Hogyan függ össze a sűrűség, a tömeg és a térfogat?

Tartalom

• A tömeg, a sűrűség és a kötet közötti kapcsolat
• tippek
• Hangerő mérése
• A nyomás, a térfogat és a hőmérséklet közötti kapcsolat
• A tömeg jelentése
• Az univerzum tömege és sűrűsége
• Sötét anyag és sötét energia
• Felelő erő és fajsúly

A tömeg, a sűrűség és a kötet közötti kapcsolat

Sűrűség egy tárgy vagy anyag tömeg / térfogat arányát írja le. Tömeg méri az anyag ellenállását, hogy felgyorsuljon, amikor erõ hat rá. Newton második mozgási törvénye szerint (F = ma), egy tárgyra ható nettó erő megegyezik annak tömege és gyorsulása szorzatával.

A tömeg e formális meghatározása lehetővé teszi, hogy más hátrányokra helyezze, mint például az energia, a lendület, a centripetalális erő és a gravitációs erő kiszámítása. Mivel a gravitáció majdnem azonos a Föld felületén, a súly jó tömegmutatóra válik. A mért anyag mennyiségének növelése és csökkentése növeli és csökkenti az anyag tömegét.

tippek

A tömeg, a sűrűség és a térfogat között egyértelmű kapcsolat van. A tömegtől és térfogattól eltérően, a mért anyagmennyiség növelése nem növeli vagy csökkenti a sűrűséget. Más szavakkal, ha az édesvíz mennyiségét 10 grammról 100 grammra növeli, a térfogat 10 milliliterről 100 milliliterre is megváltozik, de a sűrűség 1 gramm / ml marad (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Ez a sűrűség hasznos tulajdonságot jelent sok anyag azonosításában. Mivel azonban a térfogat eltérik a hőmérséklet és a nyomás változásaitól, a sűrűség a hőmérsékleten és a nyomáson is változhat.

Hangerő mérése

Egy adott tömeg és hangerő, egy anyag vagy egy anyag fizikai helyének mekkora része foglal el, a sűrűsége állandó marad egy adott hőmérsékleten és nyomáson. Ennek a kapcsolatnak az egyenlete: ρ = m / V amiben ρ (rho) sűrűség, m tömeg és V térfogata, a sűrűség-egységet kg / m-nek adva³. A sűrűség viszonossága (1/ρ) néven ismert fajlagos kötetm-ben mérve³ / Kg.

A térfogat leírja, hogy az anyag mennyi helyet foglal el, és literben (SI) vagy gallonban (angolul) adják meg. Az anyag térfogatát az határozza meg, hogy mennyi anyag van jelen, és milyen szorosan csomagolják az anyag részecskéit.

Ennek eredményeként a hőmérséklet és a nyomás nagyban befolyásolhatja az anyag, különösen a gázok térfogatát. A tömeghez hasonlóan az anyagmennyiség növelése és csökkentése ugyancsak növeli és csökkenti az anyag mennyiségét.

A nyomás, a térfogat és a hőmérséklet közötti kapcsolat

Gázok esetében a térfogat mindig egyenlő azzal a tartállyal, amelyben a gáz van. Ez azt jelenti, hogy a gázok esetében az ideális gáz törvény alkalmazásával a térfogatot a hőmérséklethez, a nyomáshoz és a sűrűséghez kapcsolhatja PV = nRT amiben P a nyomás atm-ben (légköri egységek), V térfogat m-ben³ (méter kockában), n a gáz molszáma, R az univerzális gázállandó (R = 8,314 J / (mol x K)) és T a gáz hőmérséklete Kelvinben.

••• Syed Hussain Ather

További három törvény írja le a térfogat, a nyomás és a hőmérséklet közötti összefüggéseket, mivel azok megváltoznak, amikor az összes többi mennyiséget állandó értéken tartják. Az egyenletek vannak P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ és V₁/ T₁ = V₂/ T₂ a Boyles törvény, a Gay-Lussacs törvény és a Charless törvény néven ismert.

Mindegyik törvényben a bal oldali változók leírják a térfogatot, a nyomást és a hőmérsékletet egy kezdeti időpontban, míg a jobb oldali változók egy későbbi időpontban írják le őket. A hőmérséklet állandó a Boyles-törvénynél, a térfogat állandó a Gay-Lussacs-törvénynél, a nyomás állandó a Charless-törvénynél.

