 พอดี แสดงว่าความหนาแน่นของสารทั้งสองเท่ากัน กล่าวคือ ปริมาตรที่เท่ากันของสารทั้งสองจะมีมวลเท่ากัน ถ้าสารอ้างอิงคือน้ำ สารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ (หรือความถ่วงจำเพาะ) น้อยกว่า 1 จะลอยในน้ำ ตัวอย่างเช่น ก้อนน้ำแข็งที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ประมาณ 0.91 จะลอยในน้ำ ส่วนสารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์มากกว่า 1 จะจมลงในน้ำ

ต้องระบุอุณหภูมิและความดันสำหรับทั้งตัวอย่างและสารอ้างอิง ความดันมักจะเป็น 1 atm (101.325 kPa ) เสมอ หากไม่เป็นเช่นนั้น มักจะระบุความหนาแน่นโดยตรง สำหรับความถ่วงจำเพาะ อุณหภูมิอ้างอิงสำหรับน้ำมักจะเป็น 4 °C (39.2 °F) เนื่องจากเป็นจุดที่น้ำมีความหนาแน่นสูงสุด (1 g/cm³) แต่ 15 °C (59 °F), 15.6 °C (60 °F) หรือ 20 °C (68 °F) ก็เป็นมาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปเช่นกัน ขึ้นอยู่กับอุตสาหกรรม (เช่น การผลิตเบียร์หรือปิโตรเลียม) ในการผลิตเบียร์ของอังกฤษ ความถ่วงจำเพาะตามที่ระบุไว้ข้างต้นจะถูกคูณด้วย 1000 ^{[ 4 ]}ความถ่วงจำเพาะมักใช้ในอุตสาหกรรมเป็นวิธีการง่ายๆ ในการรับข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารละลายของวัสดุต่างๆ เช่นน้ำเกลือน้ำหนักน้ำองุ่น ( น้ำเชื่อมน้ำผลไม้ น้ำผึ้ง น้ำหมักเบียร์น้ำองุ่นฯลฯ) และกรด

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ ( ) หรือความถ่วงจำเพาะ ( ) เป็นปริมาณไร้มิติเนื่องจากเป็นอัตราส่วนของความหนาแน่นหรือน้ำหนัก โดยที่คือความหนาแน่นสัมพัทธ์คือความหนาแน่นของสารที่กำลังวัด และคือความหนาแน่นของสารอ้างอิง (ตามธรรมเนียมตัวอักษรกรีกโร (rho ) แทนความหนาแน่น) ${\displaystyle RD}$${\displaystyle SG}$$${\displaystyle {\mathit {RD}}={\frac {\rho _{\mathrm {substance} }}{\rho _{\mathrm {reference} }}},}$$${\displaystyle RD}$${\displaystyle \rho _{\คณิตศาสตร์ {สาร} }}$${\displaystyle \rho _{\mathrm {reference} }}$${\displaystyle \rho }$

สามารถระบุวัสดุอ้างอิงได้โดยใช้ตัวห้อย: ซึ่งหมายถึง "ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของสารเทียบกับสารอ้างอิง " หากไม่ได้ระบุสารอ้างอิงไว้อย่างชัดเจน โดยปกติจะถือว่าเป็นน้ำที่อุณหภูมิ 4 ° C (หรือแม่นยำกว่านั้นคือ 3.98 °C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่น้ำมีความหนาแน่นสูงสุด) ใน หน่วย SIความหนาแน่นของน้ำคือ (โดยประมาณ) 1000  กก. ^/ลบ.ม. หรือ 1  กรัม / ลบ.ซม.ซึ่งทำให้การคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์สะดวกเป็นพิเศษ: เพียงแค่นำความหนาแน่นของวัตถุมาหารด้วย 1000 หรือ 1 ขึ้นอยู่กับ ^{หน่วย}${\displaystyle RD_{\mathrm {substance/reference} }}$

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของแก๊สมักวัดเทียบกับอากาศ แห้ง ที่อุณหภูมิ 20 °C และความดัน 101.325 kPa สัมบูรณ์ ซึ่งมีความหนาแน่น 1.205 kg/m³ ^ความหนาแน่นสัมพัทธ์เทียบกับอากาศสามารถหาได้จากสูตร โดย ที่คือมวลโมลาร์และเครื่องหมายเท่ากับโดยประมาณใช้เพราะความเท่าเทียมกันเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อแก๊ส 1 โมลและอากาศ 1 โมลครอบครองปริมาตรเท่ากันที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด กล่าวคือ ทั้งสองเป็นแก๊สในอุดมคติพฤติกรรมในอุดมคติมักพบเห็นได้เฉพาะที่ความดันต่ำมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่น แก๊สในอุดมคติ 1 โมลมีปริมาตร 22.414 ลิตรที่ 0 °C และ 1 บรรยากาศ ในขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์มีปริมาตรโมลาร์ 22.259 ลิตรภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน $${\displaystyle {\mathit {RD}}={\frac {\rho _{\mathrm {gas} }}{\rho _{\mathrm {air} }}}\approx {\frac {M_{\mathrm {gas} }}{M_{\mathrm {air} }}},}$$${\displaystyle M}$

สารที่มีค่าความถ่วงจำเพาะ (SG) มากกว่า 1 จะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ และจะจมลงในน้ำ โดยไม่คำนึงถึง ผล ของแรงตึงผิวส่วนสารที่มีค่าความถ่วงจำเพาะน้อยกว่า 1 จะมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำและจะลอยอยู่บนน้ำ ในงานวิทยาศาสตร์ ความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับปริมาตรมักจะแสดงโดยตรงในแง่ของความหนาแน่น (มวลต่อปริมาตร) ของสารที่กำลังศึกษา ในอุตสาหกรรมนั้น ค่าความถ่วงจำเพาะมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง บ่อยครั้งด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริงของของเหลวสามารถแสดงได้ทางคณิตศาสตร์ดังนี้: โดยที่คือความหนาแน่นของตัวอย่าง และคือความหนาแน่นของน้ำ $${\displaystyle SG_{\mathrm {true} }={\frac {\rho _{\mathrm {sample} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}},}$$${\displaystyle \rho _{\mathrm {sample} }}$${\displaystyle \rho _{\mathrm {H_{2}O} }}$

