Tetthetsoppførsel

Tetthetsoppførsel beskriver hvordan tettheten til et stoff eller en løsning endres som respons på endringer i omgivelsene, særlig temperatur og trykk, samt sammensetning og fase. Tetthet er masse per volum og betegnes ρ = m/V. For de fleste stoffer reduseres tettheten når temperaturen øker, fordi materialet utvider seg ved oppvarming. Økt trykk har ofte motsatt effekt og øker tettheten ved å krympe volumet.

To sentrale begreper brukes for å beskrive tetthetsendringer: den termiske ekspansjonskoeffisienten α og den isostatiske kompressibiliteten κ_T. α = (1/V)(dV/dT)_P beskriver hvor mye volum endres med temperatur, mens κ_T = - (1/V)(dV/dP)_T beskriver hvor mye volum endres med trykk. For små endringer gir relative endringer i tetthet: dρ/ρ ≈ - α dT + κ_T dP.

Unntak finnes, for eksempel vann, som har tetthetsmaksimum ved omtrent 4 °C. Dette betyr at tettheten først øker når temperaturen faller mot 4 °C, deretter avtar ved lavere temperaturer. I løsninger og blandinger oppfører tettheten seg ofte ikke-linært og avhenger av sammensetning, temperatur og trykk; ved faseoverganger kan tettheten endre seg brått.

Praktiske målinger av tetthet skjer ved pyknometri, densitometri og andre metoder. Tetthetsoppførsel er viktig i geovitenskap, kjemiteknikk og materialvitenskap, for eksempel ved design av væskesystemer, transport og prosesser der volum og massedistribusjon spiller en rolle.