densité de particules

 La densité de particules (synonyme de densité particulaire volumique) est une quantité (ou nombre) de particules incluses dans une unité de volume. Souvent, cette grandeur est citée sous une forme abrégée, comme "densité nucléaire" ou "densité ionique"....: il faut toujours comprendre que c’est une Densité volumique de nucléons ou ions ou autres particules...

Equation aux dimensions  : L-3 (il s’agit d’objets par unité de volume) Symbole de désignation  : h*v        Unité : particule/m3

Unité plus grande : la particule / cm3 qui vaut 106 particule / m3

La densité volumique particulaire intervient dans les formules concernant la viscosité dynamique, les plasmas, les collisions de particules, l’impulsion, la réaction nucléaire, la cosmologie

Attention: cette notion est différente d’une "densité volumique de quantité de matière"(de dimension L-3.N et pas L-3 comme ici)

 

-formule générale d'une densité volumique de particules

h*v= n / V        n est le nombre de particules dans le volume V(m3)

La relation avec la densité de matière baryonique (ou masse volumique) est  h*v = ρ' / m       où m(kg) est la masse de particules et ρ' leur masse volumique (dite parfois abusivement en abrégédensité)

La relation avec la densité massique de particules est :

densité massique de particules = h*v / ρ'

 

EXEMPLES

La densité particulaire volumique moyenne de l’univers h* est d’environ 1 particule perceptible (de la taille moyenne d'un atome) par m3 ce qui correspond à une densité volumique de masse (matière baryonique ) de

ρ' # 10-26 kg / m3

Pour le soleil sa masse est 2.1030 kg, son volume de 1,4.1027 m3 d'où une masse volumique moyenne ρ' = 1,4.103 kg/m3

Comme 1 particule moyenne du soleil (qui a des éléments légers) a une masse # de 2.10-26 kg, le soleil possède # 2.1030 / 2.10-26 = 1056 particules

Son h*v est donc = 1056 / 1,4.1027 = 7.1028 particules / m3

ou encore 5.1025 part/kg

Pour la Terre sa masse est # 6.1024 kg, son volume de 1021 m3 d'où une masse volumique moyenne ρ' # 6.103 kg/m3

Comme 1 particule moyenne de la Terre (qui a des éléments lourds) est # de 1,4.10-25 kg, la Terre possède # 6.1024 / 1,4.10-25 = 4.1049 particules

Son h*v est donc = 4.1028 particules / m3

ou encore 7.1024 part/kg

 

La distribution des ions(sur Terre) est fonction de la qualité du support terrestre, par exemple

>>> sur l'océan, on a une moyenne de 1000 ions/cm3 (avec mini de 1 et maxi de 40.000), dont beaucoup d'ions légers

>>> sur les terres, on a en moyenne 10.000 ions/cm3 (mini de 1.000 et maxi de 300.000)

>>> dans les villes, on a en moyenne 100.000 ions/cm3 (avec mini de 1.000 et maxi de 4.000.000) avec peu d'ions léger

Les ions négatifs légers ont une répercussion faste sur la santé

 

DENSITÉ SPATIALE de PARTICULES

C'est un nombre de particules distribué dans un angle solide

Mais on a tendance à lire que c'est aussi une densité de particules

C'est vrai >> mais elle est spatiale et non pas volumique, comme la précédente

Equation aux dimensions  : A-1        Symbole : x*       

L'unité est la (particules/sr)

x* = n / Ω

où x*(particules/sr)= densité spatiale de n particules incluses dans un angle solide Ω(sr)