Stellen Sie sich vor, Sie wären ein Außerirdischer, der gerade von einem weit entfernten Planeten hier gelandet ist und Erdlinge entdeckt hat, die über ein Konzept namens. diskutieren spezifisches Gewicht. Wenn Sie Zugang zu einem typischen Earth-Wörterbuch hätten (und viele Billionen von Meilen zurückgelegt haben, um hierher zu gelangen, haben Sie sich wahrscheinlich die Zeit genommen, die lokalen Sprachen zu überprüfen und Zoll) und jedes dieser Wörter unabhängig nachgeschlagen hat, wäre es fair von Ihnen anzunehmen, dass es etwas mit einer bestimmten Art von Zug von einem massiven Objekt zu tun hatte.
Stattdessen würde man schnell lernen, der Begriff hat viel mehr mit der bekannten Größe namens zu tun Dichte als mit der Schwerkraft, obwohl es einen nicht trivialen Zusammenhang gibt. Der Grund, warum der Begriff in der Physik überhaupt existiert, liegt in der enormen Bandbreite an Anwendungen dieser einen flüssigen Ressource, die sowohl reichlicher als auch lebenswichtiger ist als jede andere auf Erde Wasser.
Masse und Volumen definiert
Masse (abgekürzt ich in physikalischen Gleichungen) ist eine fundamentale Größe in der Physik, die die Existenz von Materie bezeichnet. Eine Möglichkeit, Materie zu betrachten, besteht darin, dass sie Trägheit besitzt; eine andere ist, dass die Schwerkraft Massen beschleunigt, aber keine masselosen Photonen oder "Lichtpakete" (sie tut winzig klein, aber das macht sich nur in der Nähe von Schwarzen Löchern wirklich bemerkbar, wo relativistische Effekte auftreten wichtig). Die SI-Einheit (metrisch) ist die Kilogramm (kg).
Volumen (V) stellt eine Menge eines geschlossenen dreidimensionalen Raums in regelmäßiger oder unregelmäßiger Form dar. Es basiert auf der fundamentalen Längeneinheit, der Meter (m). Da drei Dimensionen benötigt werden, ist die entsprechende Standard-Volumeneinheit Meter (m³)3).
Masse vs. Gewicht
Sie haben gerade gelernt, dass die Schwerkraft Massen beeinflusst. Dabei entsteht eine Kraft, die auf der Erde als Gewicht bezeichnet wird. Der Wert der Erdbeschleunigung G an der Erdoberfläche beträgt 9,8 m/s2, also hätte eine Masse von 10 kg ein Gewicht von 10 kg × 9,8 m/s2 = 98 kg m/s2. Diese Einheit heißt a Newton (N).
Wenn Sie ein Objekt wiegen, gibt es eine Zahl in Pfund oder Kilogramm zurück, die vertreten Gewichtseinheiten. In Wirklichkeit misst die Waage das Gewicht der angezeigten Kilogrammzahl auf der Erde aber das Ergebnis als Masse mitteilen. Das heißt, die Unterscheidung zwischen Masse und Gewicht wird bei der Konstruktion alltäglicher Erdwaagen berücksichtigt.
Dichte und spezifisches Gewicht
Dichte (bezeichnet durch ρ, der griechische Buchstabe rho) ist einfach ein durch Masse geteiltes Volumen mit entsprechenden Einheiten. In Symbolen:
= \frac{m}{V}
Wichtig ist, dass die Masseneinheit ursprünglich so gewählt wurde, wie viel davon ein Volumen von 1 Liter (1.000 ml oder entsprechend 1.000 Kubikzentimeter) Wasser enthält. Beachten Sie, dass 1 L nur 1/1000 eines m. ist3, so dass die letztere Einheit, obwohl "Standard", in Laborexperimenten nicht häufig verwendet wird. Also 1 kg Wasser = „genau“ 1 L Volumen.
Das Problem dabei ist, dass die Dichte von Wasser im Bereich von. leicht schwankt Temperaturen zwischen Gefrieren und Sieden, daher ist dieser Wert tatsächlich nicht konstant und nur sehr knapp 1.000.
Umrechnung von Dichte in spezifisches Gewicht
Das spezifische Gewicht (SG) ist viel einfacher, als Sie und Ihre außerirdischen Freunde erwartet haben: Es ist nur das Verhältnis der Dichte eines bestimmten Objekts zur Dichte von Wasser bei einer bestimmten Temperatur. Das spezifische Gewicht hat keine Einheiten. Sein Nutzen liegt in der Tatsache, dass sich die Dichte einiger Objekte mit der Temperatur anders ändert als die von Wasser, so dass die Verwendung von SG einen kleinen Korrekturfaktor ermöglicht.
Beispiel: Angenommen, Sie haben eine Eisenprobe mit einer angegebenen Dichte von 7.850 kg/m²3. Welches spezifische Gewicht hat Eisen in einer Umgebung, in der ρWasser = 997 kg/m²3?
Zum Lösen dividieren Sie einfach 7.850 kg/m3 um 997 kg/m²3 zu bekommen:
\begin{aligned} SG &= \frac{7850 \text{ kg/m}^3}{997 \text{ kg/m}^3} \\ &= 7873 \end{aligned}
Umgekehrt, wenn Sie einen spezifischen Dichte-Rechner benötigen, können Sie einfach das spezifische Gewicht mit der Dichte von Wasser bei der entsprechenden Temperatur multiplizieren. Wenn Sie also jemals gebeten werden, die Dichte aus dem spezifischen Gewicht zu berechnen, hat sich Ihre intergalaktische Reise gelohnt!