อ่าน 4 นาที
ความหนาแน่นของพื้นที่
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ความหนาแน่น เชิงพื้นที่ความหนาแน่นเชิงพื้นผิวความหนาแน่นเชิงผิวความหนาแน่นเชิงคอลัมน์หรือความหนาเชิงความหนาแน่น ) ของ วัตถุ
ความหนาแน่นของพื้นที่
| ความหนาแน่นของพื้นที่ | |
|---|---|
สัญลักษณ์ทั่วไป | |
| หน่วย SI | กก./ ตร.ม. |
| ในหน่วยฐาน SI | ม. −2 ⋅กก. |
อนุพันธ์จากปริมาณอื่นๆ | |
| มิติ | |
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ความหนาแน่น เชิงพื้นที่ความหนาแน่นเชิงพื้นผิวความหนาแน่นเชิงผิวความหนาแน่นเชิงคอลัมน์หรือความหนาเชิงความหนาแน่น ) ของ วัตถุ สองมิติถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของมวลต่อพื้นที่หน่วยอนุพันธ์ของระบบ SIคือ " กิโลกรัมต่อตารางเมตร " ( สัญลักษณ์หน่วย kg· m⁻² )
ในอุตสาหกรรมกระดาษและสิ่งทอ จะเรียกว่าแกรมเมจ (grammage ) โดยแสดงเป็นกรัมต่อตารางเมตร (g/m² )สำหรับกระดาษโดยเฉพาะ อาจแสดงเป็นปอนด์ต่อรีมของขนาดมาตรฐาน ("basis ream")
ปริมาณพื้นที่ทั่วไปถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของปริมาณทางกายภาพ ทั่วไป ต่อพื้นที่[ 1 ]เช่นความหนาแน่นประจุพื้นผิวหรือประจุไฟฟ้าต่อพื้นที่[ 2 ]ความหนาแน่นจำนวนพื้นที่ ที่เกี่ยวข้องสามารถกำหนดได้โดยการแทนที่มวลด้วยจำนวนอนุภาค หรือ ปริมาณที่นับได้อื่นๆ
สูตร
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่สามารถคำนวณได้ดังนี้: หรือ โดยที่ρ Aคือความหนาแน่นเชิงพื้นที่เฉลี่ย, mคือมวลรวมของวัตถุ, Aคือพื้นที่รวมของวัตถุ, ρ คือ ความหนาแน่นเฉลี่ยและlคือความหนาเฉลี่ยของวัตถุ
ความหนาแน่นของคอลัมน์
ความหนาแน่นของพื้นที่ชนิดพิเศษเรียกว่าความหนาแน่นของคอลัมน์ (หรือความหนาแน่นของมวลคอลัมน์หรือเรียกง่ายๆว่าความหนาแน่นของคอลัมน์ ) ซึ่งแสดงด้วยρ Aหรือσโดยเป็นมวลของสารต่อหน่วยพื้นที่ที่รวมเข้าด้วยกันตามเส้นทาง[ 3 ]ซึ่งได้มาจากการอินทิเก รต ความหนาแน่นเชิงปริมาตร เหนือคอลัมน์[ 4 ]
โดยทั่วไป เส้นทางการรวมสัญญาณอาจเป็นการตกกระทบแบบเฉียงหรือเอียง (เช่นการแพร่กระจายตามแนวสายตาในฟิสิกส์บรรยากาศ ) กรณีพิเศษที่พบได้ทั่วไปคือเส้นทางแนวตั้ง จากด้านล่างไปยังด้านบนของตัวกลาง โดยที่แสดงถึงพิกัดแนวตั้ง (เช่น ความสูงหรือความลึก)
ความหนาแน่นเชิงคอลัมน์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนาแน่นเชิงปริมาตรเฉลี่ยในแนวตั้งโดย ที่; , , และมีหน่วยเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร กรัมต่อตารางเมตร และเมตร ตามลำดับ
การใช้งาน
ฟิสิกส์บรรยากาศ
เป็นปริมาณที่มักได้รับจาก เครื่องมือ ตรวจวัดระยะไกลเช่นTotal Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) ซึ่งตรวจวัดปริมาณโอโซนทั่วโลก นอกจากนี้ยังได้รับค่าปริมาณโอโซนจากวิธีการตรวจวัดการดูดกลืนแสงแบบดิฟเฟอเรนเชียล (DOAS) [ 5 ]และเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการตรวจวัดทั่วไปจากเครื่องวัดรังสีไมโครเวฟ แบบ มองลง[ 6 ] [ 7 ]
