물질의 물리적 및 화학적 특성을 평가하는 과정에서 주어진 물질의 양을 정확히 아는 것은 과학의 핵심입니다. 수량이 매우 중요합니다. 이 시점에서 "좋아요, 명백한 것을 지나치 자"라고 생각하고있을 것입니다. 그러나 "금액"이 무엇을 의미하는지에 대한 질문을 고려하십시오. 누군가 당신에게 물었다면당신이 얼마나 거기에, 그녀에게 무엇을 말 하시겠습니까?
우리 대부분은 아마도이 질문을 "당신의 몸무게는 얼마입니까?"로 해석 할 것입니다. 또는 "당신은 키가 얼마나됩니까?" 그러나 똑같이 그럴듯한 대답이 많이 있습니다. 예를 들어, 몸이 얼마나 많은 양 (예: 리터)을 차지합니까? 얼마나 많은 개별 원자 또는 세포가 포함되어 있습니까?
질량은 우주에서 "물건"을 추적하는 한 가지 방법이며 물질이 얼마나 많이 존재 하는지를 나타냅니다. 이것은 단순히 3 차원 공간의 양을 나타내는 볼륨과 무관합니다. 밀도라고하는이 두 양의 비율은 당연히 흥미 롭습니다.비중. 비중 측정은 곧 배우게 될 물의 보편적 인 특성을 설명하기 위해 물리학 도구 상자에 포함되어 있습니다.
물질의 기초
어떤 시점에서 단순히 개념을 설명하는 단어가 부족하므로 문제가 있습니다. 물질을 생각하는 한 가지 방법은 중력이 작용하는 모든 것입니다. 이론적으로는 어떤 종류의 물질도 가질 수 있습니다. 당신의 손이 충분히 작다면 당신의 손으로, 그리고 당신이 초자연적으로 강력하다면 당신의 눈으로 그것을보십시오. 전망.
물질은 하나 이상의집단, 그중 92 개가 자연에서 발생합니다. 요소는 더 이상 다른 부분으로 나눌 수 없으며 여전히 속성을 유지합니다. 요소의 가장 작은 완전한 단위는원자. 물질의 큰 덩어리는 1 파운드의 순금과 같은 단일 원소의 수조 개의 원자로 구성 될 수 있습니다. 더 자주, 서로 다른 원소가 결합하여 수소 (H)와 산소 (O)가 결합하여 물 (H2영형).
질량 대 무게
질량과 무게는 비슷하지만 측정 단위가 다릅니다. 질량은 단순히 외부 요인에 관계없이 존재하는 물질의 양을 나타내며 SI (국제 시스템 또는 미터법) 질량 단위는 킬로그램 (kg)입니다. 비중과 관련된 물리학 문제에서는 1kg의 1 / 1,000 인 그램 (g)이 사용됩니다.
물체의 무게는 질량이받는 중력에 따라 달라지며 힘의 단위를 가지며 SI 시스템에서는 뉴턴 (N)입니다. 지구상에서이 값은 눈에 띄게 변하지 않으므로 질량과 무게는 종종 같은 의미로 사용됩니다. 하지만 달에서 중력이 덜 강하다면 당신의 질량은 같지만 당신의 무게 (질량미디엄배 중력지)는 비례 적으로 더 약합니다.
볼륨 및 응용
볼륨은 3 차원 공간의 양을 나타냅니다. 길이의 입방체이고 SI 단위는 리터 (L)입니다. 1 리터는 한면에 10 센티미터 또는 cm (0.1 미터 또는 m)의 입방체로 표시됩니다. 일반적으로 만들어진 1L 음료수 병의 수 때문에이 볼륨 선택에 익숙 할 것입니다.
그 자체로 "볼륨"은 수학적으로 정의 된 공간 일 뿐이며, 아마도 대기가 아닌 물질이 차지하기를 기다리고있을 것입니다. 그러나 물질이 그 공간을 차지할 때, 동일한 양의 공간에 다른 양의 물질이 배치 될 때 결과 효과가 달라집니다. 당신은 이것을 직관적으로 알고 있습니다. 땅콩과 공기를 포장 한 상자를 가지고 다닐 때, 같은 상자가 조금 더 일찍 교과서 선적을 담았을 때보 다 작업이 더 쉽습니다.