Ez a három törvény ugyanazokat az elveket követi, mint az ideális gáz törvény, de leírja a hőmérséklet, a nyomás vagy az állandóan tartott térfogat változásait.

A tömeg jelentése

Noha az emberek általában tömeget használnak arra, hogy meghatározzák, mekkora anyag van jelen, vagy milyen nehéz egy anyag, az emberek különböző módjai különböző tudományos jelenségek tömegeire utalnak, ami azt jelenti, hogy a tömegnek egységesebb definícióra van szüksége, amely magában foglalja valamennyi felhasználását.

A tudósok általában olyan szubatomi részecskékről beszélnek, mint elektronok, bozonok vagy fotonok, amelyek tömege nagyon kicsi. De ezeknek a részecskéknek a tömege valójában csak energia. Míg a protonok és a neutronok tömege gluonokban tárolódik (az anyag, amely a protonokat és a neutronokat együtt tartja), az elektron tömege sokkal elhanyagolhatóbb, tekintve, hogy az elektronok kb. 2000-szer könnyebbek, mint a protonok és a neutronok.

A gluonok az erőteljes nukleáris erőt képviselik, amely az univerzum négy alapvető ereje közül az egyik az elektromágneses erő, a gravitációs erő és a gyenge nukleáris erő mellett, hogy a neutronokat és a protonokat egymáshoz kötik.

Az univerzum tömege és sűrűsége

Noha az egész világegyetem mérete nem ismert pontosan, a megfigyelhető világegyetem, az univerzumban a tudósok által vizsgált anyag tömege körülbelül 2x10⁵⁵ g, körülbelül 25 milliárd galaxis méretű, a Tejút nagysága. Ez 14 milliárd fényévig tart, beleértve a sötét anyagot, az anyagot, amelyben a tudósok nem teljesen biztosak abban, hogy mi készült és megvilágítja az anyagot, mit jelent a csillagok és galaxisok. Az univerzum sűrűsége körülbelül 3x10^-30 g / cm³.

A tudósok ezekkel a becslésekkel a kozmikus mikrohullámú háttér változásainak (az univerzum primitív szakaszaiból származó elektromágneses sugárzás tárgyainak), a szuperklaszterek (galaxiscsoportok) és a Nagyrobbanás nukleoszintézisének (a nem hidrogén atommagok előállítása a világegyetem).

Sötét anyag és sötét energia

A tudósok az univerzum ezen tulajdonságait tanulmányozzák annak sorsának meghatározására, függetlenül attól, hogy tovább fog-e terjeszkedni, vagy valamikor önmagában összeomlik. A világegyetem növekedésével a tudósok azt hitték, hogy a gravitációs erők vonzó erőket kölcsönöznek az objektumoknak egymás között, hogy lelassítsák a tágulást.

De 1998-ban a Hubble Űrtávcső megfigyelései a távoli szupernóvákról megmutatták, hogy a világegyetem az univerzum tágulása az idővel megnőtt. Bár a tudósok még nem tudták kitalálni, mi okozza pontosan a gyorsulást, ez a tágulási gyorsulás arra késztette a tudósokat, hogy elméletbe állítsák a sötét energiát, ennek az ismeretlen jelenségnek a nevét.

Az univerzumban sok rejtély marad a tömegről, és ezek teszik ki az univerzum tömegének nagy részét. Az univerzum tömegenergiájának körülbelül 70% -a sötét energiából, körülbelül 25% -a sötét anyagból származik. Csak kb. 5% származik rendes anyagból. Ezek a részletes képek a különféle tömegtípusokról az univerzumban megmutatják, milyen változatos lehet a tömeg különféle tudományos hátrányokban.

Felelő erő és fajsúly

A tárgy gravitációs ereje a vízben és a hullámzó erő amely felfelé tartja annak meghatározását, hogy egy tárgy lebeg vagy elsüllyed. Ha a tárgyak felhajtóereje vagy sűrűsége nagyobb, mint a folyadéké, akkor lebeg, és ha nem, akkor elsüllyed.

Az acél sűrűsége sokkal nagyobb, mint a víz sűrűsége, de megfelelő alakban a sűrűség csökkenthető légtérrel, acélhajók létrehozásával. A víz sűrűsége, amely nagyobb, mint a jég sűrűsége, megmagyarázza, hogy a jég miért úszik a vízben.

Fajsúly az anyag sűrűsége elosztva a referenciaanyagok sűrűségével. Ez a referencia lehet levegő víz nélkül gázok számára vagy édesvíz folyadékok és szilárd anyagok esetében.