Kuinka tiheys, massa ja tilavuus liittyvät toisiinsa?

​Tiheyskuvaa kohteen tai aineen massan ja tilavuuden suhteen.Massamittaa materiaalin vastustuskykyä kiihtyä, kun siihen vaikuttaa voima. Newtonin toisen liikelain mukaan (F = ma), esineeseen vaikuttava nettovoima on yhtä suuri kuin sen massa kertaa kiihtyvyyden tulo.

Tämän muodollisen massan määritelmän avulla voit laittaa sen muihin yhteyksiin, kuten energian, liikemäärän, keskipakovoiman ja painovoiman laskemiseen. Koska painovoima on melkein sama maapallon pinnalla, painosta tulee hyvä massaindikaattori. Mitatun materiaalin määrän lisääminen ja vähentäminen lisää ja vähentää aineen massaa.

• Kohteen tiheys on kohteen massan ja tilavuuden suhde. Massa on kuinka paljon se vastustaa kiihtyvyyttä, kun siihen kohdistetaan voima, ja tarkoittaa yleensä sitä, kuinka paljon esineestä tai aineesta on olemassa. Tilavuus kuvaa kuinka paljon tilaa objekti vie. Näitä määriä voidaan käyttää paineen, lämpötilan ja muiden kaasujen, kiintoaineiden ja nesteiden ominaisuuksien määrittämiseen.

Massan, tiheyden ja tilavuuden välillä on selkeä suhde. Toisin kuin massa ja tilavuus, mitatun materiaalin määrän lisääminen ei lisää tai vähennä tiheyttä. Toisin sanoen makean veden määrän lisääminen 10 grammasta 100 grammaan muuttaa myös tilavuutta 10 millilitrasta 100 millilitraan, mutta tiheys on edelleen 1 gramma millilitrassa (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Tämä tekee tiheydestä hyödyllisen ominaisuuden tunnistaa monia aineita. Koska tilavuus kuitenkin poikkeaa lämpötilan ja paineen muuttuessa, tiheys voi myös muuttua lämpötilan ja paineen mukaan.

Annetulle massalle jamäärä,kuinka paljon fyysistä tilaa materiaali vie esineestä tai aineesta, tiheys pysyy vakiona tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Tämän suhteen yhtälö on

jossaρ(rho) on tiheys,mon massa jaVon tilavuus, jolloin tiheysyksikkö on kg / m³. Tiheyden vastavuoroisuus (1/ρ) tunnetaan nimellätietty määrä, mitattuna metreinä³ /kg.

Tilavuus kuvaa kuinka paljon tilaa aine vie ja annetaan litroina (SI) tai gallonina (englanti). Aineen tilavuus määräytyy sen mukaan, kuinka paljon materiaalia on läsnä ja kuinka läheisesti materiaalin hiukkaset ovat pakattuina yhteen.

Tämän seurauksena lämpötila ja paine voivat suuresti vaikuttaa aineen, erityisesti kaasujen, tilavuuteen. Kuten massan kohdalla, materiaalin määrän lisääminen ja vähentäminen myös lisää ja vähentää aineen tilavuutta.

Kaasujen tilavuus on aina sama kuin säiliö, jonka kaasu on. Tämä tarkoittaa, että kaasujen osalta voit suhteuttaa tilavuuden lämpötilaan, paineeseen ja tiheyteen käyttämällä ihanteellista kaasulakia

jossaPon paine atm (ilmakehän yksikköinä),Von tilavuus metreinä³ (metriä kuutioina),non kaasumoolien lukumäärä,Ron yleinen kaasuvakio (R= 8,314 J / (mol x K)) jaTon kaasun lämpötila Kelvinissä.

•••Syed Hussain Ather

Kolme muuta lakia kuvaavat tilavuuden, paineen ja lämpötilan välisiä suhteita, kun ne muuttuvat, kun kaikkia muita määriä pidetään vakioina. Yhtälöt tunnetaan nimellä Boylen laki, Gay-Lussacin laki ja Charlesin laki, vastaavasti.

Jokaisessa laissa vasemmanpuoleiset muuttujat kuvaavat tilavuutta, painetta ja lämpötilaa alkuvaiheessa, kun taas oikeanpuoleiset muuttujat kuvaavat niitä toisessa myöhemmässä ajankohdassa. Lämpötila on vakio Boylen lailla, äänenvoimakkuus on vakio Gay-Lussacin lailla ja paine on vakio Charlesin lailla.

Nämä kolme lakia noudattavat ihanteellisen kaasulain samoja periaatteita, mutta kuvaavat muutoksia lämpötilan, paineen tai vakiona pidetyn tilan yhteydessä.

