Gęstość liczbowa

Gęstość liczbowa – wielkość intensywna określająca liczbę obiektów przypadających na jednostkę objętości^[1]. Stosowana jest, między innymi, w odniesieniu do cząstek^[2][3], nośników ładunku^[4], gwiazd^[5] i komórek^[6]. W opisie zagadnień chemicznych (na przykład przy określaniu zawartości cząstek stałych – pyłów, włókien – w powietrzu)^[7][8][9] używany jest również termin stężenie liczbowe, przez analogię do innych sposobów wyrażania stężeń w chemii^[10], a w innych dziedzinach także koncentracja^[11][a].

Gęstość liczbową oblicza się według wzoru:

${\displaystyle n={\frac {N}{V}}}$

gdzie: n – gęstość liczbowa, N – liczba obiektów, V – objętość.

Jednostki gęstości liczbowej

W układzie SI jednostką gęstości liczbowej jest m⁻³, tj. liczba obiektów na 1 m³^[12]. W praktyce stosowane mogą być również wielokrotności i podwielokrotności, np. cm⁻³^[13]. Czasami gęstość liczbowa wyrażana jest także w amagatach (amg), zdefiniowanych jako gęstość liczbowa gazu doskonałego w warunkach normalnych^[14][15][16]:

${\displaystyle 1\,\mathrm {amg} =n_{0}\approx 2{,}687\cdot 10^{19}\,\mathrm {cm} ^{-3}\approx 44{,}615\,\mathrm {mol} \cdot \mathrm {m} ^{-3}}$

Parametr n₀ to stała Loschmidta. Gęstość liczbowa wyrażona w amagatach będzie więc stosunkiem gęstości liczbowej do stałej Loschmidta wyrażonych w tej samej jednostce (np. w m⁻³)^[16]:

${\displaystyle n\ [\mathrm {amg} ]={\frac {n}{n_{0}}}}$

Powiązane wielkości

Stężenie molowe i ułamek molowy

Stężenie liczbowe jest ściśle związane ze stężeniem molowym. Obydwa rodzaje stężeń określają liczbę cząstek zawartych w jednostce objętości, przy czym drugie z nich wykorzystuje do tego jednostkę liczności materii jaką jest mol. Czasem są one ze sobą utożsamiane^[17], jednak stanowią różne wielkości wyrażane w innych jednostkach. Stężenia te są ze sobą związane zależnością^[18]:

${\displaystyle c={\frac {n}{N_{\mathrm {A} }}}}$

gdzie: c – stężenie molowe; n – stężenie liczbowe; N_A – stała Avogadra

Z tego powodu nie stosuje się pojęcia „ułamka liczbowego”, gdyż jest on równy ułamkowi molowemu^[19].

Liniowa i powierzchniowa gęstość liczbowa

W niektórych dziedzinach wykorzystuje się pojęcie powierzchniowej gęstości liczbowej oraz liniowej gęstości liczbowej. Powierzchniowa gęstość liczbowa zdefiniowana jest jako liczba obiektów przypadających na jednostkę powierzchni i wyrażana m.in. w m⁻²:

${\displaystyle n_{S}={\frac {N}{S}}}$

gdzie: n_S – powierzchniowa gęstość liczbowa; N – liczba obiektów; S – powierzchnia

Wykorzystywana jest w wielu dziedzinach, przykładowo do określenia liczby gwiazd przypadających na pc² w gromadach^[20], liczby kwiatów i liści^[21] lub liczby osób na danym obszarze (gęstość zaludnienia).

Stosowana jest również liniowa gęstość liczbowa, która określa liczbę obiektów przypadających na jednostkę długości:

${\displaystyle n_{L}={\frac {N}{L}}}$

gdzie n_L – liniowa gęstość liczbowa; N – liczba obiektów; L – długość

Jej jednostką jest m⁻¹ i stosuje się ją w jednowymiarowych modelach opisujących niektóre zjawiska^{[22][23][24][25]}.

Zobacz też

Zobacz hasło gęstość liczbowa w Wikisłowniku

• gęstość (masowa)

Uwagi

1. W niektórych przypadkach wyraz ten może być jednak kalką angielskiego słowa concentration i oznaczać stężenie substancji, na przykład procentowe. Na znaczenie terminu wskazuje wtedy opis wielkości w danej pracy lub zastosowane jednostki.