Hogyan függ össze a sűrűség, a tömeg és a térfogat?

​Sűrűségegy tárgy vagy anyag tömegének és térfogatának arányát írja le.Tömegméri az anyag gyorsulásának ellenállását, amikor erő hat rá. Newton második mozgástörvénye szerint (F = ma), az objektumra ható nettó erő megegyezik a tömeg és a gyorsulás szorzatával.

A tömegnek ez a formális meghatározása lehetővé teszi, hogy más összefüggésekbe helyezze, például az energia, a lendület, a centripetális erő és a gravitációs erő kiszámításában. Mivel a gravitáció közel azonos a Föld felszínén, a tömeg a tömeg jó indikátorává válik. A mért anyag mennyiségének növelése és csökkentése növeli és csökkenti az anyag tömegét.

• Az objektum sűrűsége az objektum tömegének és térfogatának aránya. A tömeg az, hogy mennyire ellenáll a gyorsulásnak, ha erő hat rá, és általában azt jelenti, hogy mennyi tárgy vagy anyag van. A kötet leírja, hogy egy objektum mennyi helyet foglal el. Ezeket a mennyiségeket fel lehet használni a gázok, szilárd anyagok és folyadékok nyomásának, hőmérsékletének és egyéb jellemzőinek meghatározásához.

A tömeg, a sűrűség és a térfogat között egyértelmű összefüggés van. A tömeggel és a térfogattal ellentétben a mért anyagmennyiség növelése nem növeli vagy csökkenti a sűrűséget. Más szavakkal, az édesvíz mennyiségének 10 grammról 100 grammra való növelése szintén megváltoztatja a térfogatot 10 ml-től 100 ml-ig, de a sűrűség továbbra is 1 gramm / milliliter (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Ez a sűrűséget hasznos tulajdonsággá teszi számos anyag azonosításában. Mivel azonban a térfogat eltér a hőmérséklet és a nyomás változásától, a sűrűség is változhat a hőmérséklet és a nyomás függvényében.

Adott tömegre éshangerő,mennyi fizikai teret foglal el egy anyag egy tárgyból vagy anyagból, a sűrűség állandó marad egy adott hőmérsékleten és nyomáson. Ennek a kapcsolatnak az egyenlete az

amibenρ(rho) a sűrűség,mtömeges ésVtérfogat, így a sűrűség mértéke kg / m³. A sűrűség reciproka (1/ρ) néven ismertfajlagos kötet, m-ben mérve³ /kg.

A térfogat leírja, hogy egy anyag mennyi helyet foglal el, és literben (SI) vagy gallonban (angolul) van megadva. Az anyag térfogatát az határozza meg, hogy mennyi anyag van jelen, és milyen szorosan vannak az anyag részecskéi összepakolva.

Ennek eredményeként a hőmérséklet és a nyomás nagymértékben befolyásolhatja az anyag, különösen a gázok térfogatát. A tömeghez hasonlóan az anyag mennyiségének növelése és csökkentése is növeli és csökkenti az anyag térfogatát.

Gázok esetében a térfogat mindig megegyezik azzal a tartállyal, amelyben a gáz benne van. Ez azt jelenti, hogy gázok esetében a térfogatot a hőmérséklethez, a nyomáshoz és a sűrűséghez lehet kapcsolni az ideális gáztörvény alkalmazásával

amibenPnyomás atm-ben (légköri egységekben),Vtérfogat m-ben³ (méter kockában),na gáz móljainak száma,Raz univerzális gázállandó (R= 8,314 J / (mol x K)) ésTa gáz hőmérséklete Kelvinben.

•••Syed Hussain Ather

További három törvény írja le a térfogat, a nyomás és a hőmérséklet összefüggéseit, amikor változnak, ha az összes többi mennyiséget állandó értéken tartják. Az egyenleteket Boyle-törvénynek, Gay-Lussac-törvénynek és Charles-törvénynek nevezik.

Mindegyik törvényben a bal oldali változók a térfogatot, a nyomást és a hőmérsékletet egy kezdeti időpontban, míg a jobb oldali változók egy másik későbbi időpontban írják le őket. A hőmérséklet állandó Boyle-törvény, a hangerő állandó Gay-Lussac-törvény és a nyomás állandó a Charles-törvény esetében.