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ปรากฏนั้นเป็นเพียงอัตราส่วนของน้ำหนักของตัวอย่างที่มีปริมาตรเท่ากันและน้ำหนักของน้ำในอากาศ โดยที่แทนน้ำหนักของตัวอย่างที่วัดในอากาศ และแทนน้ำหนักของน้ำที่มีปริมาตรเท่ากันที่วัดในอากาศ $${\displaystyle SG_{\mathrm {apparent} }={\frac {W_{\mathrm {A} ,{\text{sample}}}}{W_{\mathrm {A} ,\mathrm {H_{2}O} }}},}$$${\displaystyle W_{A,{\text{sample}}}}$${\displaystyle {W_{\mathrm {A} ,\mathrm {H_{2}O} }}}$

สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริงสามารถคำนวณได้จากคุณสมบัติต่างๆ ดังนี้: $${\displaystyle SG_{\mathrm {true} }={\frac {\rho _{\mathrm {sample} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}={\frac {\frac {m_{\mathrm {sample} }}{V}}{\frac {m_{\mathrm {H_{2}O} }}{V}}}={\frac {m_{\mathrm {sample} }}{m_{\mathrm {H_{2}O} }}}{\frac {g}{g}}={\frac {W_{\mathrm {V} ,{\text{sample}}}}{W_{\mathrm {V} ,\mathrm {H_{2}O} }}},}$$

โดยที่gคือความเร่งเฉพาะที่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงVคือปริมาตรของตัวอย่างและของน้ำ (เท่ากันทั้งสองอย่าง) ρ _sampleคือความหนาแน่นของตัวอย่างρ _{H 2 O}คือความหนาแน่นของน้ำW _Vแทนน้ำหนักที่ได้ในสุญญากาศคือมวลของตัวอย่าง และคือมวลของน้ำที่มีปริมาตรเท่ากัน ${\displaystyle {\mathit {m}}_{\mathrm {sample} }}$${\displaystyle {\mathit {m}}_{\mathrm {H_{2}O} }}$

ความหนาแน่นของน้ำและของตัวอย่างจะแปรผันตามอุณหภูมิและความดัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องระบุอุณหภูมิและความดันที่ใช้ในการวัดความหนาแน่นหรือน้ำหนัก การวัดส่วนใหญ่จะทำที่ความดัน 1 บรรยากาศ (101.325 kPa ± ค่าความแปรผันจากสภาพอากาศ) แต่เนื่องจากค่าความถ่วงจำเพาะมักหมายถึงสารละลายในน้ำที่ไม่สามารถบีอัดได้สูง หรือสารอื่นๆ ที่ไม่สามารถบีอัดได้ (เช่น ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่เกิดจากความดันจึงมักถูกละเลยอย่างน้อยในกรณีที่วัดค่าความถ่วงจำเพาะแบบปรากฏ สำหรับการคำนวณค่าความถ่วงจำเพาะที่แท้จริง ( ในสุญญากาศ ) จะต้องพิจารณาความดันอากาศด้วย (ดูด้านล่าง) อุณหภูมิจะระบุด้วยสัญลักษณ์ ( _{Ts /} Tr ) โดยที่Ts _แทนอุณหภูมิที่ใช้ในการวัดความหนาแน่นของตัวอย่าง และTr _แทนอุณหภูมิที่ใช้ในการระบุความหนาแน่นอ้างอิง (น้ำ) ตัวอย่างเช่น SG (20 °C/4 °C) จะหมายความว่าความหนาแน่นของตัวอย่างถูกวัดที่ 20 °C และความหนาแน่นของน้ำที่ 4 °C เมื่อพิจารณาอุณหภูมิของตัวอย่างและอุณหภูมิอ้างอิงที่แตกต่างกัน ในขณะที่SG _{H 2 O} =1.000 000 (20 °C/20 °C) ก็เป็นกรณีที่SG _{H 2 O} = เช่นกัน0.998 2008 /0.999 9720 =0.998 2288 (20 °C/4 °C) ในที่นี้ อุณหภูมิถูกระบุโดยใช้ มาตราส่วน ITS-90 ปัจจุบัน และความหนาแน่น^{[ 5 ]}ที่ใช้ในที่นี้และส่วนที่เหลือของบทความนี้จะอิงตามมาตราส่วนนั้น ในมาตราส่วน IPTS-68 ก่อนหน้านี้ ความหนาแน่นที่ 20 °C และ 4 °C คือ0.998 2041และ0.999 9720ตามลำดับ^{[ 6 ]}ส่งผลให้ค่า SG (20 °C/4 °C) สำหรับน้ำมีค่าเท่ากับ0.998 232 .

เนื่องจากการใช้งานหลักของการวัดความถ่วงจำเพาะในอุตสาหกรรมคือการกำหนดความเข้มข้นของสารในสารละลายในน้ำ และเนื่องจากพบในตาราง SG เทียบกับความเข้มข้น จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่นักวิเคราะห์จะต้องป้อนตารางด้วยรูปแบบความถ่วงจำเพาะที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ตาราง Platoระบุความเข้มข้นของซูโครสตามน้ำหนักเทียบกับ SG ที่แท้จริง และเดิมที (20 °C/4 °C) ^{[ 7 ]}กล่าวคือ อิงตามการวัดความหนาแน่นของสารละลายซูโครสที่อุณหภูมิห้องปฏิบัติการ (20 °C) แต่อ้างอิงถึงความหนาแน่นของน้ำที่ 4 °C ซึ่งใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่น้ำมีความหนาแน่นสูงสุดρ _{H 2 O}เท่ากับ 999.972 kg/m ³ในหน่วย SI (0.999 972  g/cm³ ^ในหน่วยcgsหรือ 62.43 lb/cu ft ในหน่วยวัดตามธรรมเนียมของสหรัฐอเมริกา ) ตารางASBC ^{[ 8 ]}ที่ใช้ในปัจจุบันในอเมริกาเหนือสำหรับการวัดค่าความถ่วงจำเพาะปรากฏที่ (20 °C/20 °C) ได้มาจากตาราง Plato ดั้งเดิมโดยใช้ค่า SG(20 °C/4 °C) ของ Plato et al. =0.998 2343ในอุตสาหกรรมน้ำตาล น้ำอัดลม น้ำผึ้ง น้ำผลไม้ และอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง ความเข้มข้นของซูโครสโดยน้ำหนักจะอ้างอิงจากตารางที่จัดทำโดยA. Brixซึ่งใช้ค่า SG (17.5 °C/17.5 °C) ตัวอย่างสุดท้าย หน่วย SG ของอังกฤษนั้นอิงตามอุณหภูมิอ้างอิงและอุณหภูมิตัวอย่างที่ 60 °F ดังนั้นจึงเป็น (15.56 °C/15.56 °C)

