Kā noteikt īpatnējo svaru

Zinātnei ir ļoti svarīgi zināt, kāds ir konkrētās vielas daudzums, novērtējot vielas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Daudzumiem ir nozīme - daudz! Jūs droši vien domājat: "Labi, ejam garām acīmredzamajām lietām", taču apsveriet jautājumu par to, ko nozīmē "summa". Ja kāds tev jautātucik daudz no jums tur ir, ko tu viņai pateiktu?

Iespējams, lielākā daļa no mums šo jautājumu interpretētu kā "Cik tu sver?" vai, iespējams, "Cik garš tu esi?" Tomēr ir daudz vienlīdz ticamu atbilžu. Piemēram, cik daudz tilpuma (teiksim, litros) aizņem jūsu ķermenis? Cik daudz atsevišķu atomu vai šūnu tas satur?

Mise ir viens no veidiem, kā sekot līdzi Visuma "lietām", un tā attiecas uz to, cik daudz matērijas ir klāt; tas nav atkarīgs no apjoma, kas vienkārši apraksta trīsdimensiju telpas apjomus. Šo divu lielumu attiecība, ko sauc par blīvumu, dabiski interesē, tāpat kā tuvs brālēns, ko saucīpaša gravitāte. Īpašais smaguma mērījums ir iekļauts fizikas rīkjoslā, lai ņemtu vērā ūdens universālo raksturu, kā jūs drīz uzzināsiet.

Kādā brīdī jēdziena aprakstīšanai vienkārši pietrūkst vārdu, un tā tas ir ar matēriju. Viens no veidiem, kā domāt par matēriju, ir tas, ka tas ir kaut kas smaguma spēks, un teorētiski jūs varētu turēt jebkura veida matēriju ar savām rokām, ja rokas bija pietiekami sīkas, un redziet to savām acīm, ja jums būtu pārdabiski spēcīgs spēks vīzija.

Matērija sastāv no viena vai vairākiemelementi, no kuriem 92 notiek dabā. Elementus nevar sīkāk sadalīt citās daļās un tie joprojām saglabā savas īpašības; mazākā elementa pilnīgā vienība iratoms. Lielu vielas gabalu var veidot triljoni viena elementa atomu, piemēram, mārciņa tīra zelta. Biežāk dažādi elementi apvienojas, veidojot savienojumus, piemēram, ūdeņradis (H) un skābeklis (O), apvienojoties, veidojot ūdeni (H₂O).

Masa un svars ir līdzīgas, bet atšķirīgas mērvienības. Masa vienkārši raksturo esošās vielas daudzumu neatkarīgi no ārējiem faktoriem, un SI (starptautiskā sistēma vai metriskā) masas vienība ir kilograms (kg). Fizikas problēmās, kas saistītas ar īpatnējo svaru, tiek izmantots grams (g), kas ir 1/1 000 kilograma.

Objekta svars ir atkarīgs no smaguma, kam pakļauta tā masa, un tam ir spēka vienības, kas SI sistēmā ir ņūtons (N). Uz Zemes šī vērtība jūtami nemainās, tāpēc masa un svars bieži tiek aizstāti. Bet uz Mēness, ja gravitācija ir mazāk spēcīga, jūsu masa būtu tāda pati kā jūsu svars (masamreizes smagumag) būtu proporcionāli vājāka.

Tilpums attiecas uz trīsdimensiju telpas daudzumu. Tas ir garuma kubs, un SI vienība ir litrs (L). Vienu litru sānos attēlo kubs 10 centimetri vai cm (0,1 metri vai m). Jūs, visticamāk, esat iepazinies ar šo tilpuma izvēli, jo izgatavoto 1-L dzērienu pudeļu skaita dēļ.

Pats par sevi "tilpums" ir tikai matemātiski noteikta telpa, kas, iespējams, gaida, kad to aizņems matērija, varbūt negaida. Kad matērija aizņem šo vietu, radītie efekti būs atšķirīgi, ja tajā pašā daudzumā tiks ievietoti dažādi vielas daudzumi. Jūs to zināt intuitīvi; kad jūs nēsājat apkārt kastīti ar zemesriekstiem un gaisu, jūsu darbs ir vieglāks nekā tas bija, kad tajā pašā kastē mirkļus agrāk atradās mācību grāmatu sūtījums.

Masas un tilpuma attiecību, kas citādi dēvēta par "masas dalīšanu pēc tilpuma", sauc par blīvumu. Bet ūdens unikālā attiecība pret visu līdz šim pieminēto vēl nav aprakstīta.

