Πώς να προσδιορίσετε το ειδικό βάρος

Η γνώση ακριβώς της ποσότητας μιας δεδομένης ουσίας υπάρχει ως μέρος της αξιολόγησης των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων αυτής της ουσίας είναι κεντρικό στοιχείο της επιστήμης. Οι ποσότητες έχουν σημασία - πολύ! Σκέφτεστε πιθανώς, "Εντάξει, ας περάσουμε τα προφανή πράγματα" σε αυτό το σημείο, αλλά σκεφτείτε το ερώτημα τι σημαίνει "ποσό". Αν κάποιος σας ρώτησεπόσοι από εσάς είστε εκεί, τι θα της έλεγες;

Οι περισσότεροι από εμάς θα ερμηνεύσουμε πιθανώς αυτήν την ερώτηση ως "Πόσο ζυγίζετε;" ή πιθανώς "Πόσο ψηλός είσαι;" Υπάρχουν, ωστόσο, πολλές εξίσου εύλογες απαντήσεις. Για παράδειγμα, πόσο όγκο (ας πούμε, σε λίτρα) καταλαμβάνει το σώμα σας; Πόσα άτομα ή κύτταρα περιέχει;

Η μάζα είναι ένας τρόπος για να παρακολουθείτε τα "πράγματα" στο σύμπαν, και αναφέρεται στο πόση ύλη υπάρχει. Αυτό είναι ανεξάρτητο από τον όγκο, το οποίο απλά περιγράφει ποσότητες τρισδιάστατου χώρου. Η αναλογία αυτών των δύο ποσοτήτων, που ονομάζεται πυκνότητα, είναι φυσικά ενδιαφέρουσα, όπως και ένας στενός ξάδελφος, που ονομάζεται

Σε κάποιο σημείο, κάποιος απλώς εξαντλεί λέξεις για να περιγράψει μια έννοια, και έτσι είναι με την ύλη. Ένας τρόπος να σκεφτείτε την ύλη είναι ότι είναι οτιδήποτε λειτουργεί η βαρύτητα και θα μπορούσατε θεωρητικά να κρατήσετε οποιοδήποτε είδος ύλης με τα χέρια σας, εάν τα χέρια σας ήταν αρκετά μικρά, και να τα δείτε με τα μάτια σας εάν είχατε υπερφυσικά ισχυρό όραμα.

Το θέμα αποτελείται από ένα ή περισσότεραστοιχεία, εκ των οποίων 92 εμφανίζονται στη φύση. Τα στοιχεία δεν μπορούν να χωριστούν περαιτέρω σε άλλα μέρη και εξακολουθούν να διατηρούν τις ιδιότητές τους. η μικρότερη πλήρης μονάδα ενός στοιχείου είναι μιαάτομο. Ένα μεγάλο κομμάτι της ύλης μπορεί να αποτελείται από τρισεκατομμύρια άτομα ενός μεμονωμένου στοιχείου, όπως μια λίβρα καθαρού χρυσού. Πιο συχνά, διαφορετικά στοιχεία συνδυάζονται για να σχηματίσουν ενώσεις, όπως το υδρογόνο (Η) και το οξυγόνο (Ο) που συνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό (Η₂Ο).

Η μάζα και το βάρος είναι παρόμοιες αλλά διακριτές μονάδες μέτρησης. Η μάζα περιγράφει απλώς την ποσότητα της ύλης που υπάρχει ανεξάρτητα από εξωτερικούς παράγοντες και η μονάδα μάζας SI (International System ή metric) είναι το χιλιόγραμμο (kg). Στη φυσική προβλήματα που αφορούν ειδικό βάρος, χρησιμοποιείται το γραμμάριο (g), το οποίο είναι 1 / 1.000 κιλού.