เมื่อทราบค่าความถ่วงจำเพาะของสารแล้ว สามารถคำนวณความหนาแน่นที่แท้จริงของสารได้โดยการจัดเรียงสูตรข้างต้นใหม่: $${\displaystyle \rho _{\mathrm {substance} }=SG\times \rho _{\mathrm {H_{2}O} }.}$$

บางครั้งอาจมีการระบุสารอ้างอิงอื่นที่ไม่ใช่น้ำ (เช่น อากาศ) ซึ่งในกรณีนี้ ความหนาแน่นสัมพัทธ์จะหมายถึงความหนาแน่นเมื่อเทียบกับสารอ้างอิงนั้น

ดูตารางแสดงค่าความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิต่างๆ ได้ที่หัวข้อ ความหนาแน่น

ความหนาแน่นของสารจะแปรผันตามอุณหภูมิและความดัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องระบุอุณหภูมิและความดันที่ใช้ในการวัดความหนาแน่นหรือมวล โดยทั่วไปแล้ว การวัดมักทำที่ความดันประมาณ 1 บรรยากาศ (101.325 กิโลปาสคาล โดยไม่คำนึงถึงความแปรผันที่เกิดจากสภาพอากาศ) แต่เนื่องจากความหนาแน่นสัมพัทธ์มักหมายถึงสารละลายในน้ำที่ไม่สามารถบีอัดได้สูง หรือสารอื่นๆ ที่ไม่สามารถบีอัดได้ (เช่น ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) ความแปรผันของความหนาแน่นที่เกิดจากความดันจึงมักถูกละเลยอย่างน้อยในกรณีที่วัดความหนาแน่นสัมพัทธ์แบบปรากฏ สำหรับการคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริง ( ในสุญญากาศ ) ต้องพิจารณาความดันอากาศด้วย (ดูด้านล่าง) อุณหภูมิจะระบุด้วยสัญลักษณ์ ( _{Ts / Tr} )โดยที่ Ts แทน_{อุณหภูมิ}ที่ใช้ในการวัดความหนาแน่นของตัวอย่าง และTrแทนอุณหภูมิที่ใช้ในการวัดความหนาแน่นอ้างอิง (น้ำ) ตัวอย่างเช่น SG (20 °C/4 °C) หมายความว่าความหนาแน่นของตัวอย่างวัดที่ 20 °C และความหนาแน่นของน้ำวัดที่ 4 °C เมื่อพิจารณาอุณหภูมิของตัวอย่างและอุณหภูมิอ้างอิงที่แตกต่างกัน ในขณะที่ SG _{H 2 O} = 1.000000 (20 °C/20 °C) ก็ยังเป็นกรณีที่ RD _{H 2 O} = ⁠0.9982008/0.9999720= 0.9982288 (20 °C/4 °C) ในที่นี้ อุณหภูมิถูกระบุโดยใช้ มาตราส่วน ITS-90 ปัจจุบัน และความหนาแน่น^{[ 5 ]}ที่ใช้ในที่นี้และในส่วนที่เหลือของบทความนี้จะอิงตามมาตราส่วนนั้น ในมาตราส่วน IPTS-68 ก่อนหน้านี้ ความหนาแน่น^{[ 6 ]}ที่ 20 °C และ 4 °C คือ 0.9982041 และ 0.9999720 ตามลำดับ ส่งผลให้ค่า RD (20 °C/4 °C) สำหรับน้ำเท่ากับ 0.99823205

อุณหภูมิของวัสดุทั้งสองชนิดสามารถระบุได้อย่างชัดเจนในสัญลักษณ์ความหนาแน่น ตัวอย่างเช่น:

ความหนาแน่นสัมพัทธ์: 8.15^{20 องศาเซลเซียส}_{4 องศาเซลเซียส}หรือความหนาแน่นสัมพัทธ์: 2.432¹⁵ ₀

โดยตัวเลขยกกำลังแสดงถึงอุณหภูมิที่วัดความหนาแน่นของวัสดุ และตัวเลขห้อยแสดงถึงอุณหภูมิของสารอ้างอิงที่ใช้เปรียบเทียบ

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ยังช่วยในการหาปริมาณการลอยตัวของสารในของเหลวหรือก๊าซ หรือกำหนดความหนาแน่นของสารที่ไม่ทราบชนิดจากความหนาแน่นที่ทราบของสารอื่นได้อีกด้วยนักธรณีวิทยาและนักแร่วิทยา ใช้ความหนาแน่นสัมพัทธ์บ่อยครั้ง เพื่อช่วยในการกำหนด ปริมาณ แร่ในหินหรือตัวอย่างอื่นๆนักอัญมณีวิทยาใช้เป็นเครื่องมือช่วยในการระบุอัญมณีโดยนิยมใช้น้ำเป็นตัวอ้างอิงเนื่องจากการวัดทำได้ง่ายในภาคสนาม (ดูตัวอย่างวิธีการวัดด้านล่าง)