Ez a három törvény az ideális gáztörvény ugyanazokat az elveket követi, de leírja a hőmérséklet, a nyomás vagy az állandóan tartott térfogat összefüggéseinek változását.

Habár az emberek általában tömegre utalnak, hogy mennyi anyag van jelen, vagy mennyire nehéz, az különféle módokon az emberek különféle tudományos jelenségek tömegére utalnak, ami azt jelenti, hogy a tömegnek egységesebb definícióra van szüksége, amely magában foglalja mindazt használ.

A tudósok általában szubatomi részecskékről, például elektronokról, bozonokról vagy fotonokról beszélnek, amelyek nagyon kis tömegűek. De ezeknek a részecskéknek a tömege valójában csak energia. Míg a protonok és a neutronok tömege gluonokban van tárolva (az anyag, amely a protonokat és a neutronokat együtt tartja), a Az elektron tömege sokkal elhanyagolhatóbb, tekintve, hogy az elektronok körülbelül 2000-szer könnyebbek, mint a protonok és a neutronok.

A glionok adják az erős nukleáris erőt, amely az univerzum négy alapvető erőjének egyike elektromágneses erő, gravitációs erő és a gyenge nukleáris erő, megtartva a neutronokat és a protonokat együtt.

Bár az egész univerzum mérete nem pontosan ismert, a megfigyelhető univerzum, az univerzum anyagának tudósok által vizsgált anyaga körülbelül 2 x 10 tömegű⁵⁵ g, körülbelül 25 milliárd galaxis akkora, mint a Tejút. Ez 14 milliárd fényévre terjed ki, beleértve a sötét anyagot, függetlenül attól, hogy a tudósok nem teljesen biztosak abban, hogy miből áll és a fényes anyag, mi a csillagok és a galaxisok. Az univerzum sűrűsége körülbelül 3 x 10^-30 g / cm³.

A tudósok a kozmikus mikrohullámú háttér változásainak megfigyelésével (primitív szakaszokból származó elektromágneses sugárzás az univerzum), szuperklaszterek (galaxishalmazok) és az ősrobbanás nukleoszintézise (nem hidrogén magok termelése a világegyetem).

A tudósok tanulmányozzák az univerzum ezen jellemzőit, hogy meghatározzák sorsát, függetlenül attól, hogy az tovább fog-e terjeszkedni, vagy valamikor önmagában összeomlik. Amint az univerzum folyamatosan bővül, a tudósok azt gondolták, hogy a gravitációs erők vonzó erőt kölcsönöznek az objektumoknak egymás között, hogy lassítsák a terjeszkedést.

De 1998-ban a Hubble Űrtávcső távoli szupernóvák megfigyelései azt mutatták, hogy az univerzum az univerzum terjeszkedése volt, az idő múlásával nőtt. Bár a tudósok nem jöttek rá, hogy mi okozza pontosan a gyorsulást, ez a terjeszkedés a gyorsulás arra készteti a tudósokat, hogy elméletet fogalmazzanak meg arról, hogy a sötét energia, ennek az ismeretlen jelenségnek a neve ezt számolja el.

Az univerzumban sok rejtély marad a tömeggel kapcsolatban, és ezek adják az univerzum tömegének nagy részét. Az univerzumban a tömegenergia körülbelül 70% -a sötét energiából származik, és körülbelül 25% -a sötét anyagból származik. Csak körülbelül 5% származik a közönséges anyagból. Ezek a részletes képek az univerzum különböző típusú tömegeiről megmutatják, hogy a tömeg milyen változatos lehet a különböző tudományos összefüggésekben.

A vízben lévő tárgyak gravitációs ereje és alendületes erőami felfelé tartja, döntse el, hogy egy tárgy lebeg-e vagy süllyed. Ha az objektum felhajtó ereje vagy sűrűsége nagyobb, mint a folyadéké, akkor lebeg, és ha nem, akkor süllyed.

Az acél sűrűsége sokkal nagyobb, mint a víz sűrűsége, de megfelelő alakú, a sűrűség csökkenthető légterekkel, acélhajókat hozva létre. A jég sűrűségénél nagyobb sűrűségű víz megmagyarázza, miért úszik a jég a vízben.

​Fajsúlyaz anyag sűrűsége elosztva a referenciaanyag sűrűségével. Ez a referencia vagy víz nélküli levegő gázokhoz, vagy édesvíz folyadékokhoz és szilárd anyagokhoz.