Το βάρος ενός αντικειμένου εξαρτάται από τη βαρύτητα στην οποία υποβάλλεται η μάζα του και έχει μονάδες δύναμης, οι οποίες στο σύστημα SI είναι το Νεύτωνα (Ν). Στη Γη, αυτή η τιμή δεν αλλάζει αισθητά, επομένως η μάζα και το βάρος χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά. Αλλά στο φεγγάρι, εάν η βαρύτητα είναι λιγότερο δυνατή, η μάζα σας θα ήταν η ίδια αλλά το βάρος σας (μάζα)Μφορές τη βαρύτητασολ) θα ήταν αναλογικά ασθενέστερο.

Ο τόμος αναφέρεται σε μια ποσότητα τρισδιάστατου χώρου. Είναι ο κύβος του μήκους και η μονάδα SI είναι το λίτρο (L). Ένα λίτρο αντιπροσωπεύεται από έναν κύβο 10 εκατοστά, ή cm (0,1 μέτρα ή m) σε μια πλευρά. Πιθανότατα είστε εξοικειωμένοι με αυτήν την επιλογή έντασης γενικά λόγω του αριθμού των φιαλών ποτών 1-L που έχουν φτιαχτεί.

Από μόνη της, ο "τόμος" είναι απλώς ένας μαθηματικά καθορισμένος χώρος, ίσως να περιμένει να καταληφθεί από την ύλη, ίσως όχι να περιμένει. Όταν η ύλη καταλαμβάνει αυτόν τον χώρο, ωστόσο, τα αποτελέσματα που προκύπτουν θα είναι διαφορετικά, όταν διαφορετικές ποσότητες ύλης τοποθετούνται στην ίδια ποσότητα χώρου. Το γνωρίζετε διαισθητικά. όταν μεταφέρετε ένα κουτί συσκευασίας φυστικιών και αέρα, η δουλειά σας είναι ευκολότερη από ό, τι όταν το ίδιο κουτί είχε μια αποστολή βιβλίων λίγων νωρίτερα.

Η αναλογία μεταξύ μάζας και όγκου, αλλιώς γνωστή ως "μάζα διαίρεσης κατ 'όγκο", ονομάζεται πυκνότητα. Αλλά η μοναδική σχέση του νερού με όλα όσα αναφέρθηκαν μέχρι τώρα δεν έχει περιγραφεί.

Η πυκνότητα δεν έχει τη δική της μονάδα στη φυσική, ούτε απαιτεί πραγματικά, δεδομένου ότι προέρχεται από μία θεμελιώδης φυσική ποσότητα (μάζα) και μία εύκολα προερχόμενη από άλλη (ο όγκος έχει κυβισμένες μονάδες μήκος). Αντιπροσωπεύεται συνήθως από το ελληνικό γράμμα rho ή ρ:

Μπορείτε να δείτε ότι η πυκνότητα έχει μονάδες kg / L στο σύστημα SI, αλλά σε προβλήματα φυσικής, η μονάδα g / mL χρησιμοποιείται συχνά. (Δεδομένου ότι το τελευταίο αντιπροσωπεύει το πρώτο με τη μάζα και τον όγκο διαιρούμενο με 1.000, τα kg / L και g / mL είναι πραγματικά ισοδύναμα.)

Θα διαπιστώσετε ότι τα περισσότερα έμβια όντα και πολλές κοινές ουσίες που συμμετέχουν σε βιοχημικές αντιδράσεις έχουν πυκνότητες παρόμοιες με εκείνες του νερού. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι τα περισσότερα έμβια όντα αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό ή κυρίως από Η₂Ο.

Αυτή η εξερεύνηση έχει σφυρηλατήσει το γεγονός ότι το νερό είναι παντού για να μην διαλύσει τους φόβους για ξηρασία, αλλά επειδή οι φυσικοί και οι χημικοί έχουν βρει έναν εύκολο τρόπο να ληφθούν υπόψη οι μικρές αλλαγές στην πυκνότητα του οίδιοτύπος ύλης: Ειδικό βάρος, ένας αριθμός χωρίς διάσταση που είναι ακριβώς ο λόγος της πυκνότητας αυτού του υγρού προς εκείνη του νερού - με μια περιστροφή.

