Плотность площади

Масса на единицу площади

Плотность площади (также известная как плотность по площади , поверхностная плотность , поверхностная плотность , ареальная плотность , толщина массы , плотность столбца или толщина плотности ) двумерного объекта рассчитывается как масса на единицу площади . Производная единица измерения в системе СИ — килограмм на квадратный метр (кг·м ⁻² ). Соответствующую числовую плотность площади можно определить путем замены массы на число частиц или другую счетную величину .

В бумажной и тканевой промышленности он называется граммажем и выражается в граммах на квадратный метр (г/м ² ); в частности, для бумаги это может быть выражено в фунтах на пачку стандартных размеров («базовая стопа»).

Формулировка

Плотность площади можно рассчитать как:

$${\displaystyle \rho _{A}={\frac {m}{A}}}$$

$${\displaystyle \rho _{A}=\rho \cdot l,}$$

ρ _AmAρплотностьl

Плотность столбца

Особый тип плотности площади называется столбчатой ​​плотностью (также столбчатой ​​массовой плотностью или просто столбцовой плотностью ), обозначаемой ρ _A или σ . Это масса вещества на единицу площади , интегрированная вдоль пути; ^[1] Получается интегрированием объемной плотности по колонне: ^[2] ${\displaystyle \rho }$

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} s.}$$

В общем, путь интегрирования может быть наклонным или косым падением (как, например, в случае распространения по лучу зрения в физике атмосферы ). Распространенным частным случаем является вертикальный путь снизу вверх носителя:

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} z,}$$

${\displaystyle z}$

Столбчатая плотность тесно связана с усредненной по вертикали объемной плотностью как ${\displaystyle \rho _{A}}$ ${\displaystyle {\bar {\rho }}}$

$${\displaystyle {\bar {\rho }}={\frac {\rho _{A}}{\Delta z}},}$$

${\textstyle \Delta z=\int 1\,\mathrm {d} z}$ ${\displaystyle {\bar {\rho }}}$ ${\displaystyle \rho _{A}}$ ${\displaystyle \Delta z}$

Применение

Физика атмосферы

Это количество обычно извлекается с помощью инструментов дистанционного зондирования , например, спектрометра для картирования общего озона (TOMS), который измеряет столбцы озона по всему миру. Столбцы также возвращаются методом дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (DOAS) ^[3] и являются обычным продуктом поиска из микроволновых радиометров, ищущих надир . ^{[4] [5]}

Тесно связанной концепцией является концепция пути льда или жидкой воды , которая определяет объем на единицу площади или глубину вместо массы на единицу площади, таким образом, эти два понятия связаны:

$${\displaystyle P={\frac {\sigma }{\rho _{0}}}.}$$

Еще одно тесно связанное понятие — оптическая глубина .

Астрономия

В астрономии столбчатая плотность обычно используется для обозначения количества атомов или молекул на квадратный см (см ² ) вдоль луча зрения в определенном направлении, что получается из наблюдений, например, линии водорода длиной 21 см или из наблюдений определенный молекулярный вид. Также межзвездное поглощение может быть связано с плотностью столба H или H ₂ . ^[6]

Концепция плотности площади может быть полезна при анализе аккреционных дисков . В случае диска, видимого лицом, плотность площади для данной области диска определяется как плотность столбца: то есть либо как масса вещества на единицу площади , интегрированная вдоль вертикального пути , проходящего через диск (линия -зрения) снизу вверх среды:

$${\displaystyle \sigma =\int \rho \,\mathrm {d} z,}$$

где обозначает вертикальную координату (например, высоту или глубину) или количество вещества (а не массу) на единицу площади, интегрированное вдоль пути (плотность числа столбцов): ${\displaystyle z}$

$${\displaystyle N=\int n\,\mathrm {d} z.}$$

Носители данных

Плотность площади используется для количественной оценки и сравнения различных типов носителей, используемых в устройствах хранения данных, таких как жесткие диски , приводы оптических дисков и ленточные накопители . Текущая единица измерения обычно составляет гигабит на квадратный дюйм. ^[7]

Бумага

Плотность площади часто используется для описания толщины бумаги; например, очень распространено 80 г/м ^{2 .}

Ткань

«Вес» ткани часто указывается как масса единицы площади, граммы на квадратный метр (г/м²) или унции на квадратный ярд. Иногда его также указывают в унциях на ярд стандартной ширины для конкретной ткани. Один грамм на квадратный метр равен 0,0295 унции на квадратный ярд; одна унция на квадратный ярд равна 33,9 грамма на квадратный метр.

Другой

Это также важная величина для поглощения радиации .

При изучении тел, падающих в воздухе, важна плотность площади, поскольку сопротивление зависит от площади, а сила гравитации зависит от массы.

Плотность костей часто выражается в граммах на квадратный сантиметр (г·см ^-2 ), измеренная методом рентгеновской абсорбциометрии, в качестве показателя фактической плотности.

Индекс массы тела выражается в килограммах на квадратный метр, однако показатель площади является номинальным и представляет собой квадрат роста.

Полное содержание электронов в ионосфере представляет собой величину типа столбчатой ​​плотности числа.

Снеговой эквивалент – это величина столбчатого типа с массовой плотностью.

Смотрите также

• Количество ареиков
• Линейная плотность
• Плотность бумаги

Рекомендации

1. Эгберт Букер; Риенк ван Гронделл (2000). Физика окружающей среды (2-е изд.). Уайли.
2. Висконти, Гвидо (2001). Основы физики и химии атмосферы . Берлин: Шпрингер. п. 470. ИСБН 978-3-540-67420-7.
3. Р. Синрайх; У. Фрисс; Т. Вагнер; С. Йылмаз; У. Платт (2008). «Определение распределения аэрозолей с помощью многоосной дифференциальной абсорбционной спектроскопии (MAX-DOAS)». Нуклеация и атмосферные аэрозоли . стр. 1145–1149. дои : 10.1007/978-1-4020-6475-3_227. ISBN 978-1-4020-6474-6.
4. К. Мельшаймер; Г. Хейгстер (2008). «Улучшенное определение общего содержания водяного пара в полярных регионах по данным микроволнового радиометра AMSU -B». IEEE Транс. Геосци. Дистанционный датчик . 46 (8): 2307–2322. Бибкод : 2008ITGRS..46.2307M. дои :10.1109/TGRS.2008.918013. S2CID  20910677.
5. К. Мельшаймер; Г. Хейгстер; Н. Мэтью; Л. Тудал Педерсен (2009). «Восстановление излучательной способности морского льда и комплексное восстановление параметров поверхности и атмосферы над Арктикой по данным AMSR -E». Журнал Общества дистанционного зондирования Японии . Том. 29, нет. 1. С. 236–241.
6. "Плотность столбца | КОСМОС" .
7. «Плотность площади». Вебопедия. 3 марта 1997 года . Проверено 9 апреля 2014 г.