แนวคิดที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือแนวคิดเรื่องเส้นทางของน้ำแข็งหรือน้ำเหลวซึ่งระบุปริมาตรต่อหน่วยพื้นที่หรือความลึกแทนที่จะเป็นมวลต่อหน่วยพื้นที่ ดังนั้นทั้งสองจึงมีความสัมพันธ์กัน:
แนวคิดที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดอีกประการหนึ่งคือความลึกเชิงแสง
ดาราศาสตร์
ในทางดาราศาสตร์ ความหนาแน่นของคอลัมน์โดยทั่วไปใช้เพื่อระบุจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลต่อตารางเซนติเมตร (cm² )ตามแนวสายตาในทิศทางเฉพาะ ซึ่งได้มาจากการสังเกต เช่นเส้นไฮโดรเจน 21 ซม. หรือจากการสังเกตโมเลกุลชนิดใดชนิดหนึ่ง นอกจากนี้ การดูดกลืนแสงระหว่างดาวฤกษ์ ยัง สามารถเชื่อมโยงกับความหนาแน่นของคอลัมน์ของ H หรือ H₂ ได้อีก ด้วย [ 8 ]
แนวคิดเรื่องความหนาแน่นตามพื้นที่นั้นมีประโยชน์เมื่อวิเคราะห์จานสะสมมวลในกรณีที่มองเห็นจานจากด้านหน้า ความหนาแน่นตามพื้นที่สำหรับพื้นที่ที่กำหนดของจานจะถูกกำหนดเป็นความหนาแน่นตามคอลัมน์ กล่าวคือ เป็นมวลของสารต่อหน่วยพื้นที่ที่รวมเข้าด้วยกันตามเส้นทางแนวตั้งที่ผ่านจาน(แนวสายตา)จากด้านล่างไปยังด้านบนของตัวกลาง:
โดยที่หมายถึงพิกัดแนวตั้ง (เช่น ความสูงหรือความลึก) หรือเป็นจำนวนหรือปริมาณของสาร—แทนที่จะเป็นมวล—ต่อหน่วยพื้นที่ที่รวมเข้าด้วยกันตามเส้นทาง (ความหนาแน่นของจำนวนคอลัมน์):
สื่อบันทึกข้อมูล
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ใช้ในการวัดและเปรียบเทียบสื่อประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล เช่นฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ ไดร ฟ์ออปติคัลดิสก์และไดรฟ์เทปหน่วยวัดปัจจุบันโดยทั่วไปคือ กิกะบิตต่อตารางนิ้ว[ 9 ]
กระดาษ
ความหนาแน่นต่อพื้นที่มักใช้เพื่ออธิบายความหนาของกระดาษ เช่น 80 กรัม/ตารางเมตรเป็นตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป
ผ้า
น้ำหนักของผ้าโดยทั่วไปจะระบุเป็นมวลต่อหน่วยพื้นที่ เช่น กรัมต่อตารางเมตร (gsm) หรือออนซ์ต่อตารางหลา บางครั้งก็ระบุเป็นออนซ์ต่อหลาในความกว้างมาตรฐานของผ้าชนิดนั้นๆ ด้วย 1 กรัมต่อตารางเมตร เท่ากับ 0.0295 ออนซ์ต่อตารางหลา และ 1 ออนซ์ต่อตารางหลา เท่ากับ 33.9 กรัมต่อตารางเมตร
อื่น
นอกจากนี้ยังเป็นปริมาณที่สำคัญสำหรับการดูดซับรังสีอีก ด้วย
ในการศึกษาการตกของวัตถุผ่านอากาศ ความหนาแน่นของพื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากแรงต้านขึ้นอยู่กับพื้นที่ และแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับมวล
ความหนาแน่นของกระดูกมักแสดงในหน่วยกรัมต่อตารางเซนติเมตร (g·cm⁻² )ซึ่งวัดโดยวิธีเอกซเรย์ดูดซับรังสีเอกซ์ (x-ray absorptiometry) เพื่อใช้เป็นค่าประมาณความหนาแน่นที่แท้จริง
