¿Cómo se relacionan la densidad, la masa y el volumen?

​Densidaddescribe la relación de masa a volumen de un objeto o sustancia.Masamide la resistencia de un material a acelerarse cuando una fuerza actúa sobre él. Según la segunda ley del movimiento de Newton (F = ma), la fuerza neta que actúa sobre un objeto es igual al producto de su masa por la aceleración.

Esta definición formal de masa le permite ponerla en otros contextos como el cálculo de energía, momento, fuerza centrípeta y fuerza gravitacional. Dado que la gravedad es casi la misma en la superficie de la Tierra, el peso se convierte en un buen indicador de masa. El aumento y la disminución de la cantidad de material medido aumenta y disminuye la masa de la sustancia.

• La densidad de un objeto es la relación entre la masa y el volumen de un objeto. La masa es cuánto resiste la aceleración cuando se le aplica una fuerza y ​​generalmente significa cuánto de un objeto o sustancia hay. El volumen describe cuánto espacio ocupa un objeto. Estas cantidades se pueden utilizar para determinar la presión, la temperatura y otras características de gases, sólidos y líquidos.

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Existe una clara relación entre masa, densidad y volumen. A diferencia de la masa y el volumen, aumentar la cantidad de material medido no aumenta ni disminuye la densidad. En otras palabras, aumentar la cantidad de agua dulce de 10 gramos a 100 gramos también cambiará el volumen. de 10 mililitros a 100 mililitros pero la densidad sigue siendo 1 gramo por mililitro (100 g ÷ 100 mL = 1 g / mL).

Esto hace que la densidad sea una propiedad útil para identificar muchas sustancias. Sin embargo, dado que el volumen se desvía con los cambios de temperatura y presión, la densidad también puede cambiar con la temperatura y la presión.

Para una masa dada yvolumen,cuánto espacio físico ocupa un material, de un objeto o sustancia, la densidad permanece constante a una temperatura y presión determinadas. La ecuación de esta relación es

en el cualρ(rho) es densidad,metroes masa yVes el volumen, lo que hace que la unidad de densidad sea kg / m³. El recíproco de densidad (1/ρ) se conoce como elvolumen específico, medido en m³ /kg.

El volumen describe cuánto espacio ocupa una sustancia y se expresa en litros (SI) o galones (inglés). El volumen de una sustancia está determinado por la cantidad de material presente y la proximidad entre las partículas del material.

Como resultado, la temperatura y la presión pueden afectar enormemente el volumen de una sustancia, especialmente los gases. Al igual que con la masa, aumentar y disminuir la cantidad de material también aumenta y disminuye el volumen de la sustancia.

Para los gases, el volumen siempre es igual al recipiente en el que se encuentra el gas. Esto significa que, para los gases, puede relacionar el volumen con la temperatura, la presión y la densidad utilizando la ley de los gases ideales.

en el cualPAGes la presión en atm (unidades atmosféricas),Ves el volumen en m³ (metros cúbicos),nortees el número de moles del gas,Res la constante universal de los gases (R= 8,314 J / (mol x K)) yTes la temperatura del gas en Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Tres leyes más describen las relaciones entre volumen, presión y temperatura a medida que cambian cuando todas las demás cantidades se mantienen constantes. Las ecuaciones se conocen como Ley de Boyle, Ley de Gay-Lussac y Ley de Charles, respectivamente.

En cada ley, las variables de la izquierda describen el volumen, la presión y la temperatura en un momento inicial, mientras que las variables de la derecha los describen en otro momento posterior. La temperatura es constante para la ley de Boyle, el volumen es constante para la ley de Gay-Lussac y la presión es constante para la ley de Charles.

Estas tres leyes siguen los mismos principios de la ley de los gases ideales, pero describen los cambios en contextos de temperatura, presión o volumen que se mantienen constantes.

Aunque las personas generalmente usan masa para referirse a la cantidad de una sustancia presente o al peso de una sustancia, las diversas formas La gente se refiere a masas de diferentes fenómenos científicos significa que la masa necesita una definición más unificada que abarque todos sus aspectos. usos.

Los científicos suelen hablar de partículas subatómicas, como electrones, bosones o fotones, como si tuvieran una cantidad de masa muy pequeña. Pero las masas de estas partículas son en realidad solo energía. Mientras que la masa de protones y neutrones se almacena en gluones (el material que mantiene unidos a los protones y neutrones), la La masa de un electrón es mucho más insignificante dado que los electrones son unas 2.000 veces más ligeros que los protones y los neutrones.

Los gluones explican la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo junto con la fuerza electromagnética, la fuerza gravitacional y la fuerza nuclear débil, para mantener unidos a los neutrones y protones juntos.

Aunque no se conoce exactamente el tamaño de todo el universo, el universo observable, la materia en el universo que los científicos han estudiado, tiene una masa de aproximadamente 2 x 10⁵⁵ g, alrededor de 25 mil millones de galaxias del tamaño de la Vía Láctea. Esto abarca 14 mil millones de años luz, incluida la materia oscura, materia de la que los científicos no están completamente seguros de qué está hecha y materia luminosa, lo que explica las estrellas y las galaxias. La densidad del universo es de aproximadamente 3 x 10^-30 g / cm³.

Los científicos realizan estas estimaciones observando cambios en el fondo cósmico de microondas (artefactos de radiación electromagnética de etapas primitivas del universo), supercúmulos (cúmulos de galaxias) y nucleosíntesis del Big Bang (producción de núcleos distintos de hidrógeno durante las primeras etapas de la universo).

Los científicos estudian estas características del universo para determinar su destino, si continuará expandiéndose o en algún momento colapsará por sí mismo. A medida que el universo continúa expandiéndose, los científicos solían pensar que las fuerzas gravitacionales dan a los objetos una fuerza atractiva entre sí para ralentizar la expansión.

Pero en 1998, las observaciones del telescopio espacial Hubble de supernovas distantes mostraron que el universo fue la expansión del universo ha aumentado con el tiempo. Aunque los científicos no habían descubierto qué estaba causando exactamente la aceleración, esta expansión aceleración lleva a los científicos a teorizar que la energía oscura, el nombre de este fenómeno desconocido, tener en cuenta esto.

Quedan muchos misterios sobre la masa en el universo, y representan la mayor parte de la masa del universo. Aproximadamente el 70% de la energía de la masa del universo proviene de la energía oscura y aproximadamente el 25% de la materia oscura. Solo alrededor del 5% proviene de materia ordinaria. Estas imágenes detalladas de varios tipos de masas en el universo muestran cuán variada puede ser la masa en diferentes contextos científicos.

La fuerza gravitacional de un objeto en el agua y lafuerza de flotaciónque lo mantiene hacia arriba determina si un objeto flota o se hunde. Si la fuerza o densidad de flotación del objeto es mayor que la del líquido, flota y, si no, se hunde.

La densidad del acero es mucho mayor que la densidad del agua, pero con la forma adecuada, la densidad puede reducirse con espacios de aire, creando barcos de acero. La densidad del agua es mayor que la densidad del hielo también explica por qué el hielo flota en el agua.

​Gravedad específicaes la densidad de una sustancia dividida por la densidad de la sustancia de referencia. Esta referencia es aire sin agua para gases o agua dulce para líquidos y sólidos.