იმის ცოდნა, თუ რა რაოდენობის მოცემული ნივთიერებაა მოცემული ნივთიერების ფიზიკური და ქიმიური თვისებების შეფასების ნაწილში, მეცნიერებისთვის მნიშვნელოვანია. რაოდენობებს აქვს მნიშვნელობა - ბევრი! თქვენ ალბათ ფიქრობთ: ”კარგი, მოდით გადავიდეთ აშკარა საგნებზე” ამ ეტაპზე, მაგრამ გაითვალისწინეთ კითხვა რას ნიშნავს ”თანხა”. თუ ვინმემ მოგკითხარამდენი ხარ იქ, რას ეტყოდი მას?
უმეტესობა ჩვენგანი ალბათ ამ კითხვას ინტერპრეტაციას გაუწევს შემდეგნაირად: "რამდენს იწონით?" ან შესაძლოა "რამდენად მაღალი ხარ?" თუმცა, არსებობს უამრავი თანაბრად მოსალოდნელი პასუხი. მაგალითად, რამდენ მოცულობას (ვთქვათ, ლიტრებში) იკავებს თქვენი სხეული? რამდენ ინდივიდუალურ ატომს ან უჯრედს შეიცავს იგი?
მასა არის სამყაროში "პერსონალის" თვალის დევნების ერთ-ერთი გზა და იგი გულისხმობს რამდენი მატერიის არსებობას; ეს დამოუკიდებელია მოცულობიდან, რომელიც უბრალოდ აღწერს სამგანზომილებიანი სივრცის რაოდენობებს. ამ ორი რაოდენობის თანაფარდობა, რომელსაც სიმკვრივე ეწოდება, ბუნებრივია საინტერესოა, ისევე როგორც ახლო ბიძაშვილი, რომელსაც უწოდებენსპეციფიკური სიმძიმე
მატერიის საფუძვლები
რაღაც მომენტში, უბრალოდ, სიტყვები იწურება კონცეფციის აღსაწერად და ასეა მატერიასთანაც. მატერიაზე ფიქრის ერთ-ერთი გზაა ის, რომ ის არის ის, რაზეც მოქმედებს გრავიტაცია, და თქვენ თეორიულად შეგიძლიათ შეინახოთ ნებისმიერი სახის მატერია ხელებით, თუ ხელები საკმარისად წვრილი იყო და შენი თვალით დაინახე, თუ გქონდა ზებუნებრივად ძლიერი ხედვა
მატერია შედგება ერთი ან მეტიელემენტები, აქედან 92 ხდება ბუნებაში. ელემენტების შემდგომი დაშლა არ შეიძლება სხვა ნაწილებად და კვლავ ინარჩუნებს თავის თვისებებს; ელემენტის ყველაზე პატარა სრული ერთეული არისატომი. მატერიის დიდი ნაწილი შეიძლება შედგებოდეს ერთი ელემენტის ტრილიონობით ატომისგან, მაგალითად, სუფთა ოქროს ფუნტი. უფრო ხშირად, სხვადასხვა ელემენტები კომბინირდება და ქმნის ნაერთებს, როგორიცაა წყალბადის (H) და ჟანგბადის (O) კომბინირება და ქმნის წყალს (H2ო)
მასა წონის წინააღმდეგ
მასა და წონა არის მსგავსი, მაგრამ მკაფიო საზომი ერთეულები. მასა უბრალოდ აღწერს მატერიის არსებულ რაოდენობას, გარე ფაქტორების მიუხედავად, ხოლო SI (საერთაშორისო სისტემა, ან მეტრული) მასის ერთეული არის კილოგრამი (კგ). ფიზიკის პრობლემებში, რომლებიც მოიცავს სპეციფიკურ სიმძიმას, გამოიყენება გრამი (გ), რომელიც არის 1/1000 კილოგრამი.
ობიექტის წონა დამოკიდებულია სიმძიმეზე, რომელსაც ექვემდებარება მისი მასა და აქვს ძალის ერთეულები, რაც SI სისტემაში არის ნიუტონი (N). დედამიწაზე ეს მნიშვნელობა საგრძნობლად არ იცვლება, ამიტომ მასა და წონა ხშირად იყენებენ ერთმანეთს. მაგრამ მთვარეზე, სიმძიმე რომ ნაკლებად ძლიერი იყოს, შენი მასა იგივე იქნებოდა, მაგრამ წონა (მასა)მჯერ სიმძიმისგ) პროპორციულად უფრო სუსტი იქნებოდა.
