Densitet mäter hur mycket massa som är packad i en volym. Som att jämföra fjädrar mot bly – samma storlek, olika vikt. En nyckelegenskap för att identifiera material.

• Densitet = massa ÷ volym (ρ = m/V)
• Högre densitet = tyngre för samma storlek
• Vatten: 1000 kg/m³ = 1 g/cm³
• Avgör om något flyter/sjunker

Specifik vikt = densitet i förhållande till vatten. Dimensionslöst förhållande. SG = 1 betyder samma som vatten. SG < 1 flyter, SG > 1 sjunker.

• SG = ρ_material / ρ_vatten
• SG = 1: samma som vatten
• SG < 1: flyter (olja, trä)
• SG > 1: sjunker (metaller)

Densiteten ändras med temperaturen! Gaser: mycket känsliga. Vätskor: små förändringar. Vatten har maximal densitet vid 4°C. Ange alltid förhållanden.

• Temperatur ↑ → densitet ↓
• Vatten: max vid 4°C (997 kg/m³)
• Gaser är känsliga för tryck/temperatur
• Standard: 20°C, 1 atm

kg/m³ är SI-standard. g/cm³ är mycket vanligt (= SG för vatten). g/L för lösningar. Alla är relaterade med tiopotenser.

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 g/mL = 1 g/cm³ = 1 kg/L
• 1 t/m³ = 1000 kg/m³
• g/L = kg/m³ (numeriskt)

lb/ft³ är vanligast. lb/in³ för täta material. lb/gal för vätskor (amerikanska ≠ brittiska gallons!). pcf = lb/ft³ i byggbranschen.

• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• Amerikansk gal ≠ Brittisk gal (20% skillnad)
• lb/in³ för metaller
• Vatten: 62.4 lb/ft³

API för petroleum. Brix för socker. Plato för bryggning. Baumé för kemikalier. Icke-linjära omvandlingar!

• API: petroleum (10-50°)
• Brix: socker/vin (0-30°)
• Plato: öl (10-20°)
• Baumé: kemikalier

ρ = m/V. Känner du till två, kan du hitta den tredje. m = ρV, V = m/ρ. Linjärt förhållande.

• ρ = m / V
• m = ρ × V
• V = m / ρ
• Enheterna måste matcha

Arkimedes: lyftkraften = vikten av den undanträngda vätskan. Flyter om ρ_objekt < ρ_vätska. Förklarar isberg, fartyg.

• Flyter om ρ_objekt < ρ_vätska
• Lyftkraft = ρ_vätska × V × g
• Nedsänkt % = ρ_objekt/ρ_vätska
• Is flyter: 917 < 1000 kg/m³

Densitet kommer från atommassa + packning. Osmium: tätast (22,590 kg/m³). Väte: lättaste gasen (0.09 kg/m³).

• Atommassa spelar roll
• Kristallpackning
• Metaller: hög densitet
• Gaser: låg densitet

• Vatten är 1: g/cm³ = g/mL = kg/L = SG (alla är lika med 1 för vatten)
• Multiplicera med 1000: g/cm³ × 1000 = kg/m³ (1 g/cm³ = 1000 kg/m³)
• 16-regeln: lb/ft³ × 16 ≈ kg/m³ (1 lb/ft³ ≈ 16.018 kg/m³)
• SG till kg/m³: Multiplicera bara med 1000 (SG 0.8 = 800 kg/m³)
• Flyttest: SG < 1 flyter, SG > 1 sjunker, SG = 1 neutral flytkraft
• Isregeln: 917 kg/m³ = 0.917 SG → 91.7% under ytan när den flyter

• g/cm³ ≠ g/m³! En faktor på 1,000,000 i skillnad. Kontrollera alltid dina enheter!
• Temperaturen spelar roll: Vatten är 1000 vid 4°C, 997 vid 20°C, 958 vid 100°C
• Amerikanska vs Brittiska gallons: 20% skillnad påverkar lb/gal-omvandlingar (119.8 vs 99.8 kg/m³)
• SG är dimensionslöst: Lägg inte till enheter. SG × 1000 = kg/m³ (lägg sedan till enheter)
• API-gravitet är bakvänd: Högre API = lättare olja (motsatsen till densitet)
• Gasdensitet ändras med P&T: Måste ange förhållanden eller använda ideala gaslagen

Materialval efter densitet. Stål (7850) starkt/tungt. Aluminium (2700) lätt. Betong (2400) strukturer.

