Hvordan er tæthed, masse og volumen relateret?

​Massefyldebeskriver forholdet mellem masse og volumen af ​​en genstand eller et stof.Massemåler et materiales modstand for at accelerere, når en kraft virker på det. I henhold til Newtons anden bevægelseslov (F = ma), nettokraften, der virker på et objekt, er lig med produktet af dets massetideracceleration.

Denne formelle definition af masse lader dig sætte den i andre sammenhænge såsom beregning af energi, momentum, centripetal kraft og tyngdekraft. Da tyngdekraften er næsten den samme over jordens overflade, bliver vægten en god masseindikator. Forøgelse og formindskelse af den målte mængde materiale øger og formindsker stoffets masse.

• Et objekts tæthed er forholdet mellem masse og volumen af ​​et objekt. Massen er, hvor meget den modstår acceleration, når en kraft påføres den og betyder generelt, hvor meget af en genstand eller et stof der er. Volumen beskriver, hvor meget plads et objekt optager. Disse mængder kan anvendes til bestemmelse af tryk, temperatur og andre træk ved gasser, faste stoffer og væsker.

Der er en klar sammenhæng mellem masse, tæthed og volumen. I modsætning til masse og volumen øger eller mindsker ikke densiteten en forøgelse af den målte mængde materiale. Med andre ord vil forøgelse af mængden af ​​ferskvand fra 10 gram til 100 gram også ændre volumen fra 10 milliliter til 100 milliliter, men densiteten forbliver 1 gram pr. milliliter (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Dette gør tæthed til en nyttig egenskab ved identifikation af mange stoffer. Men da volumen afviger med ændringer i temperatur og tryk, kan densitet også ændre sig med temperatur og tryk.

For en given masse ogbind,hvor meget fysisk rum et materiale optager, af en genstand eller et stof, forbliver densiteten konstant ved en given temperatur og et bestemt tryk. Ligningen for dette forhold er

hvoriρ(rho) er tæthed,mer masse ogVer volumen, hvilket gør densitetsenheden kg / m³. Gensidigheden af ​​densitet (1/ρ) er kendt somspecifikt volumen, målt i m³ /kg.

Volumen beskriver, hvor meget plads et stof optager og gives i liter (SI) eller gallon (engelsk). Stoffets volumen bestemmes af, hvor meget materiale der er til stede, og hvor tæt partiklerne i materialet er pakket sammen.

Som et resultat kan temperatur og tryk i høj grad påvirke volumenet af et stof, især gasser. Som med masse, øges og formindskes mængden af ​​materiale også og mindsker stoffets volumen.

For gasser er volumenet altid lig med beholderen, som gassen er inde. Dette betyder, at du for gasser kan relatere volumen til temperatur, tryk og tæthed ved hjælp af den ideelle gaslov

hvoriPer tryk i atm (atmosfæriske enheder),Ver volumen i m³ (meter kuberet),ner antallet af mol af gassen,Rer den universelle gaskonstant (R= 8,314 J / (mol x K)) ogTer temperaturen på gassen i Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Tre yderligere love beskriver forholdet mellem volumen, tryk og temperatur, når de ændres, når alle andre størrelser holdes konstant. Ligningerne er kendt som henholdsvis Boyles lov, Gay-Lussacs lov og Charles's lov.

I hver lov beskriver de venstre variabler volumen, tryk og temperatur på et indledende tidspunkt, mens de højre variabler beskriver dem på et andet senere tidspunkt. Temperatur er konstant for Boyles lov, volumen er konstant for Gay-Lussacs lov og tryk er konstant for Charles's lov.

Disse tre love følger de samme principper for den ideelle gaslov, men beskriver ændringer i sammenhænge med temperatur, tryk eller volumen, der holdes konstant.

Selvom folk generelt bruger masse til at henvise til, hvor meget af et stof der er til stede, eller hvor tungt et stof er, de forskellige måder folk henviser til masser af forskellige videnskabelige fænomener betyder, at masse har brug for en mere samlet definition, der omfatter alle dens anvendelser.

Forskere taler typisk om subatomære partikler, såsom elektroner, bosoner eller fotoner, som at have en meget lille mængde masse. Men masserne af disse partikler er faktisk bare energi. Mens massen af ​​protoner og neutroner er lagret i gluoner (det materiale, der holder protoner og neutroner sammen), massen af ​​en elektron er meget mere ubetydelig, da elektroner er omkring 2.000 gange lettere end protoner og neutroner.

Limarter tegner sig for den stærke atomkraft, en af ​​de fire fundamentale kræfter i universet ved siden af elektromagnetisk kraft, tyngdekraft og den svage atomkraft, ved at holde neutroner og protoner bundet sammen.

Selvom størrelsen på hele universet ikke er nøjagtigt kendt, har det observerbare univers, det stof i universet, som forskere har undersøgt, en masse på ca. 2 x 10⁵⁵ g, omkring 25 milliarder galakser på størrelse med Mælkevejen. Dette spænder over 14 milliarder lysår inklusive mørkt stof, stof, som forskere ikke er helt sikre på, hvad det er lavet af og lysende stof, hvad der tegner sig for stjerner og galakser. Universets densitet er ca. 3 x 10^-30 g / cm³.

Forskere kommer med disse skøn ved at observere ændringer i den kosmiske mikrobølgebaggrund (artefakter af elektromagnetisk stråling fra primitive stadier af universet), superklynger (klynger af galakser) og Big Bang nukleosyntese (produktion af ikke-brintkerner i de tidlige stadier af univers).

Forskere studerer disse funktioner i universet for at bestemme dets skæbne, om det fortsætter med at udvide sig eller på et eller andet tidspunkt kollapser i sig selv. Da universet fortsætter med at ekspandere, troede forskere, at tyngdekræfter giver objekter en attraktiv kraft mellem hinanden for at bremse ekspansionen.

Men i 1998 viste Hubble Space Telescope-observationer af fjerne supernovaer, at universet var universets ekspansion er steget over tid. Skønt forskere ikke havde fundet ud af, hvad der præcist forårsagede accelerationen, denne udvidelse acceleration førte forskere til at teoretisere, at mørk energi, navnet på dette ukendte fænomen, ville redegør for dette.

Der er mange mysterier om masse i universet, og de tegner sig for det meste af universets masse. Cirka 70% af massenergien i universet kommer fra mørk energi og ca. 25% fra mørkt stof. Kun ca. 5% kommer fra almindeligt stof. Disse detaljerede billeder af forskellige typer masser i universet viser, hvor varieret masse kan være i forskellige videnskabelige sammenhænge.

Tyngdekraften for et objekt i vand ogflydende kraftder holder det opad bestemme, om et objekt flyder eller synker. Hvis genstandens flydende kraft eller densitet er større end væskens, flyder den, og hvis ikke, synker den.

Densiteten af ​​stål er meget højere end vandtætheden, men formet passende, densiteten kan reduceres med luftrum, hvilket skaber stålskibe. Vandtætheden, der er større end densiteten af ​​is, forklarer også, hvorfor is flyder i vand.

​Specifik tyngdekrafter densiteten af ​​et stof divideret med referencestoffets densitet. Denne reference er enten luft uden vand til gasser eller ferskvand til væsker og faste stoffer.