მოცულობა და მისი გამოყენება
მოცულობა გულისხმობს სამგანზომილებიანი სივრცის რაოდენობას. ეს არის სიგრძის კუბი, ხოლო SI ერთეული არის ლიტრი (L). ერთი ლიტრი განლაგებულია კუბით 10 სანტიმეტრით, ან სმ-ით (0,1 მეტრი ან მ) გვერდით. თქვენ სავარაუდოდ იცნობთ ამ მოცულობის შერჩევას ზოგადად იმის გამო, რომ დამზადებულია 1-ლიტრიანი სასმელის ბოთლები.
თავისთავად, "მოცულობა" მხოლოდ მათემატიკურად განსაზღვრული სივრცეა, რომელიც ალბათ ელოდება მატერიის დაკავებას, ალბათ არ ელოდება. როდესაც მატერია იკავებს ამ სივრცეს, შედეგად მიღებული შედეგები განსხვავებული იქნება, როდესაც მატერიის სხვადასხვა რაოდენობა მოთავსდება იმავე რაოდენობის სივრცეში. თქვენ ეს ინტუიციურად იცით; როდესაც არაქისის და ჰაერის შესაფუთ ყუთს ატარებთ, თქვენი საქმე უფრო ადვილია, ვიდრე მაშინ, როდესაც იმავე ყუთში რამდენიმე წუთის წინ ინახებოდა სახელმძღვანელოების გადაზიდვა.
თანაფარდობას მასასა და მოცულობას შორის, რომელსაც სხვაგვარად უწოდებენ "გაყოფის მასა მოცულობით", სიმკვრივე ეწოდება. მაგრამ წყლის უნიკალური კავშირი აქამდე აღნიშნულ ყველაფერთან ჯერ კიდევ აღწერილი არ არის.
სიმკვრივე განსაზღვრულია
სიმკვრივეს არ აქვს საკუთარი ერთეული ფიზიკაში, არც ის ნამდვილად მოითხოვს მას, იმის გათვალისწინებით, რომ იგი მომდინარეობს ერთი ფუნდამენტური ფიზიკური სიდიდე (მასა) და ერთი ადვილად მომდინარეობს მეორისგან (მოცულობას აქვს კუბური ერთეული სიგრძე). იგი ჩვეულებრივ წარმოდგენილია ბერძნული ასოთი rho, ან ρ:
\ rho = \ frac {m} {V}
თქვენ ხედავთ, რომ სიმკვრივეს აქვს კგ / ლ ერთეული SI სისტემაში, მაგრამ ფიზიკის პრობლემებში, ერთეული g / mL ხშირად გამოიყენება. (რადგან ეს უკანასკნელი წარმოადგენს მასას და მოცულობას გაყოფილი 1000 – ზე, კგ / ლ და გ / მლ) სინამდვილეში ექვივალენტურია.)
თქვენ ნახავთ, რომ ცოცხალ არსებათა უმეტესობასა და ბევრ საერთო ნივთიერებას, რომლებიც მონაწილეობენ ბიოქიმიურ რეაქციებში, წყლის სიმკვრივის მსგავსია; ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ ცოცხალი არსებების უმეტესობა ძირითადად ან ძირითადად შედგება H– სგან2ო.
საერთოდ რატომ "სპეციფიკური სიმძიმე"?
ამ გამოძიებამ ხელი შეუშალა იმ ფაქტს, რომ წყალი ყველგან არის გვალვის შიშის მოსაშორებლად, მაგრამ რადგან ფიზიკოსებმა და ქიმიკოსებმა გამონახეს მარტივი გზა, რომ აღრიცხონ სიმკვრივის მცირე ცვლილებებიიგივესაკითხის ტიპი: სპეციფიკური სიმძიმე, განზომილებიანი რიცხვი, რომელიც მხოლოდ ამ სითხის სიმკვრივისა და წყლის თანაფარდობაა - გადახრით.
