밀도(부피 밀도, 이론 밀도, 겉보기 밀도)

안녕하십니까,

오늘은 밀도에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

밀도는 물질이 얼마나 조밀하게 구성되어 있는지를 나타내는 물리적 특성입니다. 아래의 식과 같이 물질의 질량을 부피로 나눈 값이며 단위는 kg/㎥ 또는 g/㎤을 주로 사용합니다.

 

밀도는 물질의 물리적 특성과 열적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 같은 크기의 물질이라도 밀도가 작은 경우 내부에 기공이 많을 수 있어, 강도가 낮아질 가능성이 큽니다. 또한, 기공이 많으면 열전도도도 낮아집니다. 

 

밀도는 물질마다 고유의 값을 가지지만, 순물질이 아닌 경우 위의 식으로 밀도를 계산해야 합니다. 밀도에는 부피 밀도, 이론 밀도, 겉보기 밀도가 있는데 각각의 정의와 측정방법을 살펴보겠습니다.

 

1.  부피 밀도,  이론 밀도, 겉보기 밀도

기공은 열린기공과 닫힌기공, 두 가지로 나눌 수 있습니다. 열린기공은 물질의 표면에 드러나 있는 기공이며, 닫힌기공은 물질 내부에 존재하며 외부와 연결되지 않은 기공입니다.

 

부피 밀도, 이론 밀도, 겉보기 밀도

 

 

 1) 부피 밀도

• 첫 번째 사진과 같이 열린기공과 닫힌기공을 부피 계산에 포함합니다.
• 버니어캘리버스와 같은 측정도구를 이용해 외부 치수를 측정해 부피를 구할 수 있습니다.
• 내부 기공이 부피에 포함되기 때문에 부피밀도는 실제 밀도보다 낮을 수 있습니다.

 2) 이론 밀도

• 두 번째 사진과 같이 열린기공과 닫힌기공을 부피 계산에 제외합니다.
• 가스 피크노메터나 X-ray CT 등을 이용하여 기공의 부피를 분석하고 기공의 부피를 제외한 상태의 밀도를 추정하는 방식으로 이론밀도를 계산할 수 있습니다.

 3) 겉보기 밀도

• 세 번째 사진과 같이 닫힌기공은 포함, 열린기공은 제외하여 부피를 계산합니다.

 

2. 밀도 측정 방법

 

저울

 

밀도 측정 키트를 장착한 저울로 부피밀도, 겉보기 밀도, 겉보기 기공률을 측정할 수 있습니다. 측정 순서는 다음과 같습니다.

 

 

 1) 시료 무게(m₁)를 측정합니다.

 2) 수중 시료 무게(m₂)를 측정합니다.

 3) 적신 거즈로 시료 표면의 물방울만 제거하고 포수무게(m₃)를 측정합니다.

 4) 각 무게를 식에 적용합니다.

 

 

m₁ : 시료 무게

m₂ : 수중 무게

m₃ : 포수 무게

ρl : 포수액 밀도