Blīvumam nav savas vienības fizikā, vai tas tiešām to neprasa, ņemot vērā, ka tas ir iegūts no viens pamatfiziskais lielums (masa) un viens, ko viegli atvasināt no cita (tilpumam ir kubiskās vienības) garums). To parasti attēlo grieķu burts rho vai ρ:

Var redzēt, ka blīvumam SI sistēmā ir kg / l vienības, bet fizikas problēmu gadījumā bieži tiek izmantota vienība g / ml. (Tā kā pēdējais pārstāv pirmo ar masu un tilpumu, dalot ar 1000, kg / l un g / ml faktiski ir līdzvērtīgi.)

Jūs atklāsiet, ka lielākajai daļai dzīvo būtņu un daudzu parasto vielu, kas piedalās bioķīmiskās reakcijās, blīvums ir līdzīgs ūdens blīvumam; tas izriet no fakta, ka lielākā daļa dzīvo būtņu lielā mērā vai galvenokārt sastāv no H₂O.

Šī izpēte ir aizkavējusi faktu, ka ūdens ir visur, lai kliedētu bailes no sausuma, bet gan jo fiziķi un ķīmiķi ir izdomājuši vienkāršu veidu, kā ņemt vērā nelielas izmaiņas blīvumātāpatmatērijas tips: īpatnējais svars, skaitlis bez dimensijām, kas ir tikai šī šķidruma un ūdens blīvuma attiecība - ar pagriezienu.

Pēc definīcijas 1 ml bezpiedevu ūdens masa ir 1 g. Sākotnēji litrs tika izvēlēts kā ūdens daudzums, kura masa bija tieši 1 kg. Problēma ir tā, ka, kā uzzināja vairāk mūsdienu pētnieki, ūdens īpatnējais svars faktiski mainās atkarībā no temperatūras pat nelielos ikdienas diapazonos (par to vēlāk). Bet, lai gan ūdens blīvums ikdienas vajadzībām gandrīz vienmēr tiek noapaļots līdz "precīzi" 1, tas patiesībā nav konstante.

• Ņemiet vērā, ka vārds "gravitācija" var būt mulsinošs, jo gravitācijai fizikā ir paātrinājuma vienības un tā nav atkarīga no šīs diskusijas.

Pirms pilnībā ienirt īpatnējā smagumā, ir jāpierāda blīvuma nozīme un elegance - Arhimēda princips. Vienkārši tas norāda, ka uz augšu iedarbojošais (peldošais) spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, kas iegremdēts šķidrumā (parasti ūdenī), ir vienāds ar ķermeņa pārvietotā šķidruma svaru:F_B= w​_f.

Tas izskaidro, kāpēc kuģi pārsvarā ir dobi. To izgatavošanai izmantotie materiāli ir blīvāki par ūdeni, kas nozīmē, ka, saspiežot šos materiālus, "kuģis" izspiež pats savu tilpumu ūdenī un tam ir pietiekams svars, lai tas nogrimtu. Bet, ja kuģa tilpums tiek palielināts, uz tā pamatnes liekot dobu korpusu, kopējais blīvums samazinās, un kuģis paliek virs ūdens.

Ierīci, ko visbiežāk izmanto šķidruma īpatnējā svara noteikšanai, ja tā vērtība nav zināma, sauc par ahidrometrs. Tie ir vairākos veidos, bet pamatkonstrukcija ir caurule, kas svērta apakšā tā, lai tā būtu iegremdēsies noteiktā punktā testa šķidrumā, kas mērīšanai atrodas mērcilindrā skaļums.

No šķidruma tilpuma zināšanas svērtā caurule izspiež un iegremdētās daļas svaru kopā ar telpas temperatūru līdz lai noteiktu patieso ūdens blīvumu šajos apstākļos, šķidruma blīvumu un īpatnējo svaru var noteikt pēc Arhimēda princips.

Skatoties uz resursu grafiku, atklājas, ka ūdens īpatnējais svars no 0 līdz 10 paliek ļoti tuvu 1.000 grādi pēc Celsija, bet pēc tam tā samazinās vairāk vai mazāk nemainīgā ātrumā līdz aptuveni 0.960, kad temperatūra tuvojas ūdens viršanas temperatūrai. 100 C. Ja tādas vielas kā zāles bieži mēra un sagatavo mikrogramos, ir svarīgi, lai praksē varētu atskaitīties par šādām šķietami niecīgām atšķirībām.