Ako súvisí hustota, hmotnosť a objem?

Obsah

• Vzťah medzi hmotnosťou, hustotou a objemom
• Tipy
• Merací objem
• Vzťah medzi tlakom, objemom a teplotou
• Význam omše
• Hmota a hustota vesmíru
• Dark Matter a Dark Energy
• Vztlaková sila a špecifická gravitácia

Vzťah medzi hmotnosťou, hustotou a objemom

Hustota opisuje pomer hmotnosti k objemu predmetu alebo látky. hmota meria odpor materiálu, ktorý sa má zrýchliť, keď naň pôsobí sila. Podľa druhého Newtonovho zákona o pohybe (F = ma), čistá sila pôsobiaca na objekt sa rovná súčinu jeho hmotnostného násobku zrýchlenia.

Táto formálna definícia hmotnosti vám umožňuje dať ju do iných nevýhod, ako je napríklad výpočet energie, hybnosť, centripetálna sila a gravitačná sila. Pretože gravitácia je na povrchu Zeme takmer rovnaká, hmotnosť sa stáva dobrým indikátorom hmotnosti. Zvyšovanie a znižovanie množstva meraného materiálu zvyšuje a znižuje hmotnosť látky.

Tipy

Existuje jasný vzťah medzi hmotnosťou, hustotou a objemom. Na rozdiel od hmotnosti a objemu zvýšenie množstva meraného materiálu nezvyšuje ani neznižuje hustotu. Inými slovami, zvýšenie množstva sladkej vody z 10 gramov na 100 gramov tiež zmení objem z 10 mililitrov na 100 mililitrov, ale hustota zostáva 1 gram na mililiter (100 g ~ 100 ml = 1 g / ml).

Vďaka tomu je hustota užitočnou vlastnosťou pri identifikácii mnohých látok. Pretože sa však objem mení so zmenami teploty a tlaku, hustota sa môže meniť aj s teplotou a tlakom.

Merací objem

Pre danú hmotnosť a objem, bez ohľadu na to, ako fyzický priestor materiál alebo predmet zaberá, zostáva hustota pri danej teplote a tlaku konštantná. Rovnica pre tento vzťah je p = m / V v ktorom ρ (rho) je hustota, m je hmotnosť a V je objem, čo predstavuje jednotku hustoty kg / m³, Vzájomná hustota (1/ρ) je známy ako merný objem, merané vm³ / Kg.

Objem popisuje, koľko miesta zaberá látka a je uvedený v litroch (SI) alebo galónoch (angličtina). Objem látky sa určuje podľa toho, koľko materiálu je prítomné a nakoľko sú častice materiálu spolu zabalené.

Výsledkom je, že teplota a tlak môžu výrazne ovplyvniť objem látky, najmä plynov. Rovnako ako v prípade hmoty, aj zvyšovanie a znižovanie množstva materiálu tiež zvyšuje a znižuje objem látky.

Vzťah medzi tlakom, objemom a teplotou

V prípade plynov sa objem vždy rovná nádobe, v ktorej je plyn vo vnútri. To znamená, že v prípade plynov môžete vzťahovať objem na teplotu, tlak a hustotu pomocou zákona o ideálnom plyne PV = nRT v ktorom P je tlak v atm (atmosférické jednotky), V je objem vm³ (metrov kubických), n je počet mólov plynu, R je univerzálna plynová konštanta (R = 8,314 J / (mol x K)) a T je teplota plynu v kelvinoch.

••• Syed Hussain Ather

Ďalšie tri zákony popisujú vzťahy medzi objemom, tlakom a teplotou, keď sa menia, keď sú všetky ostatné veličiny udržiavané konštantné. Rovnice sú P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ a V₁/ T₁ = V₂/ T₂ známy ako Boylesov zákon, Gay-Lussacsov zákon a Charless Law.

V každom zákone premenné na ľavej strane opisujú objem, tlak a teplotu v počiatočnom bode času, zatiaľ čo premenné na pravej strane ich opisujú v inom neskoršom časovom bode. Teplota je konštantná pre Boylesov zákon, objem je konštantný pre Gay-Lussacsov zákon a tlak je konštantný pre Charless Law.

Tieto tri zákony sa riadia rovnakými princípmi zákona o ideálnom plyne, ale opisujú zmeny v nevýhodách teploty, tlaku alebo objemu udržiavaného na konštantnej hodnote.

