Tihedus

See artikkel räägib füüsikalisest suurusest; ökoloogia mõiste kohta vaata artiklit Asustustihedus (ökoloogia)

Tihedus on füüsikaline suurus, mis näitab aine massi ruumalaühikus. Tiheduse tähis on ρ ja SI mõõtühik kilogramm kuupmeetri kohta (kg/m³):

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

kus ${\displaystyle m}$ on aine mass ja ${\displaystyle V}$ ruumala.

Aine tihedus sõltub üldiselt rõhust ja temperatuurist. Gaasiliste ainete korral on see sõltuvus väga tugev: tihedus on ligilähedaselt võrdeline rõhuga ning pöördvõrdeline absoluutse temperatuuriga (see seos kehtib täpselt ideaalse gaasi korral). Kondensaine (tahkised, vedelikud) korral on see sõltuvus suhteliselt nõrk. Väikeste rõhu- ja temperatuurimuutuste vahemikus võib iga aine tiheduse suhtelise muutuse sõltuvuse rõhust ja temperatuurist lugeda lineaarseks funktsiooniks:

${\displaystyle {\frac {\rho -\rho _{0}}{\rho _{0}}}=-\alpha (t-t_{0})+\beta (p-p_{0})}$,

kus ${\displaystyle \alpha }$ on aine ruumpaisumistegur, ${\displaystyle \beta }$ on kokkusurutavustegur, ${\displaystyle \rho }$ on aine tihedus temperatuuril ${\displaystyle t}$ ja rõhul ${\displaystyle p}$ ning ${\displaystyle \rho _{0}}$ on aine tihedus temperatuuril ${\displaystyle t_{0}}$ ja rõhul ${\displaystyle p_{0}}$.

Põhimõtteliselt on viimase valemi näol tegemist aine olekuvõrrandiga piiratud temperatuuri- ja rõhuvahemikus. Kokkusurutavus on alati positiivse märgiga (aine tihedus kasvab rõhu tõstmisel). Ruumpaisumistegur on reeglina positiivne, kuid sellest seaduspärasusest on ka erandeid. Näiteks vee tihedus kasvab temperatuurivahemikus 0–4 °C. Soojuspaisumistegur on tahkiste ja vedelike korral tüüpiliselt suurusjärgus 10⁻⁵ K⁻¹, kokkusurutavus aga suurusjärgus 10⁻⁶ at⁻¹.

Ainete tiheduse väärtused antakse enamasti standardtingimustel t = 20 °C ja p = 101 325 Pa.