Vaikka ihmiset yleensä käyttävät massaa viittaamaan siihen, kuinka paljon ainetta on läsnä tai kuinka raskas aine on, eri tavoin ihmiset viittaavat massaan erilaisia ​​tieteellisiä ilmiöitä tarkoittaa, että massa tarvitsee yhtenäisemmän määritelmän, joka kattaa kaikki sen käyttää.

Tutkijat puhuvat tyypillisesti subatomisista hiukkasista, kuten elektroneista, bosoneista tai fotoneista, joilla on hyvin pieni massa. Mutta näiden hiukkasten massat ovat itse asiassa vain energiaa. Vaikka protonien ja neutronien massa varastoidaan gluoneihin (materiaali, joka pitää protonit ja neutronit yhdessä), elektronin massa on paljon vähäpätöisempi, kun otetaan huomioon, että elektronit ovat noin 2000 kertaa kevyempiä kuin protonit ja neutronit.

Gluonit muodostavat vahvan ydinvoiman, joka on yksi maailmankaikkeuden neljästä perusvoimasta rinnalla sähkömagneettinen voima, painovoima ja heikko ydinvoima pitämällä neutronit ja protonit sidottuina yhdessä.

Vaikka koko maailmankaikkeuden kokoa ei ole tarkalleen tiedossa, havaittavan maailmankaikkeuden, tutkijoiden tutkiman maailmankaikkeuden aineen, massa on noin 2 x 10⁵⁵ g, noin 25 miljardia galaksia, jotka ovat Linnunradan kokoisia. Tämä ulottuu 14 miljardiin valovuoteen, mukaan lukien pimeä aine, riippumatta siitä, etteivätkö tiedemiehet ole täysin varmoja siitä, mistä se on tehty, ja valoaineesta, mistä tähdet ja galaksit vastaavat. Maailmankaikkeuden tiheys on noin 3 x 10^-30 g / cm³.

Tutkijat keksivät nämä arviot tarkkailemalla muutoksia kosmisessa mikroaaltouunissa (primitiivisten vaiheiden sähkömagneettisen säteilyn artefaktit) maailmankaikkeuden), superjoukot (galaksijoukot) ja Big Bang -nukleosynteesi (ei-vetyytimien tuotanto maailmankaikkeus).

Tutkijat tutkivat näitä maailmankaikkeuden piirteitä selvittääkseen sen kohtalon, jatkuuko sen laajeneminen vai jossakin vaiheessa romahtaminen itsessään. Kun maailmankaikkeus laajenee edelleen, tutkijat ajattelivat, että painovoimat antavat esineille houkuttelevan voiman toistensa välillä hidastamaan laajenemista.

Mutta vuonna 1998 kaukana olevien supernovien Hubble-avaruusteleskooppihavainnot osoittivat, että maailmankaikkeus oli maailmankaikkeuden laajeneminen on lisääntynyt ajan myötä. Vaikka tiedemiehet eivät olleet keksineet, mikä tarkalleen aiheutti kiihtyvyyden, tämä laajentuminen kiihtyvyys saa tutkijat teorioimaan, että pimeä energia, tämän tuntemattoman ilmiön nimi, olisi huomioon tämä.

Maailmankaikkeudessa on edelleen monia mysteerejä, ja ne muodostavat suurimman osan maailmankaikkeuden massasta. Noin 70% maailmankaikkeuden massaenergiasta tulee pimeästä energiasta ja noin 25% pimeästä aineesta. Vain noin 5% tulee tavallisesta aineesta. Nämä yksityiskohtaiset kuvat erityyppisistä massoista universumissa osoittavat, kuinka monipuolinen massa voi olla erilaisissa tieteellisissä yhteyksissä.

Kohteen painovoima vedessä jakelluva voimajoka pitää sen ylöspäin, määrittää onko esine kelluva vai uppoaa. Jos kohteen kelluva voima tai tiheys on suurempi kuin nesteen, se kelluu, ja jos ei, se uppoaa.

Teräksen tiheys on paljon suurempi kuin veden tiheys, mutta muotoiltu asianmukaisesti, tiheyttä voidaan pienentää ilmatilojen kanssa, mikä luo teräsaluksia. Jään tiheyttä suurempi veden tiheys selittää myös miksi jää kelluu vedessä.

​Tietty painovoimaon aineen tiheys jaettuna vertailuaineen tiheydellä. Tämä viite on joko ilma ilman vettä kaasuille tai makea vesi nesteille ja kiinteille aineille.