เนื่องจากการใช้งานหลักของการวัดความหนาแน่นสัมพัทธ์ในอุตสาหกรรมคือการกำหนดความเข้มข้นของสารในสารละลายในน้ำ และพบได้ในตาราง RD เทียบกับความเข้มข้น จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่นักวิเคราะห์จะต้องป้อนตารางด้วยรูปแบบความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ ตาราง Platoซึ่งแสดงความเข้มข้นของซูโครสตามมวลเทียบกับ RD ที่แท้จริง เดิมทีคือ (20 °C/4 °C) ^{[ 7 ]}ซึ่งอิงตามการวัดความหนาแน่นของสารละลายซูโครสที่อุณหภูมิห้องปฏิบัติการ (20 °C) แต่อ้างอิงถึงความหนาแน่นของน้ำที่ 4 °C ซึ่งใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่น้ำมีความหนาแน่นสูงสุดρ ( H )₂O ) เท่ากับ 0.999972 g/cm³ ⁽หรือ 62.43 lb·ft⁻³ ⁾ตารางASBC [ ^{8 ] ที่}ใช้ในปัจจุบันในอเมริกาเหนือ แม้ว่าจะได้มาจากตาราง Plato ดั้งเดิม แต่ก็ใช้สำหรับการวัดความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่เห็นได้ชัดที่ (20 °C/20 °C) บนมาตราส่วน IPTS-68 ซึ่งความหนาแน่นของน้ำคือ 0.9982071 g/cm³ ^ในอุตสาหกรรมน้ำตาล น้ำอัดลม น้ำผึ้ง น้ำผลไม้ และอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง ความเข้มข้นของซูโครสตามมวลจะนำมาจากงานนี้^{[ 4 ]}ซึ่งใช้ SG (17.5 °C/17.5 °C) ตัวอย่างสุดท้าย หน่วย RD ของอังกฤษนั้นอิงตามอุณหภูมิอ้างอิงและอุณหภูมิตัวอย่างที่ 60 °F ดังนั้นจึงเป็น (15.56 °C/15.56 °C) ^{[ 4 ]}

ในทางการแพทย์ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ถูกนำมาใช้โดยเฉพาะในสาขาเภสัชกรรม มีการใช้ในเครื่องผสมอัตโนมัติในการเตรียมส่วนผสมหลายองค์ประกอบสำหรับโภชนาการทางหลอดเลือดดำในขณะเดียวกันก็เป็นปัจจัยสำคัญในการวิเคราะห์ปัสสาวะความหนาแน่นสัมพัทธ์เป็นตัวบ่งชี้ทั้งความเข้มข้นของอนุภาคในปัสสาวะและระดับความชุ่มชื้นของผู้ป่วย^{[ 9 ]}

ความหนาแน่นสัมพัทธ์สามารถคำนวณได้โดยตรงจากการวัดความหนาแน่นของตัวอย่างและหารด้วยความหนาแน่น (ที่ทราบแล้ว) ของสารอ้างอิง ความหนาแน่นของตัวอย่างคือมวลของตัวอย่างหารด้วยปริมาตรของตัวอย่าง แม้ว่ามวลจะวัดได้ง่าย แต่ปริมาตรของตัวอย่างที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมออาจวัดได้ยากกว่า วิธีหนึ่งคือการใส่ตัวอย่างลงในกระบอกตวงที่ บรรจุน้ำ และอ่านค่าปริมาตรน้ำที่ตัวอย่างแทนที่ หรืออีกวิธีหนึ่งคือเติมน้ำให้เต็มภาชนะ จุ่มตัวอย่างลงไป และวัดปริมาตรน้ำที่ล้นออกมาแรงตึงผิวของน้ำอาจช่วยป้องกันไม่ให้น้ำล้นออกมามาก ซึ่งเป็นปัญหาอย่างยิ่งสำหรับตัวอย่างขนาดเล็ก ด้วยเหตุนี้จึงควรใช้ภาชนะบรรจุน้ำที่มีปากแคบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

สำหรับแต่ละสาร ความหนาแน่นρจะกำหนดโดย $${\displaystyle \rho ={\frac {\text{Mass}}{\text{Volume}}}={\frac {{\text{Deflection}}\times {\frac {\text{Spring Constant}}{\text{Gravity}}}}{{\text{Displacement}}_{\mathrm {WaterLine} }\times {\text{Area}}_{\mathrm {Cylinder} }}}.}$$

เมื่อนำค่าความหนาแน่นเหล่านี้มาหารกัน ค่าอ้างอิงถึงค่าคงที่ของสปริง แรงโน้มถ่วง และพื้นที่หน้าตัดก็จะหักล้างกันไป เหลือเพียงค่าคงที่ของสปริงเท่านั้น $${\displaystyle RD={\frac {\rho _{\mathrm {object} }}{\rho _{\mathrm {ref} }}}={\frac {\frac {{\text{Deflection}}_{\mathrm {Obj.} }}{{\text{Displacement}}_{\mathrm {Obj.} }}}{\frac {{\text{Deflection}}_{\mathrm {Ref.} }}{{\text{Displacement}}_{\mathrm {Ref.} }}}}={\frac {\frac {3\ \mathrm {in} }{20\ \mathrm {mm} }}{\frac {5\ \mathrm {in} }{34\ \mathrm {mm} }}}={\frac {3\ \mathrm {in} \times 34\ \mathrm {mm} }{5\ \mathrm {in} \times 20\ \mathrm {mm} }}=1.02.}$$

ความหนาแน่นสัมพัทธ์สามารถวัดได้ง่ายกว่าและอาจแม่นยำกว่าโดยไม่ต้องวัดปริมาตร โดยใช้เครื่องชั่งสปริง ชั่งน้ำหนักตัวอย่างในอากาศก่อน แล้วจึงชั่งน้ำหนักในน้ำ จากนั้นสามารถคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ (เทียบกับน้ำ) ได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้: โดยที่ $${\displaystyle RD={\frac {W_{\mathrm {air} }}{W_{\mathrm {air} }-W_{\mathrm {water} }}},}$$

• Wairคือ น้ำหนักของตัวอย่างในอากาศ (วัดเป็นนิวตัน_{ปอนด์} - แรงหรือหน่วยแรงอื่นๆ)
• W _waterคือ น้ำหนักของตัวอย่างในน้ำ (วัดในหน่วยเดียวกัน)

เทคนิคนี้ไม่สามารถใช้วัดความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่น้อยกว่าหนึ่งได้ง่ายๆ เพราะตัวอย่างจะลอยขึ้น ค่า W _{ของน้ำ}จะกลายเป็นค่าลบ ซึ่งแสดงถึงแรงที่จำเป็นในการรักษาตัวอย่างให้อยู่ใต้น้ำ

