Yoğunluk veya özkütle; fizikte ve kimyada, belirli sıcaklık ve basınç altında birim hacimdeki madde miktarıdır. ρ veya d harfi ile sembolize edilir. Yoğunluk, maddenin karakteristik özelliği olmasına rağmen yalnız yoğunluğu bilinen bir maddenin hangi madde olduğu anlaşılamayabilir. Bir maddenin hangi madde olduğunun anlaşılabilmesi için birden fazla ayırt edici özelliğinin incelenmesi gerekir. Sabit basınç ve sıcaklık altında; kütlesi artan bir maddenin hacmi de artar dolayısıyla, hacimle kütle doğru orantılı olduğu için yoğunluk değişmez.
İki tür yoğunluk vardır. Birincisi mutlak yoğunluktur ki, pratikte mutlak kelimesi kullanılmaz, sâdece yoğunluk denir. İkincisi ise bağıl yoğunluktur (nispi yoğunluk). Sembolü ρ harfi, birimi g/cm3 ve m kütle, v hacim olmak üzere formülü;
d= m/V veya ρ=m/V
m: cismin toplam kütlesi (kg)
V: cismin toplam hacmidir (m3)
Uluslararası Birim Sisteminde; özkütle birimi (kg/m3)'tür. Bunun yanında; (g/cm3) ve (kg/L) de sıkça kullanılır.
Özkütle hesaplama yolu ile bulunabilir, piknometre veya bomemetre gibi aletler yardımıyla da belirlenebilir.
Bir maddenin özkütlesi sıcaklığına bağlı olarak değişir. Sıcaklık artışı genellikle özkütleyi azaltır, ancak sıcaklığı arttıkça hacmi azalan ve özkütlesi artan maddeler de vardır.
Bazı maddelerin özkütle değerleri (g/cm3) olarak aşağıda verilmiştir:
Su (+4 °C)= 1,00
Hava= 1,29.10–3
Oksijen= 1,43.10–3
Altın= 19,30
Zeytin yağı= 0,910
Kurşun= 11,30
Benzin= 0,879
Bakır= 8,92
Etilalkol= 0,780
Demir= 7,86
Oksijen= 1,43.10–3
Alüminyum= 2,70
Kloroform= 1,49
Azot= 1,25.10–3
Helyum= 1,78.10–4
Özellikler:
- Normal sartlarda özkütle sabittir. Kütle veya hacmin değişmesiyle özkütle değişmez.
- Özkütle, sabit sıcaklık ve basınç altında maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
- m-V grafiğinin eğimi özkütleyi verir. V-m grafiğinin eğimi de özhacimi verir.
Eğim = tanα =m/V= özkütle
Eğim = tanβ =V/m= özhacim
- Özkütleyi değiştirmenin yollarından biri basıncı değiştirmektir. Basınç sayesinde maddenin hacmi değişir, kütlesi de sabit olduğundan özkütle değişmis olur.
- Gazlarda kütle sabit tutularak hacim değiştirilebilir. Bu durumda özkütle hacimle ters orantılıdır.
- Sabit basınç altında bir sıvının m-V grafiğinde, zamanla eğim arttığından, sıvının özkütlesi artıyor. Bunun olabilmesi için sıvının sıcaklığının azalması gerekir.
- Sabit basınç altında bir sıvının m-V grafiğinde eğim azalıyorsa sıvının özkütlesi azalıyor demektir. Bunun için sıcaklığın artması gerekir.
- Gazın basıncı ve sıcaklığı sabit tutularak çizilen grafikler katı ve sıvılarda olduğu gibidir.
- Maddeler ısıtıldığında hacimleri artar ve özkütleleri azalır. Su ise istisnai bir durumdur.
- Suyun 1 atm basınçta ve +4 °C’de hacmi minumum dur. +4 °C üstünde ve altında hacim artar.
- Suyun 1 atm basınç altında +4 °C özkütlesi en büyüktür. Bizmut ve antimonda su gibi davranır.