Εξ ορισμού, 1 mL μη τροποποιημένου νερού έχει μάζα 1 g. Ένα λίτρο επιλέχθηκε αρχικά να είναι η ποσότητα νερού που είχε μάζα ακριβώς 1 κιλό. Το πρόβλημα με αυτό είναι ότι, όπως έμαθαν περισσότεροι σύγχρονοι ερευνητές, η συγκεκριμένη βαρύτητα του νερού ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία ακόμη και σε μικρές, καθημερινές περιοχές (περισσότερα σε αυτό αργότερα). Όμως, ενώ η πυκνότητα του νερού είναι σχεδόν πάντα στρογγυλευμένη στο "ακριβώς" 1 για καθημερινούς σκοπούς, αυτό δεν είναι στην πραγματικότητα μια σταθερά.

• Σημειώστε ότι η λέξη "βαρύτητα" μπορεί να προκαλέσει σύγχυση, καθώς η βαρύτητα στη φυσική έχει μονάδες επιτάχυνσης και είναι ανεξάρτητη από αυτήν τη συζήτηση.

Πριν από την πλήρη κατάδυση σε συγκεκριμένη βαρύτητα, υπάρχει μια απόδειξη της σημασίας και της κομψότητας της πυκνότητας - Αρχή του Αρχιμήδη. Απλά, αυτό δηλώνει ότι η δύναμη προς τα πάνω (πλευστή) που ασκείται σε ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό (συνήθως νερό) είναι ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το σώμα:φά_σι= β​_φά.

Αυτό εξηγεί γιατί τα πλοία είναι κυρίως κοίλα. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους είναι πυκνότερα από το νερό, που σημαίνει ότι εάν αυτά τα υλικά συμπιεστούν, το "πλοίο" θα αντικαθιστούσε τον δικό του όγκο στο νερό και θα είχε αρκετό βάρος για να το βυθίσει. Αλλά εάν ο όγκος του πλοίου αυξηθεί τοποθετώντας ένα κοίλο κύτος στη βάση του, η συνολική πυκνότητα μειώνεται και το πλοίο παραμένει αιωρούμενο.

Η συσκευή χρησιμοποιείται συχνότερα για τον προσδιορισμό του συγκεκριμένου βάρους ενός υγρού όταν η τιμή του είναι άγνωστη ονομάζεται aυδρόμετρο. Αυτά έρχονται σε διάφορες μορφές, αλλά το βασικό κατασκεύασμα είναι ένας σωλήνας σταθμισμένος στο κάτω μέρος έτσι ώστε να είναι θα βυθιστεί σε ένα ορισμένο σημείο του υγρού δοκιμής, το οποίο στηρίζεται σε βαθμονομημένο κύλινδρο για μέτρηση Ενταση ΗΧΟΥ.

Από τη γνώση του όγκου του υγρού ο σταθμισμένος σωλήνας μετατοπίζεται και το βάρος του βυθισμένου τμήματος, μαζί με τη θερμοκρασία του δωματίου έως προσδιορίστε την πραγματική πυκνότητα του νερού υπό αυτές τις συνθήκες, η πυκνότητα και το ειδικό βάρος του υγρού μπορούν να προσδιοριστούν από τον Αρχιμήδη » αρχή.

Μια ματιά στο γράφημα στους πόρους αποκαλύπτει ότι το ειδικό βάρος του νερού παραμένει πολύ κοντά στο 1.000 στην περιοχή από 0 έως 10 βαθμούς Κελσίου, αλλά στη συνέχεια μειώνεται με περισσότερο ή λιγότερο σταθερό ρυθμό σε περίπου 0,960 καθώς η θερμοκρασία πλησιάζει το σημείο βρασμού του νερού 100 C. Όταν ουσίες όπως φάρμακα συχνά μετρώνται και παρασκευάζονται σε μικρογραμμάρια, είναι ζωτικής σημασίας να μπορούμε να λαμβάνουμε υπόψη στην πράξη τέτοιες φαινομενικά ασήμαντες διαφορές.