Hogyan lehet meghatározni a fajsúlyt

Annak ismerete, hogy pontosan mekkora mennyiségű adott anyag van jelen az anyag fizikai és kémiai tulajdonságainak értékelésében, a tudomány számára központi kérdés. A mennyiségek számítanak - nagyon sok! Valószínűleg ezen gondolkodik: "Oké, lépjünk túl a nyilvánvaló dolgokon", de vegye fontolóra azt a kérdést, hogy mit jelent az "összeg". Ha valaki megkérdeztemennyi vagy ott, mit mondana neki?

A legtöbben valószínűleg ezt a kérdést úgy értelmeznék, hogy "Mennyit nyomsz?" vagy esetleg "Milyen magas vagy?" Sok ugyanolyan elfogadható válasz létezik. Például mekkora térfogatot (mondjuk literben) foglal el a tested? Hány egyedi atomot vagy sejtet tartalmaz?

A mise az egyik módja annak, hogy nyomon kövessük az univerzum "cuccait", és arra utal, hogy mennyi anyag van jelen; ez független a térfogattól, amely egyszerűen leírja a háromdimenziós tér mennyiségét. Ennek a két mennyiségnek az úgynevezett sűrűsége aránya természetesen érdekes, csakúgy, mint egy közeli unokatestvérfajsúly. A fajsúly ​​mérést a fizika eszköztára főként a víz univerzális természetének figyelembe vétele céljából tartalmazza, amint azt hamarosan megtudhatja.

Az anyag alapjai

Egy ponton egyszerűen elfogynak a szavak egy fogalom leírására, és így van ez az anyaggal is. Az anyag gondolkodásmódjának egyik módja az, hogy bármi olyan, amire a gravitáció hat, és elméletileg bármiféle anyagot tarthat kezeddel, ha a kezed elég apró volt, és nézd meg a saját szemeddel, ha természetfeletti erővel rendelkezel látomás.

Az anyag egy vagy többből állelemek, amelyek közül 92 a természetben fordul elő. Az elemeket nem lehet tovább bontani más részekre, és továbbra is megtartják tulajdonságait; egy elem legkisebb teljes egysége egyatom. Egy nagy anyagdarab egyetlen elem atomjainak billióiból állhat, például egy font tiszta aranyból. Gyakrabban a különböző elemek kombinálódva vegyületeket képeznek, például hidrogén (H) és oxigén (O) kombinálva víz (H2O).

Tömeg és tömeg

A tömeg és a tömeg hasonló, de eltérő mértékegységek. A tömeg egyszerűen leírja a jelenlévő anyag mennyiségét, függetlenül a külső tényezőktől, és az SI (nemzetközi rendszer, vagy metrikus) tömegegység a kilogramm (kg). A fajsúlyt érintő fizikai problémáknál a grammot (g) használják, amely 1/1000 kilogramm.

Egy tárgy súlya attól a gravitációtól függ, amelynek a tömege ki van téve, és erőegységei vannak, amely az SI rendszerben a newton (N). A Földön ez az érték érezhetően nem változik, ezért a tömeget és a súlyt gyakran felcserélhető módon használják. De a Holdon, ha a gravitáció kevésbé erős, akkor a tömege megegyezik, de a súlya (tömegemszorosa a gravitációnakg) arányosan gyengébb lenne.

Kötet és alkalmazásai

A térfogat a háromdimenziós tér mennyiségére utal. Ez a hosszkocka, az SI mértékegység pedig az liter (L). Egy litert egy 10 cm-es, vagy egy cm-es (0,1 m vagy m) kocka képvisel az oldalán. Valószínűleg ismeri ezt a mennyiségválasztást általában az elkészített 1 literes palackok száma miatt.

Önmagában a "kötet" csak egy matematikailag meghatározott tér, amely talán arra vár, hogy az anyag elfoglalja, és talán nem vár. Ha azonban az anyag elfoglalja ezt a teret, akkor az eredő hatások eltérőek lesznek, ha különböző mennyiségű anyag kerül ugyanabba a térbe. Ezt intuitívan tudja; amikor cipel egy doboz földimogyorót és levegőt, a dolga könnyebb, mint akkor volt, amikor ugyanabban a dobozban pillanatokkal korábban szállítottak egy tankönyvet.

A tömeg és a térfogat arányát, más néven "térfogat szerinti tömegfelosztást" sűrűségnek nevezzük. De a víz egyedülálló viszonyát minden eddig említetthez még le kell írni.

