Kako su povezani gustoća, masa i volumen?

​Gustoćaopisuje omjer mase i volumena predmeta ili tvari.Masamjeri otpor materijala da se ubrza kada na njega djeluje sila. Prema Newtonovom drugom zakonu gibanja (F = ma), neto sila koja djeluje na objekt jednaka je umnošku njegove mase pomnožene s ubrzanjem.

Ova formalna definicija mase omogućuje vam da je stavite u druge kontekste, poput izračunavanja energije, impulsa, centripetalne sile i gravitacijske sile. Budući da je gravitacija na površini Zemlje gotovo jednaka, težina postaje dobar pokazatelj mase. Povećavanje i smanjenje količine izmjerenog materijala povećava i smanjuje masu tvari.

• Gustoća predmeta je omjer mase i volumena predmeta. Masa je koliko se opire ubrzanju kada se na nju primijeni sila i općenito znači koliki je predmet ili tvar. Volumen opisuje koliko prostora zauzima objekt. Te se količine mogu koristiti za određivanje tlaka, temperature i drugih svojstava plinova, krutina i tekućina.

Jasan je odnos između mase, gustoće i volumena. Za razliku od mase i volumena, povećanje količine izmjerenog materijala ne povećava niti smanjuje gustoću. Drugim riječima, povećanje količine slatke vode s 10 grama na 100 grama također će promijeniti volumen od 10 mililitara do 100 mililitara, ali gustoća ostaje 1 gram po mililitru (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

To gustoću čini korisnim svojstvom u identificiranju mnogih tvari. Međutim, budući da volumen odstupa s promjenama temperature i tlaka, gustoća se također može mijenjati s temperaturom i tlakom.

Za zadanu masu ivolumen,koliko fizičkog prostora zauzima materijal, predmet ili supstanca, gustoća ostaje konstantna pri određenoj temperaturi i tlaku. Jednadžba za ovaj odnos je

u kojemρ(rho) je gustoća,mje masa iVje zapremina, što čini jedinicu gustoće kg / m³. Uzajamna gustoća (1/ρ) poznat je kaospecifični volumen, izmjereno u m³ /kg.

Volumen opisuje koliko prostora tvar zauzima i daje se u litrama (SI) ili galonima (engleski). Količina tvari određuje se koliko je materijala prisutno i koliko su čestice materijala međusobno zbijene.

Kao rezultat toga, temperatura i tlak mogu uvelike utjecati na volumen tvari, posebno plinova. Kao i kod mase, povećanje i smanjenje količine materijala također povećava i smanjuje volumen tvari.

Za plinove je volumen uvijek jednak spremniku u kojem je plin. To znači da za plinove volumen možete povezati s temperaturom, tlakom i gustoćom koristeći zakon idealnog plina

u kojemStrje tlak u atm (atmosferske jedinice),Vje volumen u m³ (metri u kockama),nje broj molova plina,Rje univerzalna plinska konstanta (R= 8,314 J / (mol x K)) iTje temperatura plina u Kelvinima.

•••Syed Hussain Ather

Još tri zakona opisuju odnose između volumena, tlaka i temperature dok se mijenjaju kad se sve ostale veličine drže konstantnima. Jednadžbe su poznate kao Boyleov zakon, Gay-Lussacov zakon i Charlesov zakon.

U svakom zakonu, lijeve varijable opisuju volumen, tlak i temperaturu u početnom trenutku, dok ih desne varijable opisuju u drugoj kasnijoj vremenskoj točki. Temperatura je konstantna za Boyleov zakon, volumen je konstantan za Gay-Lussacov zakon, a pritisak je konstantan za Charlesov zakon.

Ova tri zakona slijede ista načela zakona o idealnom plinu, ali opisuju promjene u kontekstu bilo temperature, tlaka ili volumena koji se održavaju konstantnim.

Iako se ljudi obično koriste masom kako bi se osvrnuli na to koliko je neke tvari prisutno ili koliko je neka supstanca teška, na različite načine ljudi se pozivaju na mase različitih znanstvenih pojava, znači da masi treba jedinstvenija definicija koja obuhvaća sve njezine koristi.

Znanstvenici obično govore o subatomskim česticama, poput elektrona, bozona ili fotona, koje imaju vrlo malu količinu mase. Ali mase tih čestica zapravo su samo energija. Dok se masa protona i neutrona pohranjuje u gluonima (materijal koji drži protone i neutrone na okupu), masa elektrona je mnogo zanemarivija s obzirom na to da su elektroni oko 2000 puta lakši od protona i neutrona.

Gluoni predstavljaju snažnu nuklearnu silu, jednu od četiri temeljne sile svemira elektromagnetska sila, gravitacijska sila i slaba nuklearna sila, održavajući neutrone i protone vezanima zajedno.

Iako veličina cijelog svemira nije točno poznata, uočljivi svemir, materija u svemiru koju su znanstvenici proučavali, ima masu oko 2 x 10⁵⁵ g, oko 25 milijardi galaksija veličine Mliječnog puta. To obuhvaća 14 milijardi svjetlosnih godina, uključujući tamnu materiju, materiju za koju znanstvenici nisu potpuno sigurni od čega je sazdana i svijetleće materije, što čini zvijezde i galaksije. Gustoća svemira je oko 3 x 10^-30 g / cm³.

Znanstvenici dolaze do ovih procjena promatrajući promjene u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini (artefakti elektromagnetskog zračenja iz primitivnih stupnjeva svemira), super nakupine (nakupine galaksija) i nukleosinteza Velikog praska (proizvodnja ne-vodikovih jezgri tijekom ranih faza svemir).

Znanstvenici proučavaju ove značajke svemira kako bi odredili njegovu sudbinu, hoće li se nastaviti širiti ili će se u nekom trenutku sam urušiti. Kako se svemir nastavlja širiti, znanstvenici su mislili da gravitacijske sile daju objektima privlačnu međusobnu silu koja usporava širenje.

No, 1998. godine, promatranja svemirskog teleskopa Hubble dalekih supernova pokazala su da je svemir bio širenje svemira s vremenom se povećavalo. Iako znanstvenici nisu shvatili što točno uzrokuje ubrzanje, ovo širenje ubrzanje navelo je znanstvenike na teoriju da bi tamna energija, naziv za ovaj nepoznati fenomen, mogla račun za ovo.

Mnogo je misterija o masi u svemiru i one čine većinu svemirske mase. Oko 70% masene energije u svemiru dolazi od tamne energije i oko 25% od tamne tvari. Samo oko 5% dolazi iz obične tvari. Ove detaljne slike različitih vrsta masa u svemiru pokazuju koliko masa može biti različita u različitim znanstvenim kontekstima.

Gravitacijska sila predmeta u vodi iuzletna silakoja ga drži prema gore odrediti pluta li objekt ili tone. Ako je sila ili gustoća objekta veća od sile tekućine, on pluta, a ako nije, tone.

Gustoća čelika je mnogo veća od gustoće vode, ali u odgovarajućem obliku, gustoća se može smanjiti zračnim prostorima, stvarajući čelične brodove. Gustoća vode koja je veća od gustoće leda također objašnjava zašto led pluta u vodi.

​Specifična gravitacijaje gustoća tvari podijeljena s gustoćom referentne tvari. Ova referenca je ili zrak bez vode za plinove ili slatka voda za tekućine i krute tvari.