밀도(Density)의 정의와 이해

제목 : 밀도(Density)란 무엇인가?

본문에서 살펴볼 내용은 Density 우리말로 "밀도" 입니다. 

 

물질의 기본적인 특징, 성질을 나타낼 때 사용하는 기준의 하나인 밀도는 어떻게 이해하고 정의해야 할까요?

 

PEXELS

 

 

 

밀도의 정의

밀도의 사전적 의미는 다음과 같습니다.

"단위부피당 질량"

 

 

한문으로 표기하면 풀어쓰면 다음과 같습니다.

 

" 密(빽빽할 밀) 度(법도 도) "

 

밀도의 단위

사전적 의미를 바탕으로 단위를 살펴보겠습니다. 

 

국제 표준단위인 SI를 적용하면 다음과 같습니다.

 

"1kg/m³"

 

SI 표준단위 외 사용하는 단위

• g/L

 

• g/m³

 

• Ib/in³

 

• Ib/ft3

 

• Ib/gal

 

• g/cm³

 

• kg/L

 

밀도의 SI 단위를 풀어서 해석하면 다음과 같습니다.

• 가로세로와 높이 체적(m³)당 질량이 1kg 인 물질

밀도의 이해

밀도의 사전적 의미가 말하는 것은 명확하지만 물질을 구성하는 비중, 질량과 혼동이 생길 수 있습니다. 

 

어떻게 하면 밀도를 쉽게 이해할 수 있을까요? 

 

일반적인 상식으로 철(Steel)은 플라스틱(Plastic) 보다 무겁다는 것을 알 수 있습니다. 

 

밀도를 이해하기 위해 똑같은 모양과 치수, 체적을 가지고 있는 철과 플라스틱을 같은 그려보았습니다.

<Density 비교>

 

 

 

위의 예시로 그려 넣은 두 가지 물질의 체적은 0.001 m³ 동일합니다. 

 

(가로 0.1m, 세로 0.1m, 높이 0.1m) 동일한 체적에서 밀도가 다를 때 질량은 어떻게 차이가 나는지 살펴보겠습니다. 

 

아래에서 나올 각각 2개의 그림에 순차적으로 적용할 밀도는 다음과 같습니다. 

 

• 철 (Steel) 밀도 : 7.85 g/cm³ = 7,850 kg/m³

• PTE 플라스틱 (PTE Plastic) 밀도 : 1.541 g/cm³ = 1,541 kg/m³

<철(Steel) 의 밀도와 질량>

 

 

 

∴ 철은 밀도가 7.85 g/cm³ (7,850 kg/m³) 이며 

 

체적이 0.001m3 일 때 질량은 7.85kg 입니다.

<플라스틱(Plastic) 의 밀도와 질량>

 

 

 

∴ PET 플라스틱은 밀도가 1.541 g/cm³ (1,541 kg/m³) 이며 체적이 0.001m³ 

 

일 때 질량은 1.541 kg 입니다.

위의 내용을 정리해서 얻어진 결과를 바탕으로 아래와 같은 결론에 얻을 수 있습니다.

• 동일한 체적(0.001m³) 을 가지고 있는 물질이라도 

• 해당물질의 밀도(Density) 가 틀리면 질량 값에 차이가 있음. 
•  

다시말해 비중이 7.85 g/cm³ 인 철이 1.541 g/cm³의 비중을 가지고 있는 플라스틱 보다 동일한 체적 내에서 질량이 많이 나간다는 것이지요.

위의 내용을 이해하면 다음과 같은 수식이 존재한다는 것도 쉽게 알아낼 수 있습니다.

   단위질량(kg)=단위체적(m3)x단위밀도(kg/m³)

 

밀도를 구하는 공식은 아래와 같습니다.

ρ = m/v

 

Ex.) 질량이 100 kg 이고 체적이 0.1 m3인 물질의 밀도는 몇일까요?

             = 100 kg = 0.1 m3 x ? kg/m³

             = ?kg/m³ = 100kg / 0.1m³

             ∴ 물질의 밀도는 1,000 kg/m³ 이 되는 것이지요. 

따라서 "밀도란 단위 체적당 질량이라는 정의"가 성립된다는 것을 알 수 있고 크기(체적)에 상관없이 어떤 것이 더 무거운지를 

 

알려주는 물질의 특성입니다. 

 

현업에서도 질량을 구해야 할 때 반드시 알아야 할 물질의 특성이 밀도인 이유도 바로 본문에서 다룬 내용과 관련이 있기 때문이죠.

밀도의 정의와 이해에 대한 본문 내용을 마치겠습니다. Inside Insight 였습니다.

 

 

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