Mikä on tiheys? Määritelmä, kaava (ρ = m/V) ja esimerkit

Tiheys selitetty selkeästi: määritelmä, kaava ρ=m/V ja havainnollistavat esimerkit. Opi laskemaan ja vertailemaan aineiden tiheyksiä helposti.

Tekijä: Leandro Alegsa

01-01-2026 19:53

Tiheys on mittaustapa, jossa verrataan kappaleen sisältämän aineen määrää sen tilavuuteen. Jos esineessä on paljon ainetta tietyssä tilavuudessa, sen tiheys on suuri. Esineellä, jossa on vähän ainetta samassa tilavuudessa, on alhainen tiheys. Tiheys saadaan jakamalla esineen massa sen tilavuudella. Tiheys kuvaa siis, kuinka "tiiviisti" aineen massa on pakattu tilaan.

ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}} $\rho ={\frac {m}{V}}$

Kaavassa ρ on tiheys, m on massa ja V on tilavuus. SI-järjestelmän yksikkö tiheydelle on kilogrammaa kuutiometriä kohti (kg/m³), mutta yleisiä yksiköitä ovat myös grammaa kuutiosenttimetriä kohti (g/cm³) ja grammaa millilitraa kohti (g/ml). Huomaa, että 1 g/cm³ = 1000 kg/m³.

Yleisiä esimerkkitiheyksiä (lämpötilan ja tarkemman olomuodon mukaan vaihtelee):
- Vesi (4 °C): ≈ 1,00 g/cm³ = 1000 kg/m³
- Ilma (1 atm, 20 °C): ≈ 1,2 kg/m³
- Rauta: ≈ 7,8 g/cm³ = 7800 kg/m³
- Kulta: ≈ 19,3 g/cm³ = 19300 kg/m³
- Alumiini: ≈ 2,7 g/cm³ = 2700 kg/m³

Esimerkki laskusta: Jos kappaleen massa on 200 g ja sen tilavuus 50 cm³, tiheys lasketaan

ρ = m / V = 200 g / 50 cm³ = 4,0 g/cm³
Muunnettuna SI-yksikköihin: 4,0 g/cm³ = 4000 kg/m³

Tämä kertoo, että kappale on tiheämpi kuin vesi (1000 kg/m³), joten se painaa todennäköisesti veden pohjaan.

Mittausmenetelmät:

Helpoimmin mitataan massa vaa'alla ja tilavuus suoraan (geometrisille kappaleille, kuten kuutio tai pallo) kaavojen avulla.
Epäsäännölliset kappaleet: Archimedeen laki eli tilavuuden mittaus veden syrjäytyksellä (displacement) toimii hyvin.
Nesteiden tiheyden mittaukseen käytetään esimerkiksi pyknometriä tai hydrometriä.
Aineiden ja kaasujen tiheys voidaan myös päätellä mittaamalla massa ja tilavuus tai käyttämällä mittalaitteita, jotka perustuvat paine- ja tilavuusmittauksiin (kaasuissa ideaalikaasun laki antaa osviittaa).

Lämpötilan ja paineen vaikutus: Tiheys riippuu lämpötilasta ja (erityisesti kaasuilla) paineesta. Lämmön vaikutuksesta aine laajenee yleensä, jolloin tilavuus kasvaa ja tiheys pienenee. Kaasujen tiheys vaihtelee voimakkaasti paineen mukaan.

Sovelluksia ja merkitys:

Tiheys selittää kelluvuuden: kappale kelluu, jos sen keskimääräinen tiheys on pienempi kuin nesteen tiheys.
Materiaalivalinnassa tiheys vaikuttaa rakenteiden massaan, mekaanisiin ominaisuuksiin ja kustannuksiin.
Teollisuudessa ja kemian prosesseissa tiheys auttaa tunnistamaan aineita ja valvomaan prosesseja.
Suhteellinen tiheys (olomuotoon verrattuna, usein veden tiheyteen) on käytännöllinen tapa vertailla aineiden tiheyksiä ilman yksikkömuunnoksia.

Yhteenvetona: tiheys kuvaa massan määrää tilavuusyksikköä kohden, lasketaan kaavalla ρ = m/V ja on keskeinen suure monissa fysiikan, kemian ja tekniikan sovelluksissa.

Tiheyden muutokset

Yleensä tiheyttä voidaan muuttaa muuttamalla joko painetta tai lämpötilaa. Paineen lisääminen lisää aina aineen tiheyttä. Lämpötilan nostaminen alentaa yleensä tiheyttä, mutta poikkeuksia on olemassa. Esimerkiksi veden tiheys kasvaa hieman sen sulamispisteen 0 °C:n ja 4 °C:n välillä. Kun vesi jäätyy, se laajenee tilavuudeltaan noin 9 %, jolloin se muodostaa jäätä, joka on vähemmän tiheää kuin nestemäinen vesi. Vesi laajenee laskiessaan alle 4 °C:n lämpötilaan.

Toimenpiteet

Makeaa vettä käytetään usein suhteellisen tiheyden standardina. Tätä kutsutaan ominaispainoksi.

Yleisimmät SI-yksiköt tiheydelle ovat g/cm³ ja kg/m³ . Kun osoittaja on paljon suurempi kuin nimittäjä, se tarkoittaa, että aineen tiheys on suurempi. Kun nimittäjä on paljon suurempi kuin osoittaja, aineella on pienempi tiheys.

Termin muut käyttötavat

"Tiheys" tarkoittaa joskus massan ja tilavuuden sijasta muiden ominaisuuksien suhdetta. Silloin se tarkoittaa sitä, kuinka paljon tiettyä ominaisuutta on tietyssä tarkasteltavassa kappaleessa. Esimerkiksi väestötiheys tarkoittaa sitä, kuinka monta ihmistä asuu samalla maa-alueella. Väestötiheys kaupungissa on suurempi kuin maaseudulla, koska ihmiset asuvat kaupungissa lähempänä toisiaan. Tietokoneissa tallennustiheys on se, kuinka paljon tietoa mahtuu tallennusvälineeseen suhteessa sen fyysiseen kokoon. Blu-ray-levyn tallennustiheys on suurempi kuin DVD-levyn, jonka tallennustiheys on suurempi kuin CD-levyn, vaikka niiden tilavuus on lähes täsmälleen sama.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on tiheys?

V: Tiheys on mitta, jossa verrataan esineen sisältämän aineen määrää sen tilavuuteen.

K: Miten tiheyttä mitataan?

V: Tiheys saadaan jakamalla esineen massa sen tilavuudella.

K: Miten suuri tiheys määritellään?

V: Esineellä, jossa on paljon ainetta tietyssä tilavuudessa, on suuri tiheys.

K: Miten määritellään pieni tiheys?

V: Esineellä, jossa on vähän ainetta samassa tilavuudessa, on pieni tiheys.

K: Mitä symboleja käytetään tiheyden, massan ja tilavuuden esittämiseen?

V: Tiheyden symboli on ρ, massan symboli on m ja tilavuuden symboli on V.

K: Voiko kahdella saman massan omaavalla kappaleella olla eri tiheys?

V: Kyllä, kahdella saman massan omaavalla esineellä voi olla eri tiheys, jos niiden tilavuudet ovat erilaiset.

K: Millä yhtälöllä tiheys saadaan selville?

V: Yhtälö tiheyden määrittämiseksi on ρ = m/V, jossa ρ on tiheys, m on massa ja V on tilavuus.

Etsiä