ดัชนีมวลกายแสดงในหน่วยกิโลกรัมต่อตารางเมตร แม้ว่าตัวเลขพื้นที่จะเป็นเพียงค่าประมาณ เนื่องจากคำนวณจากกำลังสองของความสูง
ปริมาณอิเล็กตรอนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์เป็นปริมาณประเภทความหนาแน่นเชิงคอลัมน์
ปริมาณน้ำในหิมะเทียบเท่าเป็นปริมาณประเภทความหนาแน่นมวลแบบคอลัมน์
การสรุปทั่วไป: ปริมาณพื้นที่
คำคุณศัพท์areicได้รับการแนะนำในระบบปริมาณสากล ( ISO 80000-1 ) เพื่อแสดงอัตราส่วนของปริมาณทางกายภาพ ใดๆ ต่อพื้นที่[ 1 ] การแสดงออก "ต่อหน่วยพื้นที่" หรือ "ความหนาแน่นของพื้นผิว" (หรือเรียกง่ายๆ ว่า "ความหนาแน่น") ก็มักใช้เช่นกัน โดยมีหน่วยที่เกี่ยวข้องกับ ตารางเมตร ผกผัน (m −2 ) ตัวอย่างเช่น:
- ความหนาแน่นมวลพื้นผิวหรือมวลพื้นที่[ 1 ] [ 10 ]
- ปริมาตรต่อพื้นที่หรือปริมาตรต่อพื้นที่ เช่น ปริมาณน้ำฝน[ 1 ]
- ความหนาแน่นประจุพื้นผิวหรือประจุไฟฟ้าต่อพื้นที่ ประจุไฟฟ้าต่อหน่วยพื้นที่[ 1 ] [ 2 ]
- ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวหรือกระแสไฟฟ้าต่อพื้นที่ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของกระแสไฟฟ้าต่อพื้นที่[ 2 ]
- ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กพื้นผิวหรือฟลักซ์แม่เหล็กพื้นที่[ 1 ]
- ความหนาแน่นของ กิจกรรมพื้นผิวหรือกิจกรรมพื้นที่[ 11 ]
- อัตราการไหลของความร้อนความหนาแน่น หรือ อัตราการไหลของความร้อนต่อพื้นที่[ 12 ]
- ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าต่อพื้นที่ (กำลังไฟฟ้าต่อหน่วยพื้นที่)
- พลังงานพื้นผิวจำเพาะพลังงานอิสระต่อหน่วยพื้นผิว คือ
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความหนาแน่นของพื้นที่
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ความหนาแน่น เชิงพื้นที่ความหนาแน่นเชิงพื้นผิวความหนาแน่นเชิงผิวความหนาแน่นเชิงคอลัมน์หรือความหนาเชิงความหนาแน่น ) ของ วัตถุ
สูตร
ความหนาแน่นเชิงพื้นที่สามารถคำนวณได้ดังนี้: หรือ โดยที่ ρ A คือความหนาแน่นเชิงพื้นที่เฉลี่ย, m คือมวลรวมของวัตถุ, A คือพื้นที่รวมของวัตถุ, ρ คือ ความหนาแน่น เฉลี่ยและ l คือความหนาเฉลี่ยของวัตถุ ρ เอ = ม เอ {\displaystyle \rho _{A}={\frac {m}{A}}} ρ เอ = ρ ⋅ ล...
ความหนาแน่นของคอลัมน์
ความหนาแน่นของพื้นที่ชนิดพิเศษเรียก ว่าความหนาแน่นของคอลัมน์ (หรือ ความหนาแน่นของมวลคอลัมน์ หรือเรียกง่ายๆ ว่าความหนาแน่นของคอลัมน์ ) ซึ่งแสดงด้วย ρ A หรือ σ โดยเป็น มวล ของ สาร ต่อหน่วย พื้นที่ ที่รวมเข้าด้วยกัน ตามเส้นทาง [ 3 ] ซึ่งได้มาจากการอินทิเก รต...
ฟิสิกส์บรรยากาศ
เป็นปริมาณที่มักได้รับจาก เครื่องมือ ตรวจวัดระยะไกล เช่น Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) ซึ่งตรวจวัดปริมาณโอโซนทั่วโลก นอกจากนี้ยังได้รับค่าปริมาณโอโซนจากวิธี การตรวจวัดการดูดกลืนแสงแบบดิฟเฟอเรนเชียล (DOAS) [ 5 ]...