Meghatározott sűrűség

A sűrűségnek nincs saját egysége a fizikában, és nem is igényel ilyet, tekintve, hogy abból származik az egyik alapvető fizikai mennyiség (tömeg) és egy könnyen származtatható a másikból (a térfogat köbös egysége hossz). Általában a görög rho vagy ρ betű képviseli:

\ rho = \ frac {m} {V}

Láthatja, hogy a sűrűség kg / l egységekkel rendelkezik az SI rendszerben, de fizikai problémák esetén gyakran a g / ml egységet alkalmazzák. (Mivel ez utóbbi az előbbit képviseli mind tömegével, mind térfogatával elosztva 1000-rel, a kg / l és a g / ml valójában ekvivalens.)

Megállapítja, hogy a biokémiai reakciókban részt vevő legtöbb élőlény és sok közös anyag sűrűsége hasonló a vízéhez; ez abból következik, hogy a legtöbb élőlény nagyrészt vagy elsősorban H-ből áll2O.

Miért egyáltalán "fajsúly"?

Ez a feltárás eltorlaszolta azt a tényt, hogy a víz mindenütt nem oszlatja el az aszálytól való félelmeket, de mert a fizikusok és a vegyészek egy egyszerű módszert találtak ki a sűrűség kismértékű változásainak beszámolására aazonosanyag típusa: Fajsúly, dimenzió nélküli szám, amely csak az adott folyadék sűrűségének és a víz sűrűségének aránya - csavarással.

Definíció szerint 1 ml hamisítatlan víz tömege 1 g. A litert eredetileg annak a vízmennyiségnek választották, amelynek tömege pontosan 1 kg volt. A probléma ezzel az, hogy amint azt a modern kutatók megtudták, a víz fajsúlya valójában változik a hőmérséklettől még kis, mindennapi tartományokban is (erről később). De bár a víz sűrűségét a mindennapi célokra szinte mindig "pontosan" 1-re kerekítik, ez valójában nem állandó.

  • Ne feledje, hogy a "gravitáció" szó zavaró lehet, mivel a fizikában a gravitáció gyorsulási egységekkel rendelkezik, és független ettől a vitától.

Archimédész elve

Mielőtt teljesen elmélyülne a fajsúlyban, igazolni kell a sűrűség fontosságát és eleganciáját - Archimédész elve. Ez egyszerűen azt állítja, hogy a folyadékba (általában vízbe) merített testre kifejtett, felfelé ható (felhajtó) erő megegyezik a test által kiszorított folyadék tömegével:FB= wf.

Ez magyarázza, hogy a hajók többnyire üregesek. Az elkészítésükhöz felhasznált anyagok sűrűbbek, mint a víz, vagyis ha ezeket az anyagokat összenyomják, a "hajó" kiszorítja a saját térfogatát a vízben, és elegendő súlya van ahhoz, hogy süllyedjen. De ha a hajó térfogatát úgy növelik, hogy üreges hajótestet tesznek az aljára, akkor az általános sűrűség csökken, és a hajó a felszínen marad.

Hogyan számoljuk ki a fajsúlyt

A készüléket leggyakrabban a folyadék fajsúlyának meghatározására használják, ha annak értéke nem ismerthidrométer. Ezeknek számos formája van, de az alapkonstrukció egy alulról súlyozott cső a vizsgálati folyadék egy bizonyos pontjára süllyed, amely méréshez mérőhengerben nyugszik hangerő.

A folyadék térfogatának ismeretétől a súlyozott cső elmozdul és az elmerült rész súlya, a szoba hőmérsékletével együtt meghatározza a víz valódi sűrűségét ilyen körülmények között, a folyadék sűrűsége és fajsúlya Archimédész alapján meghatározható elv.

A fajlagos tömeg változása a hőmérséklettel

Az erőforrások grafikonjára pillantva kiderül, hogy a víz fajsúlya nagyon közel marad az 1.000-hez 0 és 10 között. Celsius fok, de ezután többé-kevésbé állandó sebességgel körülbelül 0,960-ra csökken, amint a hőmérséklet megközelíti a víz forráspontját. 100 C. Amikor az olyan anyagokat, mint a gyógyszerek, gyakran mikrogrammokban mérik és készítik el, elengedhetetlen, hogy a gyakorlatban számot lehessen adni az ilyen látszólag csekély különbségekről.

  • Ossza meg
instagram viewer