อีกวิธีหนึ่งที่ใช้งานได้จริงคือการใช้การวัดสามครั้ง ชั่งน้ำหนักตัวอย่างแห้งก่อน จากนั้นชั่งน้ำหนักภาชนะที่บรรจุน้ำจนเต็ม แล้วชั่งน้ำหนักอีกครั้งโดยแช่ตัวอย่างไว้ในน้ำหลังจากที่น้ำที่ถูกแทนที่ล้นออกมาและถูกนำออกไปแล้ว ลบน้ำหนักที่วัดได้ครั้งสุดท้ายออกจากผลรวมของน้ำหนักที่วัดได้สองครั้งแรกจะได้น้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ ความหนาแน่นสัมพัทธ์คือ น้ำหนักตัวอย่างแห้งหารด้วยน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ วิธีนี้ช่วยให้สามารถใช้เครื่องชั่งที่ไม่สามารถจัดการกับตัวอย่างที่แขวนลอยได้ ตัวอย่างที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำก็สามารถจัดการได้เช่นกัน แต่ต้องยึดตัวอย่างไว้ให้แน่น และต้องพิจารณาความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากวัสดุที่ใช้ยึดด้วย

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวสามารถวัดได้โดยใช้ไฮโดรมิเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยกระเปาะที่ติดอยู่กับก้านที่มีพื้นที่หน้าตัดคงที่ ดังแสดงในแผนภาพด้านข้าง

ขั้นแรก นำไฮโดรมิเตอร์ไปลอยในของเหลวอ้างอิง (แสดงด้วยสีฟ้าอ่อน) และ ทำเครื่องหมาย ตำแหน่งการแทนที่ (ระดับของเหลวบนก้าน) (เส้นสีน้ำเงิน) ของเหลวอ้างอิงอาจเป็นของเหลวใดก็ได้ แต่ในทางปฏิบัติมักจะเป็นน้ำ

จากนั้นให้นำไฮโดรมิเตอร์ไปลอยในของเหลวที่มีความหนาแน่นไม่ทราบค่า (แสดงด้วยสีเขียว) บันทึกการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรที่ถูกแทนที่ Δx ในตัวอย่างที่แสดง ไฮโดรมิเตอร์จมลงเล็กน้อยในของเหลวสีเขียว ดังนั้นความหนาแน่นของมันจึงต่ำกว่าของเหลวอ้างอิง จำเป็นที่ไฮโดรมิเตอร์จะต้องลอยอยู่ในของเหลวทั้งสองชนิด

การประยุกต์ใช้หลักการทางฟิสิกส์อย่างง่ายช่วยให้สามารถคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวที่ไม่ทราบชนิดได้จากความเปลี่ยนแปลงของการแทนที่ (ในทางปฏิบัติ ก้านของไฮโดรมิเตอร์จะถูกทำเครื่องหมายด้วยขีดบอกปริมาตรไว้ล่วงหน้าเพื่ออำนวยความสะดวกในการวัดนี้)

ในคำอธิบายต่อไปนี้

• ρ _refคือความหนาแน่นที่ทราบแล้ว ( มวลต่อหน่วยปริมาตร ) ของของเหลวอ้างอิง (โดยทั่วไปคือน้ำ)
• ρ _newคือความหนาแน่นที่ไม่ทราบค่าของของเหลวใหม่ (สีเขียว)
• RD _{ใหม่/อ้างอิง}คือความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวใหม่เมื่อเทียบกับของเหลวอ้างอิง
• Vคือปริมาตรของของเหลวอ้างอิงที่ถูกแทนที่ ซึ่งก็คือปริมาตรสีแดงในแผนภาพ
• mคือมวลของไฮโดรมิเตอร์ทั้งหมด
• gคือ ค่าคง ที่ความโน้มถ่วงเฉพาะที่
• Δx คือการเปลี่ยนแปลงของการแทนที่ ตามหลักการวัดปริมาตรของไฮโดรมิเตอร์โดยทั่วไป Δx จะมีค่าเป็นลบหากเส้นบอกปริมาตรบนก้านของไฮโดรมิเตอร์สูงขึ้น และมีค่าเป็นบวกหากเส้นบอกปริมาตรลดลง ในตัวอย่างที่แสดง Δx มีค่าเป็นลบ
• Aคือพื้นที่หน้าตัดของเพลา

เนื่องจากไฮโดรมิเตอร์แบบลอยตัวอยู่ในสภาวะสมดุลสถิตแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อไฮโดรมิเตอร์ในทิศทางลงจะต้องสมดุลกับแรงลอยตัวในทิศทางขึ้นอย่างพอดี แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อไฮโดรมิเตอร์ก็คือน้ำหนักของมันนั่นเอง คือmgจาก หลักการ ลอยตัวของอาร์คิมิดีส แรงลอยตัวที่กระทำต่อไฮโดรมิเตอร์เท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ น้ำหนักนี้เท่ากับมวลของของเหลวที่ถูกแทนที่คูณด้วยgซึ่งในกรณีของของเหลวอ้างอิงคือρ _ref Vgเมื่อกำหนดให้เท่ากัน เราจะได้ $${\displaystyle mg=\rho _{\mathrm {ref} }Vg}$$

หรือเพียงแค่

$${\displaystyle m=\rho _{\mathrm {ref} }V.}$$

1

สมการเดียวกันนี้ใช้ได้เช่นกันเมื่อไฮโดรมิเตอร์ลอยอยู่ในของเหลวที่กำลังวัด ยกเว้นว่าปริมาตรใหม่จะเป็นV − A Δ x (ดูหมายเหตุข้างต้นเกี่ยวกับเครื่องหมายของ Δ x ) ดังนั้น

$${\displaystyle m=\rho _{\mathrm {new} }(V-A\Delta x).}$$

2

การรวม ( 1 ) และ ( 2 ) จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

$${\displaystyle RD_{\mathrm {new/ref} }={\frac {\rho _{\mathrm {new} }}{\rho _{\mathrm {ref} }}}={\frac {V}{V-A\Delta x}}.}$$

3

แต่จาก ( 1 ) เรามีV = m / ρ _refการแทนค่าลงใน ( 3 ) จะได้

$${\displaystyle RD_{\mathrm {new/ref} }={\frac {1}{1-{\frac {A\Delta x}{m}}\rho _{\mathrm {ref} }}}.}$$

4

สมการนี้ช่วยให้สามารถคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ได้จากการเปลี่ยนแปลงการแทนที่ ความหนาแน่นที่ทราบของของเหลวอ้างอิง และคุณสมบัติที่ทราบของไฮโดรมิเตอร์ หาก Δ xมีค่าน้อย สม การ อนุกรมเรขาคณิต ( 4 ) สามารถเขียนได้ดังนี้โดย ประมาณอันดับแรก :$${\displaystyle RD_{\mathrm {new/ref} }\approx 1+{\frac {A\Delta x}{m}}\rho _{\mathrm {ref} }.}$$