განმარტების თანახმად, 1 მლ არაჯანსაღ წყალს აქვს 1 გრ მასა. თავდაპირველად ლიტრი შეირჩა წყლის ოდენობად, რომელსაც მასა ზუსტად 1 კგ ჰქონდა. ამის პრობლემა ისაა, რომ, როგორც უფრო თანამედროვე მკვლევარებმა შეიტყვეს, წყლის სპეციფიკური სიმძიმე განსხვავდება ტემპერატურის მიხედვით, მცირე, ყოველდღიური დიაპაზონის მონაკვეთზეც კი (ამის შესახებ მოგვიანებით). მიუხედავად იმისა, რომ წყლის სიმკვრივე თითქმის ყოველთვის მრგვალდება "ზუსტად" 1-მდე ყოველდღიური მიზნებისთვის, ეს სინამდვილეში არ არის მუდმივი.
- გაითვალისწინეთ, რომ სიტყვა "სიმძიმე" შეიძლება დამაბნეველი იყოს, რადგან ფიზიკაში გრავიტაციას აქვს აჩქარების ერთეულები და დამოუკიდებელია ამ განხილვისგან.
არქიმედეს პრინციპი
სპეციფიკურ სიმძიმეში სრულად ჩაძირვამდე მწყობრშია სიმკვრივის მნიშვნელობა და ელეგანტურობა - არქიმედეს პრინციპი. უბრალოდ, აქ ნათქვამია, რომ სითხეში (ჩვეულებრივ წყალში) ჩაფლულ სხეულზე ზევით მოქმედი (გამაფართოებელი) ძალა უდრის სხეულის მიერ გადაადგილებული სითხის წონას:ვბ= wვ.
ეს ხსნის იმას, თუ რატომ არის ხომალდები ძირითადად ღრუში. მათ დასამზადებლად გამოყენებული მასალები უფრო მკვრივია, ვიდრე წყალი, რაც ნიშნავს, რომ ამ მასალების შეკუმშვის შემთხვევაში, "გემი" საკუთარ მოცულობას წყალში გადაადგილდებოდა და საკმარისი წონა ექნებოდა, რომ ჩაძირულიყო. მაგრამ თუ გემის მოცულობა გაიზარდა მის ფსკერზე ღრუ კორპუსის ჩადგმით, საერთო სიმკვრივე იკლებს და გემი რჩება ნაპირზე.
როგორ გამოვთვალოთ კონკრეტული სიმძიმე
აპარატს ყველაზე ხშირად იყენებენ სითხის კონკრეტული სიმძიმის დასადგენად, როდესაც მისი მნიშვნელობა უცნობია, ეწოდება aჰიდრომეტრი. ეს გვხვდება მრავალი ფორმით, მაგრამ ძირითადი კონსტრუქცია არის მილის შეწონილი ბოლოში ისე, რომ იგი ჩაიძირება ტესტის სითხეში გარკვეულ წერტილამდე, რომლის გაზომვასაც ეყრდნობა გრადუსიან ცილინდრში მოცულობა.
სითხის მოცულობის ცოდნიდან შეწონილი მილის გადაადგილება და ჩაძირული ნაწილის წონა, ოთახის ტემპერატურასთან ერთად განსაზღვრეთ წყლის ნამდვილი სიმკვრივე ამ პირობებში, სითხის სიმკვრივე და სპეციფიკური სიმძიმე შეიძლება განისაზღვროს არქიმედესგან პრინციპი.
კონკრეტული სიმძიმის ვარიაცია ტემპერატურასთან ერთად
რესურსების გრაფაში ერთი შეხედვიდან ირკვევა, რომ წყლის სპეციფიკური სიმძიმე ძალიან ახლოს არის 1.000 – ს, 0 – დან 10 – მდე გრადუსი ცელსიუსით, მაგრამ შემდეგ იგი მეტ-ნაკლებად მუდმივი სიჩქარით იკლებს დაახლოებით 0.960-მდე, რადგან ტემპერატურა უახლოვდება წყლის დუღილის წერტილს 100 გ როდესაც ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა მედიკამენტები, ხშირად იზომება და ამზადებენ მიკროგრამებში, სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია, რომ პრაქტიკულად გავითვალისწინოთ ასეთი ერთი შეხედვით ტრივიალური განსხვავებები.