• Stål: 7850 kg/m³
• Aluminium: 2700 kg/m³
• Betong: 2400 kg/m³
• Skum: 30-100 kg/m³

API-gravitet klassificerar olja. Specifik vikt för kvalitet. Densitet påverkar blandning, separation, prissättning.

• API > 31.1: lätt råolja
• API < 22.3: tung råolja
• Bensin: ~720 kg/m³
• Diesel: ~832 kg/m³

Brix för sockerinnehåll. Plato för malt. SG för honung, sirap. Kvalitetskontroll, jäsningsövervakning.

• Brix: juice, vin
• Plato: ölstyrka
• Honung: ~1400 kg/m³
• Mjölk: ~1030 kg/m³

g/cm³ × 1000 = kg/m³. lb/ft³ × 16 = kg/m³. SG × 1000 = kg/m³.

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• SG × 1000 = kg/m³
• 1 g/mL = 1 kg/L

m = ρ × V. Vatten: 2 m³ × 1000 = 2000 kg.

• m = ρ × V
• Vatten: 1 L = 1 kg
• Stål: 1 m³ = 7850 kg
• Kontrollera enheter

V = m / ρ. Guld 1 kg: V = 1/19320 = 51.8 cm³.

• V = m / ρ
• 1 kg guld = 51.8 cm³
• 1 kg Al = 370 cm³
• Tätt = litet

2m × 0.3m × 0.3m stålbalk, ρ=7850. Vikt?

V = 0.18 m³. m = 7850 × 0.18 = 1413 kg ≈ 1.4 ton.

Trä (600 kg/m³) i vatten. Flyter det?

600 < 1000, det flyter! Nedsänkt: 600/1000 = 60%.

1 kg guld. ρ=19320. Volym?

V = 1/19320 = 51.8 cm³. Tändsticksaskstorlek!

22,590 kg/m³. En kubikfot = 1,410 lb! Slår iridium med en liten marginal. Sällsynt, används i pennspetsar.

Is 917 < vatten 1000. Nästan unikt! Sjöar fryser uppifrån och ner, vilket räddar vattenlivet.

Tätast vid 4°C, inte 0°C! Hindrar sjöar från att frysa solida—4°C-vatten sjunker till botten.

1-2 kg/m³. 'Fryst rök'. Stöder 2000 gånger sin egen vikt. Marsrovern använder det!

~4×10¹⁷ kg/m³. En tesked = 1 miljard ton! Atomer kollapsar. Tätaste materian.

0.09 kg/m³. 14 gånger lättare än luft. Mest förekommande i universum trots låg densitet.

Det mest berömda 'Heureka!'-ögonblicket i vetenskapen inträffade när Arkimedes upptäckte principen om flytkraft och densitetsdeplacement medan han tog ett bad i Syrakusa, Sicilien.

• Kung Hiero II misstänkte att hans guldsmed fuskade genom att blanda silver i en gyllene krona
• Arkimedes behövde bevisa bedrägeriet utan att förstöra kronan
• Genom att notera vattendeplacementet i sitt bad insåg han att han kunde mäta volym icke-förstörande
• Metod: Mät kronans vikt i luft och i vatten; jämför med ett rent guldprov
• Resultat: Kronan hade lägre densitet än rent guld—bedrägeriet bevisat!
• Arv: Arkimedes princip blev grunden för hydrostatik och densitetsvetenskap

Denna 2,300 år gamla upptäckt förblir grunden för moderna densitetsmätningar via vattendeplacement och flytkraftsmetoder.

Den vetenskapliga revolutionen medförde precisionsinstrument och systematiska densitetsstudier av material, gaser och lösningar.

• 1586: Galileo Galilei uppfinner hydrostatisk balans—det första precisionsinstrumentet för densitet
• 1660-talet: Robert Boyle studerar gasdensitet och tryckförhållanden (Boyles lag)
• 1768: Antoine Baumé utvecklar hydrometerskalor för kemiska lösningar—används fortfarande idag
• 1787: Jacques Charles mäter gasdensitet vs temperatur (Charles lag)
• 1790-talet: Lavoisier etablerar densitet som en grundläggande egenskap inom kemin

Dessa framsteg förvandlade densitet från en kuriositet till en kvantitativ vetenskap, vilket möjliggjorde kemi, materialvetenskap och kvalitetskontroll.