นี่แสดงให้เห็นว่า สำหรับค่า Δ x ที่มีขนาดเล็ก การเปลี่ยนแปลงของการกระจัดจะแปรผันโดยประมาณกับการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นสัมพัทธ์

ไพคนอมิเตอร์ (จากภาษากรีกโบราณ : πυκνός , โรมันไนซ์ :  puknos , แปลตรงตัวว่า ' หนาแน่น' ) หรือเรียกอีกอย่างว่าไพคนอมิเตอร์หรือขวดวัดความถ่วงจำเพาะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการหาความหนาแน่นของของเหลว โดยทั่วไปไพคนอมิเตอร์จะทำจากแก้ว มี จุกแก้วบด ที่ปิดสนิทพร้อมท่อแคปิลลารีผ่าน เพื่อให้ฟองอากาศสามารถออกจากอุปกรณ์ได้ อุปกรณ์นี้ช่วยให้สามารถวัดความหนาแน่นของของเหลวได้อย่างแม่นยำโดยอ้างอิงจากของเหลวทำงานที่เหมาะสม เช่นน้ำหรือปรอทโดยใช้ เครื่อง ชั่งวิเคราะห์^{[ 10 ]}

หากชั่งน้ำหนักขวดเปล่า ขวดที่บรรจุน้ำ และขวดที่บรรจุของเหลวที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ต้องการทราบ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวนั้นสามารถคำนวณได้ง่าย นอกจากนี้ความหนาแน่นของอนุภาคผง ซึ่งไม่สามารถใช้วิธีการชั่งน้ำหนักแบบปกติได้ ก็สามารถหาได้ด้วยปิคโนมิเตอร์ โดยใส่ผงลงในปิคโนมิเตอร์ แล้วชั่งน้ำหนักปิคโนมิเตอร์เพื่อหาค่าน้ำหนักของตัวอย่างผง จากนั้นเติมของเหลวที่มีความหนาแน่นที่ทราบค่าลงในปิคโนมิเตอร์ ซึ่งผงจะไม่ละลายในของเหลวนั้น จากนั้นจึงชั่งน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ และหาความหนาแน่นสัมพัทธ์ของผงได้

ไพคนอมิเตอร์แบบใช้แก๊สซึ่งเป็นไพคนอมิเตอร์แบบใช้แก๊ส จะเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงของความดันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในปริมาตรปิดที่มีวัตถุอ้างอิง (โดยปกติจะเป็นทรงกลมเหล็กที่มีปริมาตรที่ทราบ) กับการเปลี่ยนแปลงของความดันที่เกิดจากตัวอย่างภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ความแตกต่างของการเปลี่ยนแปลงความดันแสดงถึงปริมาตรของตัวอย่างเมื่อเทียบกับทรงกลมอ้างอิง และมักใช้สำหรับอนุภาคของแข็งที่อาจละลายในตัวกลางของเหลวของไพคนอมิเตอร์ที่อธิบายไว้ข้างต้น หรือสำหรับวัสดุที่มีรูพรุนซึ่งของเหลวไม่สามารถซึมเข้าไปได้อย่างเต็มที่

เมื่อเติมของเหลวลงในปิคโนมิเตอร์จนถึงปริมาตรที่กำหนด (แต่ไม่จำเป็นต้องทราบอย่างแม่นยำ) Vแล้ววางลงบนเครื่องชั่ง ปิคโนมิเตอร์จะออกแรงกระทำ โดยที่m _bคือมวลของขวด และgคือความเร่งโน้มถ่วงณ ตำแหน่งที่ทำการวัดρ _aคือความหนาแน่นของอากาศที่ความดันบรรยากาศ และρ _bคือความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้ทำขวด (โดยปกติคือแก้ว) ดังนั้นพจน์ที่สองคือมวลของอากาศที่ถูกแทนที่โดยแก้วของขวด ซึ่งตามหลักการของอาร์คิมิดีสจะต้องหักน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ออกไป ขวดเต็มไปด้วยอากาศ แต่เนื่องจากอากาศนั้นแทนที่อากาศในปริมาณที่เท่ากัน น้ำหนักของอากาศนั้นจึงถูกหักล้างด้วยน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ ตอนนี้เราเติมของเหลวอ้างอิง เช่น น้ำบริสุทธิ์ ลงในขวด แรงที่กระทำต่อจานของเครื่องชั่งจะกลายเป็น: $${\displaystyle F_{\mathrm {b} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}\right),}$$$${\displaystyle F_{\mathrm {w} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}+V\rho _{\mathrm {w} }-V\rho _{\mathrm {a} }\right).}$$

ถ้าเราลบแรงที่วัดได้บนขวดเปล่าออกจากค่านี้ (หรือปรับค่าศูนย์ของเครื่องชั่งก่อนทำการวัดน้ำ) เราจะได้ _โดย ที่ตัวห้อยnแสดงว่าแรงนี้เป็นแรงสุทธิจากแรงของขวดเปล่า ตอนนี้ขวดถูกเทน้ำออกจนหมด เช็ดให้แห้งสนิท และเติมตัวอย่างลงไปใหม่ แรงสุทธิจากขวดเปล่าคือ: โดยที่ρsคือความหนาแน่นของตัวอย่าง อัตราส่วนของแรงจากตัวอย่างและแรงจากน้ำคือ: $${\displaystyle F_{\mathrm {w,n} }=gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} }),}$$$${\displaystyle F_{\mathrm {s,n} }=gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} }),}$$$${\displaystyle SG_{\mathrm {A} }={\frac {gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} })}{gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} })}}={\frac {\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} }}}.}$$

ค่านี้เรียกว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ปรากฏ (apparent relative density ) ซึ่งใช้สัญลักษณ์ A เป็นตัวห้อย เพราะเป็นค่าที่เราจะได้หากเรานำอัตราส่วนของน้ำหนักสุทธิในอากาศจากเครื่องชั่งวิเคราะห์หรือใช้ไฮโดรมิเตอร์ (ก้านของไฮโดรมิเตอร์จะแทนที่อากาศ) โปรดทราบว่าผลลัพธ์นี้ไม่ขึ้นอยู่กับการสอบเทียบของเครื่องชั่ง ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือเครื่องชั่งต้องอ่านค่าได้อย่างเป็นเส้นตรงกับแรง และค่าRD _A ก็ไม่ ขึ้นอยู่กับปริมาตรจริงของไพคนอมิเตอร์ด้วย

