Wie hängen Dichte, Masse und Volumen zusammen?

​Dichtebeschreibt das Verhältnis von Masse zu Volumen eines Gegenstandes oder einer Substanz.Massemisst den Widerstand eines Materials, sich zu beschleunigen, wenn eine Kraft auf es einwirkt. Nach dem zweiten Newtonschen Bewegungsgesetz (F = ma), ist die auf ein Objekt wirkende Nettokraft gleich dem Produkt seiner Masse mal der Beschleunigung.

Diese formale Definition von Masse lässt Sie sie in anderen Kontexten wie der Berechnung von Energie, Impuls, Zentripetalkraft und Gravitationskraft verwenden. Da die Schwerkraft über der Erdoberfläche nahezu gleich ist, wird das Gewicht zu einem guten Indikator für die Masse. Durch Erhöhen und Verringern der gemessenen Materialmenge wird die Masse des Stoffes erhöht und verringert.

• Die Dichte eines Objekts ist das Verhältnis von Masse zu Volumen eines Objekts. Die Masse gibt an, wie viel sie der Beschleunigung widersteht, wenn eine Kraft auf sie ausgeübt wird, und bedeutet im Allgemeinen, wie viel von einem Objekt oder einer Substanz vorhanden ist. Volumen beschreibt, wie viel Platz ein Objekt einnimmt. Diese Größen können zur Bestimmung von Druck, Temperatur und anderen Eigenschaften von Gasen, Feststoffen und Flüssigkeiten verwendet werden.

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Es besteht ein klarer Zusammenhang zwischen Masse, Dichte und Volumen. Im Gegensatz zu Masse und Volumen führt eine Erhöhung der gemessenen Materialmenge nicht zu einer Erhöhung oder Verringerung der Dichte. Mit anderen Worten, eine Erhöhung der Süßwassermenge von 10 Gramm auf 100 Gramm ändert auch das Volumen von 10 Milliliter bis 100 Milliliter, aber die Dichte bleibt 1 Gramm pro Milliliter (100 g ÷ 100 ml = 1 g/ml).

Dies macht die Dichte zu einer nützlichen Eigenschaft bei der Identifizierung vieler Substanzen. Da sich das Volumen jedoch mit Temperatur- und Druckänderungen ändert, kann sich auch die Dichte mit Temperatur und Druck ändern.

Für eine gegebene Masse undVolumen,wie viel physikalischer Raum ein Material von einem Objekt oder einer Substanz einnimmt, die Dichte bleibt bei einer bestimmten Temperatur und einem gegebenen Druck konstant. Die Gleichung für diese Beziehung lautet

in welchemρ(rho) ist Dichte,ichist Masse undVist das Volumen, wodurch die Dichteeinheit kg/m³. Der Kehrwert der Dichte (1/ρ) ist bekannt als derbestimmtes Volumen, gemessen in m³ /kg.

Volumen beschreibt, wie viel Platz ein Stoff einnimmt und wird in Litern (SI) oder Gallonen (englisch) angegeben. Das Volumen eines Stoffes wird dadurch bestimmt, wie viel Material vorhanden ist und wie eng die Partikel des Materials zusammengepackt sind.

Dadurch können Temperatur und Druck das Volumen eines Stoffes, insbesondere von Gasen, stark beeinflussen. Wie bei der Masse erhöht und verringert sich auch das Volumen des Stoffes mit zunehmender und abnehmender Materialmenge.

Bei Gasen ist das Volumen immer gleich dem Behälter, in dem sich das Gas befindet. Das bedeutet, dass Sie bei Gasen das Volumen nach dem idealen Gasgesetz auf Temperatur, Druck und Dichte beziehen können

in welchemPist Druck in atm (atmosphärische Einheiten),Vist Volumen in m³ (Meter gewürfelt),neinist die Molzahl des Gases,Rist die universelle Gaskonstante (R= 8,314 J/(Mol x K)) undTist die Temperatur des Gases in Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Drei weitere Gesetze beschreiben die Beziehungen zwischen Volumen, Druck und Temperatur, wie sie sich ändern, wenn alle anderen Größen konstant gehalten werden. Die Gleichungen sind als Gesetz von Boyle, Gesetz von Gay-Lussac und Gesetz von Charles bekannt.

In jedem Gesetz beschreiben die linken Variablen Volumen, Druck und Temperatur zu einem anfänglichen Zeitpunkt, während die rechten Variablen sie zu einem anderen späteren Zeitpunkt beschreiben. Die Temperatur ist für das Gesetz von Boyle konstant, das Volumen ist für das Gesetz von Gay-Lussac konstant und der Druck ist für das Gesetz von Charles konstant.