Industrier utvecklade anpassade densitetsskalor för petroleum, livsmedel, drycker och kemikalier, var och en optimerad för sina specifika behov.

• 1921: American Petroleum Institute skapar API-gravitetsskalan—högre grader = lättare, mer värdefull råolja
• 1843: Adolf Brix fulländar sackarometern för sockerlösningar—°Brix är fortfarande standard inom livsmedel/drycker
• 1900-talet: Platoskalan standardiseras för bryggning—mäter extraktinnehåll i vört och öl
• 1768-nutid: Bauméskalor (tunga & lätta) för syror, sirap och industrikemikalier
• Twaddell-skalan för tunga industriella vätskor—används fortfarande inom galvanisering

Dessa icke-linjära skalor kvarstår eftersom de är optimerade för smala intervall där precision är viktigast (t.ex. täcker API 10-50° de flesta råoljor).

Förståelse på atomnivå, nya material och precisionsinstrument revolutionerade densitetsmätning och materialteknik.

• 1967: Röntgenkristallografi bekräftar osmium som det tätaste grundämnet med 22,590 kg/m³ (slår iridium med 0,12%)
• 1980-90-talet: Digitala densitetsmätare uppnår ±0,0001 g/cm³ precision för vätskor
• 1990-talet: Aerogel utvecklas—världens lättaste fasta material med 1-2 kg/m³ (99,8% luft)
• 2000-talet: Metalliska glaslegeringar med ovanliga densitet-styrka-förhållanden
• 2019: Omdefinition av SI knyter kilogrammet till Plancks konstant—densitet är nu spårbar till grundläggande fysik

20-talets astrofysik avslöjade densitetsextremer bortom jordisk fantasi.

• Interstellär rymd: ~10⁻²¹ kg/m³—nästan perfekt vakuum med väteatomer
• Jordens atmosfär vid havsnivå: 1,225 kg/m³
• Vita dvärgstjärnor: ~10⁹ kg/m³—en tesked väger flera ton
• Neutronstjärnor: ~4×10¹⁷ kg/m³—en tesked motsvarar ~1 miljard ton
• Svart hål-singularitet: Teoretiskt oändlig densitet (fysiken bryter samman)

Kända densiteter spänner över ~40 tiopotenser—från universums tomrum till kollapsade stjärnkärnor.

Idag är densitetsmätning oumbärlig inom vetenskap, industri och handel.

• Petroleum: API-gravitet bestämmer råoljepriset (±1° API = miljontals i värde)
• Livsmedelssäkerhet: Densitetskontroller upptäcker förfalskning i honung, olivolja, mjölk, juice
• Läkemedel: Sub-milligramprecision för läkemedelsformulering och kvalitetskontroll
• Materialteknik: Densitetsoptimering för flyg- och rymdindustrin (stark + lätt)
• Miljö: Mätning av hav/atmosfärsdensitet för klimatmodeller
• Rymdutforskning: Karaktärisering av asteroider, planeter, exoplanetatmosfärer

Densitet har enheter (kg/m³, g/cm³). SG är ett dimensionslöst förhållande till vatten. SG=ρ/ρ_vatten. SG=1 betyder samma som vatten. Multiplicera SG med 1000 för att få kg/m³. SG är användbart för snabba jämförelser.

Vatten expanderar när det fryser. Is=917, vatten=1000 kg/m³. Is är 9% mindre tät. Sjöar fryser uppifrån och ner, vilket lämnar vatten under för liv. Om is sjönk, skulle sjöar frysa solida. Unik vätebindning.

Högre temperatur → lägre densitet (expansion). Gaser är mycket känsliga. Vätskor ~0.02%/°C. Fasta ämnen minimalt. Undantag: vatten är tätast vid 4°C. Ange alltid temperaturen för precision.

Amerikansk=3.785L, Brittisk=4.546L (20% större). Påverkar lb/gal! 1 lb/amerikansk gal=119.8 kg/m³. 1 lb/brittisk gal=99.8 kg/m³. Ange alltid.

Mycket noggrann om temperaturen kontrolleras. ±0.001 är typiskt för vätskor vid konstant temperatur. Fasta ämnen ±0.01. Gaser behöver tryckkontroll. Standard: 20°C eller 4°C för vattenreferens.

Vätskor: hydrometer, pyknometer, digital mätare. Fasta ämnen: Arkimedes (vattendeplacement), gaspyknometer. Precision: 0,0001 g/cm³ är möjligt. Temperaturkontroll är avgörande.