比重を決定する方法

特定の物質の物理的および化学的特性を評価する一環として、特定の物質の量を正確に知ることは、科学の中心です。 量は重要です–たくさん！ この時点で、おそらく「わかりました、明らかなものを超えて移動しましょう」と考えているかもしれませんが、「量」が何を意味するのかという問題を検討してください。 誰かがあなたに尋ねたらあなたはどれくらいいますか、あなたは彼女に何を言いますか？

私たちのほとんどは、おそらくこの質問を「あなたはどのくらいの重さですか？」と解釈するでしょう。 またはおそらく「あなたの身長は？」 ただし、同様にもっともらしい答えはたくさんあります。 たとえば、あなたの体はどのくらいの量（たとえばリットル）を占めていますか？ 個々の原子またはセルはいくつ含まれていますか？

質量は、宇宙の「もの」を追跡する1つの方法であり、存在する物質の量を指します。 これは、3次元空間の量を単純に表すボリュームとは無関係です。 密度と呼ばれるこれらの2つの量の比率は、親しいいとこと呼ばれるように、当然のことながら重要です。比重. すぐにわかるように、比重測定は主に水の普遍的な性質を説明するために物理ツールボックスに含まれています。

ある時点で、概念を説明するための単語が不足するだけなので、それは問題です。 物質の考え方の1つは、重力が作用するものであり、理論的にはあらゆる種類の物質を保持できるということです。 あなたの手が十分に小さければあなたの手で、そしてあなたが超自然的に強力であったならあなた自身の目でそれを見てください ビジョン。

物質は1つまたは複数で構成されます要素、そのうち92は自然界で発生します。 要素を他の部分にさらに分解して、そのプロパティを保持することはできません。 要素の最小の完全な単位は原子. 物質の大きな塊は、1ポンドの純金など、1つの元素の数兆個の原子で構成されている可能性があります。 多くの場合、さまざまな元素が結合して化合物を形成します。たとえば、水素（H）と酸素（O）が結合して水（H）を形成します。₂O）。

質量と重量は似ていますが、測定単位が異なります。 質量は、外部要因に関係なく存在する物質の量を表すだけであり、SI（国際システムまたはメートル法）の質量の単位はキログラム（kg）です。 比重が関係する物理問題では、1キログラムの1 / 1,000であるグラム（g）が使用されます。

オブジェクトの重量は、その質量が受ける重力に依存し、力の単位を持ちます。これは、SIシステムではニュートン（N）です。 地球上では、この値は知覚できるほど変化しないため、質量と重量は同じ意味で使用されることがよくあります。 しかし、月では、重力が弱ければ、あなたの質量は同じですが、あなたの体重（質量m重力の倍g）比例して弱くなります。

ボリュームとは、3次元空間の量を指します。 これは長さの立方体であり、SI単位はリットル（L）です。 1リットルは、一辺が10センチメートルまたはcm（0.1メートルまたはm）の立方体で表されます。 1 Lの飲料ボトルが製造されているため、一般的にこのボリュームの選択に精通している可能性があります。

それ自体、「ボリューム」は数学的に定義された空間であり、おそらく物質によって占められるのを待っている、おそらく待っていない。 ただし、物質がその空間を占める場合、同じ量の空間に異なる量の物質が配置されると、結果として生じる効果は異なります。 あなたはこれを直感的に知っています。 ピーナッツと空気を詰めた箱を持ち歩くと、同じ箱に教科書が入っていたときよりも仕事が楽になります。

質量と体積の比率は、「体積による分割質量」とも呼ばれ、密度と呼ばれます。 しかし、これまでに言及されたすべてのものに対する水の独特の関係はまだ説明されていません。

密度は物理学に独自の単位を持っていません、それがから派生していることを考えると、それは本当にそれを必要としません 1つの基本的な物理量（質量）と別の量から簡単に導き出されるもの（体積の3乗単位は 長さ）。 これは通常、ギリシャ文字のrho、またはρで表されます。

SIシステムでは密度の単位がkg / Lであることがわかりますが、物理学の問題では、単位g / mLがよく使用されます。 （後者は前者を表し、質量と体積の両方を1,000で割ったものであるため、kg / Lとg / mLは実際には同等です。）

生化学反応に関与するほとんどの生物と多くの一般的な物質は、水の密度と同様の密度を持っていることがわかります。 これは、ほとんどの生物が主にまたは主にHで構成されているという事実に由来します₂O。

この探検は、干ばつの恐れを払拭するために水がいたるところにあるという事実に打ちのめされましたが、 物理学者と化学者が密度の小さな変化を説明する簡単な方法を考え出したからです インクルード同じ物質の種類：比重、流体の密度と水の密度の比率である無次元数–ひねりを加えたもの。

定義上、1mLの混じりけのない水は1gの質量を持ちます。 リットルは元々、正確に1kgの質量を持つ水の量として選択されました。 これに伴う問題は、より現代的な研究者が学んだように、水の比重は実際には小さな日常の範囲でも温度によって変化することです（これについては後で詳しく説明します）。 しかし、水の密度は、ほとんどの場合、日常の目的で「正確に」1に丸められますが、これは実際には一定ではありません。

• 物理学における重力には加速度の単位があり、この議論とは無関係であるため、「重力」という言葉は混乱を招く可能性があることに注意してください。

比重に完全に飛び込む前に、密度の重要性と優雅さのデモンストレーションが必要です–アルキメデスの原理。 簡単に言うと、これは、流体（通常は水）に浸された物体に加えられる上向きの（浮力）力が、物体によって押しのけられた流体の重量に等しいことを示しています。F_B= w​_f.

これは、船がほとんど中空である理由を説明しています。 それらを作るために使用される材料は水よりも密度が高いため、これらの材料が圧縮されると、「船」はそれ自体の体積を水中に移動させ、沈むのに十分な重量を持ちます。 しかし、船底に中空の船体を置いて船の体積を増やすと、全体の密度が低下し、船は浮いたままになります。

流体の値が不明な場合に流体の比重を測定するために最もよく使用されるデバイスは、比重計. これらにはさまざまな形態がありますが、基本的な構成は、下部に重みが付けられたチューブです。 試験液の特定の点に沈み、メスシリンダーに載って測定します ボリューム。

加重チューブが移動する流体の量と浸漬部分の重量を知ることから、部屋の温度とともに、 これらの条件下での水の真の密度を決定する、流体の密度と比重はアルキメデスから決定することができます 原理。

リソースのグラフを見ると、水の比重は0〜10の範囲で1.000に非常に近いままであることがわかります。 摂氏ですが、温度が水の沸点に近づくにつれて、ほぼ一定の割合で約0.960まで低下します。 100℃。 医薬品などの物質がマイクログラム単位で測定および調製されることが多い場合、そのような一見些細な違いを実際に説明できることが重要です。