Kako su gustoća, masa i volumen povezani?

Sadržaj

• Odnos između mase, gustoće i volumena
• Savjet
• Mjerni volumen
• Odnos tlaka, volumena i temperature
• Značenje mise
• Masa i gustoća svemira
• Tamna materija i tamna energija
• Plovu sile i specifična težina

Odnos između mase, gustoće i volumena

Gustoća opisuje omjer mase i volumena predmeta ili tvari. Masa mjeri otpor materijala da ubrza kada sila djeluje na njega. Prema Newtonovom drugom zakonu kretanja (F = ma), neto sila koja djeluje na objekt jednaka je proizvodu njegove mase puta ubrzanja.

Ova formalna definicija mase omogućuje vam da je postavite u druge nedostatke, poput izračuna energije, zamaha, centripetalne sile i gravitacijske sile. Budući da je gravitacija gotovo jednaka na površini Zemlje, težina postaje dobar pokazatelj mase. Povećavanjem i smanjivanjem količine izmjerenog materijala povećava se i smanjuje masa tvari.

Savjet

Postoji jasna veza između mase, gustoće i volumena. Za razliku od mase i volumena, povećavanje količine izmjerenog materijala ne povećava ili smanjuje gustoću. Drugim riječima, povećavanje količine slatke vode s 10 grama na 100 grama promijenit će i volumen s 10 mililitara na 100 mililitara, ali gustoća ostaje 1 gram po mililitru (100 g ÷ 100 mL = 1 g / mL).

To gustoću čini korisnim svojstvom u identificiranju mnogih tvari. No, kako volumen odstupa s promjenama temperature i tlaka, gustoća se također može mijenjati s temperaturom i tlakom.

Mjerni volumen

Za datu masu i svezak, koliko fizičkog prostora zauzima neki materijal ili tvar, gustoća ostaje konstantna pri određenoj temperaturi i tlaku. Jednadžba za ovaj odnos je ρ = m / V u kojem ρ (rho) je gustoća, m je masa i V je zapremina, što čini jedinicu gustoće kg / m³, Uzajamna gustoća (1/ρ) je poznat kao specifična zapremina, mjereno u m³ / kg.

Volumen opisuje koliki prostor zauzima tvar i daje se u litrama (SI) ili litarima (engleski). Volumen neke tvari određuje se koliko materijala ima i koliko su čestice materijala skupa.

Kao rezultat toga, temperatura i tlak mogu u velikoj mjeri utjecati na volumen tvari, posebno plinova. Kao i kod mase, povećavanje i smanjivanje količine materijala također se povećava i smanjuje volumen tvari.

Odnos tlaka, volumena i temperature

Za plinove, volumen je uvijek jednak spremniku u kojem se nalazi plin. To znači da za plinove možete odnositi temperaturu, tlak i gustoću koristeći zakon idealnog plina PV = nRT u kojem P je tlak u atm (atmosferske jedinice), V je volumen u m³ (metri na kockice), n je broj molova plina, R je univerzalna konstanta plina (R = 8,314 J / (mol x K)) i T je temperatura plina u Kelvinu.

••• Syed Hussain Ather

Još tri zakona opisuju odnose između volumena, tlaka i temperature kako se mijenjaju kada se sve ostale količine drže konstantnima. Jednadžbe su P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ i V₁/ T₁ = V₂/ T₂ poznati kao Boylesov zakon, Gay-Lussacsov zakon i Charless Law.

U svakom zakonu, lijeve varijable opisuju volumen, tlak i temperaturu u početnoj točki vremena, dok desne varijable opisuju ih u drugoj kasnijoj vremenskoj točki. Temperatura je za Dječakov zakon konstantna, za Gay-Lussacsov zakon konstanta, a za Charless Law konstantan.

Ova tri zakona slijede iste principe zakona o idealnom plinu, ali opisuju promjene konstantne temperature, tlaka ili volumena.

Značenje mise

Iako se ljudi uglavnom koriste masom kako bi se pozvali na količinu neke tvari ili koliko je neka teška tvar, različiti načini na koje se ljudi odnose na mase različitih znanstvenih pojava znači da je masi potrebna objedinjenija definicija koja obuhvaća sve njezine uporabe.

Znanstvenici obično govore o subatomskim česticama, kao što su elektroni, bozoni ili fotoni, kao da imaju vrlo malu količinu mase. Ali mase tih čestica su zapravo samo energija. Dok je masa protona i neutrona pohranjena u gluonima (materijal koji drži protone i neutrone zajedno), masa elektrona je mnogo zanemarivija s obzirom na to da su elektroni oko 2000 puta lakši od protona i neutrona.

Gluoni predstavljaju snažnu nuklearnu silu, jednu od četiri temeljne sile svemira, zajedno s elektromagnetskom silom, gravitacijskom silom i slabom nuklearnom silom, držeći neutrone i protone zajedno.

Masa i gustoća svemira

Iako veličina čitavog svemira nije točno poznata, promatrajući svemir, materija u svemiru koju su proučavali znanstvenici, ima masu od oko 2 x 10⁵⁵ g, oko 25 milijardi galaksija veličine Mliječnog puta. To se proteže na 14 milijardi svjetlosnih godina, uključujući tamnu tvar, bez obzira na to što znanstvenici nisu potpuno sigurni od čega se sastoje od i svjetlucave materije, od čega se stvaraju zvijezde i galaksije. Gustoća svemira je oko 3 x 10^-30 g / cm³.

Znanstvenici dolaze do ovih procjena promatrajući promjene u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini (artefakti elektromagnetskog zračenja iz primitivnih faza svemira), superklasteri (nakupine galaksija) i nukleosinteza Velikog praska (proizvodnja nuklearnih jezgara u ranim fazama svemir).

Tamna materija i tamna energija

Znanstvenici proučavaju ove značajke svemira kako bi odredili njegovu sudbinu, hoće li se nastaviti širiti ili će se u nekom trenutku urušiti u sebi. Kako se svemir i dalje širi, znanstvenici su razmišljali kako gravitacijske sile daju objektima privlačnu silu među sobom kako bi usporili širenje.

No, 1998., opažanja svemirskog teleskopa Hubble iz dalekih supernova pokazala su da se svemir širio svemirom s vremenom povećavao. Iako znanstvenici nisu shvatili što točno uzrokuje ubrzanje, ovo ubrzanje ekspanzije dovodi znanstvenike do teoretiziranja te tamne energije, naziva ove nepoznate pojave, za to.

Ostaju mnoge misterije o masi u svemiru, a one predstavljaju većinu masa svemira. Oko 70% mase energije u svemiru dolazi iz tamne energije i oko 25% iz tamne materije. Samo oko 5% dolazi iz obične materije. Ove detaljne slike raznih vrsta masa u svemiru pokazuju koliko raznolika masa može biti u različitim znanstvenim potezima.

Plovu sile i specifična težina

Gravitaciona sila objekta u vodi i voda plutajuća sila koja ga drži prema gore utvrđuje da li objekt pluta ili tone. Ako su predmeti uzdižuće sile ili gustoće veće od snage tekućine, on pluta i, ako ne, tone.

Gustoća čelika mnogo je veća od gustoće vode, ali je oblikovana na odgovarajući način, gustoća se može smanjiti zračnim prostorima, stvarajući čelične brodove. Gustoća vode veća od gustoće leda također objašnjava zašto led pluta u vodi.

Specifična gravitacija je gustoća tvari podijeljena s gustoćom referentnih tvari. Ova referenca je ili zrak bez vode za plinove ili slatka voda za tekućine i krute tvari.