Comment la densité, la masse et le volume sont-ils liés?

​Densitédécrit le rapport de la masse au volume d'un objet ou d'une substance.Massemesure la résistance d'un matériau à accélérer lorsqu'une force agit sur lui. D'après la deuxième loi du mouvement de Newton (F = ma), la force nette agissant sur un objet est égale au produit de sa masse par l'accélération.

Cette définition formelle de la masse vous permet de la replacer dans d'autres contextes tels que le calcul de l'énergie, de la quantité de mouvement, de la force centripète et de la force gravitationnelle. Comme la gravité est à peu près la même à la surface de la Terre, le poids devient un bon indicateur de masse. Augmenter et diminuer la quantité de matière mesurée augmente et diminue la masse de la substance.

• La densité d'un objet est le rapport de la masse au volume d'un objet. La masse est la quantité de résistance à l'accélération lorsqu'une force lui est appliquée et signifie généralement la quantité d'objet ou de substance. Le volume décrit l'espace occupé par un objet. Ces quantités peuvent être utilisées pour déterminer la pression, la température et d'autres caractéristiques des gaz, des solides et des liquides.

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Il existe une relation claire entre la masse, la densité et le volume. Contrairement à la masse et au volume, l'augmentation de la quantité de matière mesurée n'augmente ni ne diminue la densité. En d'autres termes, augmenter la quantité d'eau douce de 10 grammes à 100 grammes modifiera également le volume de 10 millilitres à 100 millilitres mais la densité reste 1 gramme par millilitre (100 g ÷ 100 mL = 1 g/ml).

Cela fait de la densité une propriété utile pour identifier de nombreuses substances. Cependant, comme le volume dévie avec les changements de température et de pression, la densité peut également changer avec la température et la pression.

Pour une masse donnée etle volume,combien d'espace physique occupe un matériau, d'un objet ou d'une substance, la densité reste constante à une température et une pression données. L'équation de cette relation est

dans lequelρ(rho) est la densité,mest la masse etVest le volume, ce qui rend l'unité de densité kg/m³. L'inverse de la densité (1/ρ) est connu sous le nom devolume spécifique, mesuré en m³ /kg.

Le volume décrit l'espace occupé par une substance et est indiqué en litres (SI) ou en gallons (anglais). Le volume d'une substance est déterminé par la quantité de matière présente et la proximité des particules de la matière entre elles.

En conséquence, la température et la pression peuvent grandement affecter le volume d'une substance, en particulier les gaz. Comme pour la masse, l'augmentation et la diminution de la quantité de matière augmentent et diminuent également le volume de la substance.

Pour les gaz, le volume est toujours égal au récipient dans lequel se trouve le gaz. Cela signifie que, pour les gaz, vous pouvez relier le volume à la température, la pression et la densité en utilisant la loi des gaz parfaits

dans lequelPest la pression en atm (unités atmosphériques),Vest le volume en m³ (mètres cubes),mest le nombre de moles de gaz,Rest la constante universelle des gaz (R= 8,314 J/(mol x K)) etTest la température du gaz en Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Trois autres lois décrivent les relations entre le volume, la pression et la température lorsqu'elles changent lorsque toutes les autres quantités sont maintenues constantes. Les équations sont respectivement appelées loi de Boyle, loi de Gay-Lussac et loi de Charles.

Dans chaque loi, les variables de gauche décrivent le volume, la pression et la température à un instant initial tandis que les variables de droite les décrivent à un autre instant ultérieur. La température est constante pour la loi de Boyle, le volume est constant pour la loi de Gay-Lussac et la pression est constante pour la loi de Charles.

Ces trois lois suivent les mêmes principes de la loi des gaz parfaits, mais décrivent les changements dans les contextes de température, de pression ou de volume maintenus constants.

Bien que les gens utilisent généralement la masse pour désigner la quantité d'une substance présente ou son poids, les différentes manières les gens se réfèrent à des masses de phénomènes scientifiques différents signifie que la masse a besoin d'une définition plus unifiée qui englobe tous ses les usages.

Les scientifiques parlent généralement de particules subatomiques, telles que les électrons, les bosons ou les photons, comme ayant une très petite masse. Mais les masses de ces particules ne sont en fait que de l'énergie. Alors que la masse de protons et de neutrons est stockée dans des gluons (le matériau qui maintient les protons et les neutrons ensemble), la la masse d'un électron est beaucoup plus négligeable étant donné que les électrons sont environ 2 000 fois plus légers que les protons et les neutrons.

Les gluons représentent la force nucléaire forte, l'une des quatre forces fondamentales de l'univers aux côtés de force électromagnétique, force gravitationnelle et force nucléaire faible, en gardant les neutrons et les protons liés ensemble.

Bien que la taille de l'univers entier ne soit pas exactement connue, l'univers observable, la matière dans l'univers que les scientifiques ont étudiée, a une masse d'environ 2 x 10⁵⁵ g, environ 25 milliards de galaxies de la taille de la Voie lactée. Cela s'étend sur 14 milliards d'années-lumière, y compris la matière noire, une matière dont les scientifiques ne sont pas complètement sûrs de sa composition et de la matière lumineuse, ce qui explique les étoiles et les galaxies. La densité de l'univers est d'environ 3 x 10^-30 g/cm³.

Les scientifiques arrivent à ces estimations en observant les changements dans le fond diffus cosmologique (artefacts de rayonnement électromagnétique provenant des stades primitifs de l'univers), les superamas (amas de galaxies) et la nucléosynthèse du Big Bang (production de noyaux non hydrogène au cours des premiers stades de la univers).

Les scientifiques étudient ces caractéristiques de l'univers pour déterminer son destin, s'il continuera à s'étendre ou s'il s'effondrera à un moment donné. Alors que l'univers continue de s'étendre, les scientifiques pensaient que les forces gravitationnelles donnaient aux objets une force d'attraction entre eux pour ralentir l'expansion.

Mais en 1998, les observations du télescope spatial Hubble de supernovae lointaines ont montré que l'univers était l'expansion de l'univers a augmenté au fil du temps. Bien que les scientifiques n'aient pas compris ce qui causait exactement l'accélération, cette expansion l'accélération a conduit les scientifiques à théoriser que l'énergie noire, le nom de ce phénomène inconnu, serait compte pour cela.

Il reste de nombreux mystères sur la masse dans l'univers, et ils représentent la majeure partie de la masse de l'univers. Environ 70% de l'énergie de masse dans l'univers provient de l'énergie noire et environ 25% de la matière noire. Seulement 5 % environ proviennent de la matière ordinaire. Ces images détaillées de divers types de masses dans l'univers montrent à quel point la masse peut être variée dans différents contextes scientifiques.

La force gravitationnelle d'un objet dans l'eau et laforce de flottabilitéqui le maintient vers le haut détermine si un objet flotte ou coule. Si la force de flottabilité ou la densité de l'objet est supérieure à celle du liquide, il flotte et, sinon, il coule.

La densité de l'acier est beaucoup plus élevée que la densité de l'eau mais façonnée de manière appropriée, la densité peut être réduite avec des espaces d'air, créant des navires en acier. La densité de l'eau étant supérieure à la densité de la glace explique aussi pourquoi la glace flotte dans l'eau.

​Densité spécifiqueest la densité d'une substance divisée par la densité de la substance de référence. Cette référence est soit de l'air sans eau pour les gaz, soit de l'eau douce pour les liquides et les solides.