การปรับแต่งเพิ่มเติมและสุดท้ายการแทนที่RD _Vซึ่งเป็นความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริง (ใช้ตัวห้อย V เนื่องจากมักเรียกกันว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ในสุญญากาศ ) สำหรับρ _s / ρ _wจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ปรากฏและความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริง:

$${\displaystyle RD_{\mathrm {A} }={{\rho _{\mathrm {s} } \over \rho _{\mathrm {w} }}-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }} \over 1-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}}={RD_{\mathrm {V} }-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }} \over 1-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}}.}$$

โดยปกติแล้ว เราจะวัดน้ำหนักและต้องการทราบความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริง ซึ่งหาได้จาก... $${\displaystyle RD_{\mathrm {V} }=RD_{\mathrm {A} }-{\rho _{\mathrm {a} } \over \rho _{\mathrm {w} }}(RD_{\mathrm {A} }-1).}$$

เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศแห้งที่ 101.325 kPa ที่ 20 °C คือ^{[ 11 ]} 0.001205 g/cm³ ^และความหนาแน่นของน้ำคือ 0.998203 g/cm³ ^เราจึงเห็นว่าความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แท้จริงและที่ปรากฏสำหรับสารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ (20 °C/20 °C) ประมาณ 1.100 จะเท่ากับ 0.000120 ในกรณีที่ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของตัวอย่างใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำ (เช่น สารละลายเอทานอลเจือจาง) การแก้ไขจะยิ่งน้อยลงไปอีก

ไพคนโนมิเตอร์ถูกใช้ในมาตรฐาน ISO: ISO 1183-1:2004, ISO 1014–1985 และ มาตรฐาน ASTM : ASTM D854

ประเภท

• ขวดแก้ว Gay-Lussacรูปทรงลูกแพร์ มีจุกปิดแบบมีรูพรุน ปรับขนาดได้ ความจุ 1, 2, 5, 10, 25, 50 และ 100 มล.
• ตามที่กล่าวมาข้างต้น โดยใช้ เทอร์โมมิเตอร์แบบฝังดินปรับตั้งแล้ว และมีท่อด้านข้างพร้อมฝาปิด
• แท่งวัดความ หนืด Hubbard สำหรับบิทูเมนและน้ำมันดิบหนักชนิดทรงกระบอก มาตรฐานASTM D 70 ขนาด 24 มล.
• ตามที่ระบุไว้ข้างต้น เป็นแบบทรงกรวย มาตรฐาน ASTM D 115 และ D 234 ขนาด 25 มล.
• บูท พร้อมปลอกหุ้มสุญญากาศและเทอร์โมมิเตอร์ ความจุ 5, 10, 25 และ 50 มล.

เครื่องมือวัดความดันไฮโดรสแตติก : เทคโนโลยีนี้อาศัยหลักการของปาสคาล ซึ่งกล่าวว่า ความแตกต่างของความดันระหว่างสองจุดภายในคอลัมน์ของเหลวในแนวตั้งนั้นขึ้นอยู่กับระยะทางในแนวตั้งระหว่างสองจุด ความหนาแน่นของของเหลว และแรงโน้มถ่วง เทคโนโลยีนี้มักใช้ในการวัดระดับและความหนาแน่นของของเหลวในถังเก็บน้ำ เนื่องจากเป็นวิธีการที่สะดวกในการวัดระดับและความหนาแน่นของของเหลว

ทรานสดิวเซอร์แบบองค์ประกอบสั่น : เครื่องมือประเภทนี้ต้องใช้องค์ประกอบสั่นสัมผัสกับของเหลวที่ต้องการวัด ความถี่เรโซแนนซ์ขององค์ประกอบจะถูกวัดและนำไปสัมพันธ์กับความหนาแน่นของของเหลวโดยใช้ลักษณะเฉพาะที่ขึ้นอยู่กับการออกแบบขององค์ประกอบ ในห้องปฏิบัติการสมัยใหม่ การวัดความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่แม่นยำจะทำโดยใช้ มิเตอร์ แบบท่อรูปตัวยูที่สั่นได้เครื่องมือเหล่านี้สามารถวัดได้ถึง 5-6 ตำแหน่งทศนิยม และใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ การกลั่นสุรา ยา ปิโตรเลียม และอุตสาหกรรมอื่นๆ เครื่องมือเหล่านี้วัดมวลจริงของของเหลวที่บรรจุอยู่ในปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิระหว่าง 0 ถึง 80 องศาเซลเซียส แต่เนื่องจากใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ จึงสามารถคำนวณความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ปรากฏหรือที่แท้จริงได้ และมีตารางที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าเหล่านี้กับความเข้มข้นของกรดทั่วไป สารละลายน้ำตาล ฯลฯ

ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก : คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกส่งผ่านจากแหล่งกำเนิด ผ่านของเหลวที่ต้องการวัด และไปยังตัวตรวจจับซึ่งจะวัดสเปกตรัมเสียงของคลื่น คุณสมบัติของของเหลว เช่น ความหนาแน่นและความหนืด สามารถอนุมานได้จากสเปกตรัม

เกจวัดรังสี : รังสีจะถูกส่งผ่านจากแหล่งกำเนิด ผ่านของเหลวที่ต้องการวัด และเข้าไปในตัวตรวจจับการเรืองแสงหรือตัวนับ เมื่อความหนาแน่นของของเหลวเพิ่มขึ้น จำนวน "นับ" ของรังสีที่ตรวจพบจะลดลง แหล่งกำเนิดมักจะเป็นไอโซโทปรังสีซีเซียม-137ซึ่งมีครึ่งชีวิตประมาณ 30 ปี ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีนี้คือไม่จำเป็นต้องให้อุปกรณ์สัมผัสกับของเหลว โดยทั่วไปแหล่งกำเนิดและตัวตรวจจับจะติดตั้งอยู่ด้านนอกของถังหรือท่อ^{[ 12 ]}