Význam omše

Hoci ľudia vo všeobecnosti používajú omšu na označenie toho, koľko látky je prítomné alebo aké ťažké je, rôzne spôsoby, akými ľudia poukazujú na množstvo rôznych vedeckých javov, znamenajú, že omša vyžaduje jednotnejšiu definíciu, ktorá zahŕňa všetky jej použitia.

Vedci zvyčajne hovoria o subatomárnych časticiach, ako sú elektróny, bozóny alebo fotóny, ako o tom, že majú veľmi malé množstvo hmoty. Hmotnosti týchto častíc sú v skutočnosti iba energiou. Zatiaľ čo množstvo protónov a neutrónov sa ukladá v gluónoch (materiál, ktorý udržuje protóny a neutróny pohromade), hmotnosť elektrónu je oveľa zanedbateľnejšia, keďže elektróny sú asi 2 000-krát ľahšie ako protóny a neutróny.

Gluóny zodpovedajú za silnú jadrovú silu, jednu zo štyroch základných síl vesmíru spolu s elektromagnetickou silou, gravitačnou silou a slabou jadrovou silou pri udržiavaní zväzkov neutrónov a protónov.

Hmota a hustota vesmíru

Aj keď veľkosť celého vesmíru nie je presne známa, pozorovateľný vesmír, hmota vo vesmíre, ktorú vedci študovali, má hmotnosť približne 2 x 10⁵⁵ g, asi 25 miliárd galaxií veľkosti Mliečnej dráhy. To zaberá 14 miliárd svetelných rokov vrátane temnej hmoty, hmoty, ktorú vedci úplne nevedia o tom, z čoho je vyrobená, a svetelnej hmoty, čo zodpovedá hviezdam a galaxiám. Hustota vesmíru je asi 3 x 10^-30 g / cm³.

Vedci prichádzajú s týmito odhadmi pozorovaním zmien v kozmickom mikrovlnnom pozadí (artefakty elektromagnetického žiarenia z primitívnych štádií vesmíru), superklastrov (zhluky galaxií) a nukleosyntézy veľkého tresku (tvorba nevodíkových jadier počas skorých štádií vesmíru). vesmír).

Dark Matter a Dark Energy

Vedci študujú tieto vlastnosti vesmíru, aby určili jeho osud, či už sa bude sám rozširovať alebo sa v určitom okamihu zrúti. Ako sa vesmír ďalej rozširuje, vedci si mysleli, že gravitačné sily dávajú objektom medzi sebou atraktívne sily na spomalenie expanzie.

Ale v roku 1998 pozorovania Hubbleovho vesmírneho teleskopu vzdialené supernovy ukázali, že vesmír bol vesmír, ktorého expanzia sa v priebehu času zvýšila. Hoci vedci neprišli na to, čo presne spôsobuje zrýchlenie, toto zrýchlenie expanzie vedie vedcov k teoretizácii, že za to bude zodpovedať temná energia, názov tohto neznámeho fenoménu.

Vo vesmíre zostáva veľa záhad o hmote a tvoria väčšinu vesmíru. Asi 70% hmoty vo vesmíre pochádza z temnej energie a asi 25% z temnej hmoty. Iba asi 5% pochádza z bežnej hmoty. Tieto podrobné obrázky rôznych typov hmôt vo vesmíre ukazujú, ako rôznorodá hmota môže byť v rôznych vedeckých nevýhodách.

Vztlaková sila a špecifická gravitácia

Gravitačná sila objektu vo vode a vztlaková sila ktorý ho drží nahor, aby určil, či objekt pláva alebo klesá. Ak je vztlaková sila alebo hustota predmetov väčšia ako hustota kvapaliny, vznáša sa a ak nie, klesá.

Hustota ocele je omnoho vyššia ako hustota vody, ale vhodne tvarovaná, hustota môže byť znížená vzdušnými priestormi, čím sa vytvoria oceľové lode. Hustota vody, ktorá je väčšia ako hustota ľadu, tiež vysvetľuje, prečo ľad pláva vo vode.

Merná hmotnosť je hustota látky vydelená hustotou referenčných látok. Tento odkaz je buď vzduch bez vody pre plyny alebo sladká voda pre kvapaliny a pevné látky.