Diese drei Gesetze folgen den gleichen Prinzipien des idealen Gasgesetzes, beschreiben jedoch die Änderungen in Kontexten von entweder Temperatur, Druck oder Volumen, die konstant gehalten werden.

Obwohl Menschen im Allgemeinen Masse verwenden, um sich darauf zu beziehen, wie viel von einer Substanz vorhanden ist oder wie schwer eine Substanz ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten Menschen beziehen sich auf Massen unterschiedlicher wissenschaftlicher Phänomene bedeutet, dass Masse eine einheitlichere Definition braucht, die all ihre Verwendet.

Wissenschaftler sprechen typischerweise von subatomaren Teilchen wie Elektronen, Bosonen oder Photonen, die eine sehr geringe Masse haben. Aber die Massen dieser Teilchen sind eigentlich nur Energie. Während die Masse von Protonen und Neutronen in Gluonen (dem Material, das Protonen und Neutronen zusammenhält) gespeichert ist, Die Masse eines Elektrons ist viel vernachlässigbarer, da Elektronen etwa 2.000-mal leichter sind als Protonen und Neutronen.

Gluonen machen die starke Kernkraft aus, eine der vier Grundkräfte des Universums neben elektromagnetische Kraft, Gravitationskraft und die schwache Kernkraft, um Neutronen und Protonen gebunden zu halten zusammen.

Obwohl die Größe des gesamten Universums nicht genau bekannt ist, hat das beobachtbare Universum, die von Wissenschaftlern untersuchte Materie im Universum, eine Masse von etwa 2 x 10⁵⁵ B. etwa 25 Milliarden Galaxien von der Größe der Milchstraße. Dies umfasst 14 Milliarden Lichtjahre, einschließlich dunkler Materie, Materie, aus der Wissenschaftler nicht ganz sicher sind, woraus sie besteht, und leuchtender Materie, was Sterne und Galaxien ausmacht. Die Dichte des Universums beträgt etwa 3 x 10^-30 g/cm²³.

Wissenschaftler kommen zu diesen Schätzungen, indem sie Veränderungen im kosmischen Mikrowellenhintergrund (Artefakte elektromagnetischer Strahlung aus primitiven Stadien) beobachten des Universums), Superhaufen (Galaxienhaufen) und Urknall-Nukleosynthese (Produktion von Nicht-Wasserstoff-Kernen in den frühen Stadien der of Universum).

Wissenschaftler untersuchen diese Eigenschaften des Universums, um sein Schicksal zu bestimmen, ob es sich weiter ausdehnt oder irgendwann von selbst zusammenbricht. Während sich das Universum weiter ausdehnt, dachten Wissenschaftler, dass die Gravitationskräfte den Objekten eine Anziehungskraft verleihen, um die Expansion zu verlangsamen.

Aber 1998 zeigten die Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops entfernter Supernovae, dass das Universum die Ausdehnung des Universums im Laufe der Zeit zugenommen hat. Obwohl die Wissenschaftler nicht herausgefunden hatten, was genau die Beschleunigung verursachte, war diese Expansion Beschleunigung führten Wissenschaftler zu der Theorie, dass dunkle Energie, der Name für dieses unbekannte Phänomen, dafür Rechnung tragen.

Es bleiben viele Geheimnisse über die Masse im Universum, und sie machen den größten Teil der Masse des Universums aus. Etwa 70 % der Massenenergie im Universum stammen aus dunkler Energie und etwa 25 % aus dunkler Materie. Nur etwa 5% stammen aus gewöhnlicher Materie. Diese detaillierten Bilder verschiedener Arten von Massen im Universum zeigen, wie unterschiedlich Massen in verschiedenen wissenschaftlichen Kontexten sein können.

Die Gravitationskraft eines Objekts im Wasser und dieAuftriebskraftdas hält es nach oben bestimmen, ob ein Objekt schwimmt oder sinkt. Wenn die Auftriebskraft oder -dichte des Objekts größer ist als die der Flüssigkeit, schwimmt es und wenn nicht, sinkt es.

Die Dichte von Stahl ist viel höher als die von Wasser, aber entsprechend geformt kann die Dichte durch Lufträume verringert werden, wodurch Stahlschiffe entstehen. Die Dichte von Wasser, die größer ist als die Dichte von Eis, erklärt auch, warum Eis im Wasser schwimmt.

​Spezifisches Gewichtist die Dichte einer Substanz dividiert durch die Dichte der Referenzsubstanz. Diese Referenz ist entweder Luft ohne Wasser für Gase oder Frischwasser für Flüssigkeiten und Feststoffe.