ทรานสดิวเซอร์แรงลอยตัว : แรงลอยตัวที่เกิดจากลูกลอยในของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่โดยลูกลอย เนื่องจากแรงลอยตัวเป็นเส้นตรงกับความหนาแน่นของของเหลวที่ลูกลอยจมอยู่ การวัดแรงลอยตัวจึงให้ค่าความหนาแน่นของของเหลว หน่วยที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์หน่วยหนึ่งอ้างว่าเครื่องมือนี้สามารถวัดความหนาแน่นสัมพัทธ์ได้ด้วยความแม่นยำ ± 0.005 หน่วย RD หัวโพรบที่จุ่มน้ำได้ประกอบด้วยระบบสปริง-ลูกลอยที่มีลักษณะทางคณิตศาสตร์ เมื่อหัวจุ่มลงในของเหลวในแนวตั้ง ลูกลอยจะเคลื่อนที่ในแนวตั้ง และตำแหน่งของลูกลอยจะควบคุมตำแหน่งของแม่เหล็กถาวรซึ่งการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กจะถูกตรวจจับโดยอาร์เรย์ศูนย์กลางของเซ็นเซอร์วัดระยะการเคลื่อนที่เชิงเส้นแบบ Hall-effect สัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะถูกผสมในโมดูลอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะซึ่งให้แรงดันเอาต์พุตเดียวที่มีขนาดเป็นการวัดเชิงเส้นโดยตรงของปริมาณที่จะวัด^{[ 13 ]}

ความหนาแน่นสัมพัทธ์คือ การวัดอัตราส่วนช่องว่างปัจจุบันเมื่อเทียบกับอัตราส่วนช่องว่างสูงสุดและต่ำสุด โดยความเค้นประสิทธิผลที่ใช้จะควบคุมพฤติกรรมทางกลของดินที่ไม่มีแรงยึดเกาะ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ถูกกำหนดโดยสูตร โดย ที่, และคือ อัตราส่วนช่องว่างสูงสุด ต่ำสุด และจริง ตามลำดับ ${\displaystyle D_{\mathrm {R} }}$$${\displaystyle D_{\mathrm {R} }={\frac {e_{\mathrm {max} }-e}{e_{\mathrm {max} }-e_{\mathrm {min} }}}\times 100\%}$$${\displaystyle e_{\mathrm {max} },e_{\mathrm {min} }}$${\displaystyle e}$

ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (SG) เป็นแนวคิดที่มีประโยชน์แต่มีข้อจำกัดหลายประการ ปัญหาหลักประการหนึ่งคือความไวต่ออุณหภูมิ เนื่องจากความหนาแน่นของทั้งสารที่วัดและสารอ้างอิงเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ส่งผลต่อความแม่นยำ^{[ 14 ]}นอกจากนี้ยังถือว่าวัสดุไม่สามารถบีอัดได้ ซึ่งไม่เป็นความจริงสำหรับก๊าซหรือของเหลวบางชนิดภายใต้ความดันที่เปลี่ยนแปลง^{[ 15 ]}มันไม่ได้ให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบหรือคุณสมบัติของวัสดุนอกเหนือจากความหนาแน่น^{[ 16 ]}ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากสิ่งเจือปน การผสมที่ไม่สมบูรณ์ หรือฟอง อากาศ ในของเหลว ซึ่งอาจทำให้ผลลัพธ์คลาดเคลื่อนได้^{[ 17 ]}

(ตัวอย่างอาจแตกต่างกันไป และตัวเลขเหล่านี้เป็นเพียงค่าประมาณ)

สารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์เท่ากับ 1 จะลอยตัวได้เท่ากับน้ำ สารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์มากกว่าหนึ่งจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ ดังนั้น (โดยไม่คำนึงถึง ผล ของแรงตึงผิว ) จะจมลงในน้ำ และสารที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์น้อยกว่าหนึ่งจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นจะลอยอยู่บนน้ำ

ตัวอย่าง: $${\displaystyle RD_{\mathrm {H_{2}O} }={\frac {\rho _{\mathrm {Material} }}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}=RD,}$$

ก๊าซ ฮีเลียมมีความหนาแน่น 0.164 กรัม/ลิตร^{[ 18 ]}ซึ่งมีความหนาแน่นเป็น 0.139 เท่าของอากาศซึ่งมีความหนาแน่น 1.18 กรัม/ลิตร^{[ 18 ]}

• โดยปกติ ปัสสาวะจะมีค่าความถ่วงจำเพาะระหว่าง 1.003 ถึง 1.030 การทดสอบวินิจฉัยค่าความถ่วงจำเพาะของปัสสาวะใช้เพื่อประเมินความสามารถในการทำให้เข้มข้นของไตเพื่อประเมินระบบทางเดินปัสสาวะ^{[ 19 ]}ความเข้มข้นต่ำอาจบ่งชี้ถึง ภาวะเบาหวานจืด ในขณะที่ความเข้มข้นสูงอาจบ่งชี้ถึงภาวะโปรตีนในปัสสาวะหรือน้ำตาลในปัสสาวะ^{[ 19 ]}
• โดยปกติ เลือดจะมีค่าความถ่วงจำเพาะประมาณ 1.060 ^{[ 20 ]}
• วอดก้า 80% proof (40% v/v) มีค่าความหนาแน่นจำเพาะ 0.9498 ^{[ 21 ]}

• พื้นฐานของกลศาสตร์ของไหล โดย Wiley, BR Munson, DF Young และ TH Okishi
• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ของไหล ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 4 สำนักพิมพ์ Wiley ฉบับ SI โดย RW Fox และ AT McDonald
• อุณหพลศาสตร์: แนวทางวิศวกรรม ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง สำนักพิมพ์ McGraw-Hill ฉบับนานาชาติ โดย YA Cengel และ MA Boles
• Munson, BR; DF Young; TH Okishi (2001). พื้นฐานกลศาสตร์ของไหล (ฉบับที่ 4). Wiley. ISBN 978-0-471-44250-9.
• Fox, RW; McDonald, AT (2003). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ของไหล (ฉบับที่ 4). Wiley. ISBN 0-471-20231-2.

• ค่าความถ่วงจำเพาะของวัสดุ (เก็บถาวรเมื่อ 22 พฤษภาคม 2549)
• ตารางค่าความถ่วงจำเพาะและความหนืดของผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตอาหารและเครื่องดื่มหัตถกรรม , CPE Systems, เมษายน 2568