질량과 부피 사이의 비율 (또는 "부피 별 질량 분할"이라고도 함)을 밀도라고합니다. 그러나 지금까지 언급 된 모든 것과 물의 독특한 관계는 아직 설명되지 않았습니다.
정의 된 밀도
밀도는 물리학에서 고유 한 단위를 가지고 있지 않습니다. 하나의 기본 물리량 (질량)과 다른 하나에서 쉽게 파생 된 것 (볼륨은 길이). 일반적으로 그리스 문자 rho 또는 ρ로 표시됩니다.
\ rho = \ frac {m} {V}
밀도는 SI 시스템에서 kg / L 단위로 표시되지만 물리학 문제에서는 단위 g / mL가 자주 사용됩니다. (후자는 질량과 부피를 1,000으로 나눈 전자를 나타내므로 kg / L 및 g / mL는 실제로 동일합니다.)
대부분의 생물과 생화학 반응에 참여하는 많은 일반적인 물질은 물과 비슷한 밀도를 가지고 있음을 알게 될 것입니다. 이것은 대부분의 생물이 주로 H로 구성되어 있다는 사실에서 비롯됩니다.2영형.
왜 "비중"인가?
이 탐사는 가뭄에 대한 두려움을 없애기 위해 물이 어디에나 있다는 사실을 깨달았습니다. 물리학 자와 화학자들이 밀도의 작은 변화를 쉽게 설명 할 수있는 방법을 고안했기 때문입니다. 그만큼같은물질의 유형: 비중, 그 유체의 밀도와 물의 밀도의 비율에 불과한 무 차원 숫자입니다.
정의에 따라 1mL의 순수한 물의 질량은 1g입니다. 1 리터는 원래 정확히 1kg의 질량을 가진 물의 양으로 선택되었습니다. 이것의 문제는 더 많은 현대 연구자들이 배운 것처럼 물의 비중이 실제로 작은 일상 범위에서도 온도에 따라 달라진다는 것입니다 (이 내용은 나중에 자세히 설명합니다). 그러나 물의 밀도는 거의 항상 일상적인 목적을 위해 "정확히"1로 반올림되지만 실제로는 상수가 아닙니다.
- 물리학에서 중력은 가속도 단위를 가지며이 논의와 무관하기 때문에 "중력"이라는 단어는 혼란 스러울 수 있습니다.
아르키메데스의 원리
비중에 완전히 뛰어 들기 전에 밀도의 중요성과 우아함을 증명하는 순서가 있습니다. 아르키메데스의 원리입니다. 간단히 말해, 이것은 유체 (보통 물)에 잠긴 신체에 가해지는 상향 작용 (부력) 힘이 신체에 의해 대체 된 유체의 무게와 동일 함을 나타냅니다.에프비= w에프.
이것은 배가 대부분 비어있는 이유를 설명합니다. 그것들을 만드는 데 사용되는 재료는 물보다 밀도가 더 높습니다. 즉, 이러한 재료가 압축되면 "선박"이 물에서 자체 부피를 대체하고 가라 앉을 수있을만큼 충분한 무게를 갖게됩니다. 그러나 중공 선체를 바닥에 두어 배의 부피를 늘리면 전체 밀도가 감소하고 배는 계속 떠 있습니다.
비중을 계산하는 방법
값을 알 수 없을 때 유체의 비중을 결정하는 데 가장 자주 사용되는 장치를비중계. 이것들은 여러 가지 형태로 제공되지만 기본 구조는 바닥에 가중 된 튜브입니다. 측정을 위해 눈금이 매겨진 실린더에있는 테스트 유체의 특정 지점으로 가라 앉습니다. 음량.
유체의 부피를 아는 것에서 가중 튜브가 변위되고 침지 된 부분의 무게와 함께 실내 온도가 이러한 조건에서 물의 실제 밀도를 결정하면 유체의 밀도와 비중은 Archimedes에서 결정할 수 있습니다. 원리.
온도에 따른 비중의 변화
자원의 그래프를 살펴보면 물의 비중이 0에서 10 사이의 범위에서 1.000에 매우 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 온도가 물의 끓는점에 가까워짐에 따라 약 0.960으로 다소 일정한 속도로 감소합니다. 100 C. 약물과 같은 물질이 종종 마이크로 그램 단위로 측정되고 준비 될 때, 실제로 그렇게 사소 해 보이는 차이를 설명 할 수있는 것이 중요합니다.