Hoe zijn dichtheid, massa en volume gerelateerd?

​Dichtheidbeschrijft de verhouding van massa tot volume van een object of substantie.Massameet de weerstand van een materiaal om te versnellen wanneer er een kracht op inwerkt. Volgens de tweede bewegingswet van Newton (F = ma), is de netto kracht die op een object inwerkt gelijk aan het product van zijn massa maal versnelling.

Met deze formele definitie van massa kun je het in andere contexten plaatsen, zoals het berekenen van energie, momentum, middelpuntzoekende kracht en zwaartekracht. Aangezien de zwaartekracht bijna hetzelfde is over het aardoppervlak, wordt het gewicht een goede indicator voor massa. Het verhogen en verlagen van de hoeveelheid gemeten materiaal verhoogt en verlaagt de massa van de stof.

• De dichtheid van een object is de verhouding van massa tot volume van een object. De massa is hoeveel het bestand is tegen versnelling wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend en betekent in het algemeen hoeveel van een object of substantie er is. Volume beschrijft hoeveel ruimte een object in beslag neemt. Deze hoeveelheden kunnen worden gebruikt bij het bepalen van druk, temperatuur en andere kenmerken van gassen, vaste stoffen en vloeistoffen.

Er is een duidelijke relatie tussen massa, dichtheid en volume. In tegenstelling tot massa en volume, verhoogt of verlaagt het verhogen van de gemeten hoeveelheid materiaal de dichtheid niet. Met andere woorden, het verhogen van de hoeveelheid zoet water van 10 gram naar 100 gram zal ook het volume veranderen van 10 milliliter tot 100 milliliter maar de dichtheid blijft 1 gram per milliliter (100 g ÷ 100 ml = 1 g/ml).

Dit maakt dichtheid een nuttige eigenschap bij het identificeren van veel stoffen. Omdat het volume echter afwijkt met veranderingen in temperatuur en druk, kan de dichtheid ook veranderen met temperatuur en druk.

Voor een gegeven massa envolume,hoeveel fysieke ruimte een materiaal inneemt, van een object of substantie, de dichtheid blijft constant bij een gegeven temperatuur en druk. De vergelijking voor deze relatie is

waarinρ(rho) is dichtheid,mis massa enVis volume, waardoor de dichtheidseenheid kg/m. is³. Het omgekeerde van dichtheid (1/ρ) staat bekend als despecifiek volume, gemeten in m³ /kg.

Volume beschrijft hoeveel ruimte een stof inneemt en wordt weergegeven in liters (SI) of gallons (Engels). Het volume van een stof wordt bepaald door hoeveel materiaal er aanwezig is en hoe dicht de deeltjes van het materiaal op elkaar gepakt zijn.

Als gevolg hiervan kunnen temperatuur en druk het volume van een stof, met name gassen, sterk beïnvloeden. Net als bij massa, neemt het vergroten en verkleinen van de hoeveelheid materiaal ook het volume van de stof toe en af.

Voor gassen is het volume altijd gelijk aan de container waarin het gas zich bevindt. Dit betekent dat je voor gassen het volume kunt relateren aan temperatuur, druk en dichtheid met behulp van de ideale gaswet

waarinPis druk in atm (atmosferische eenheden),Vis volume in m³ (meter in blokjes),neeis het aantal mol van het gas,Ris de universele gasconstante (R= 8,314 J/(mol x K)) enTis de temperatuur van het gas in Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Nog drie wetten beschrijven de relaties tussen volume, druk en temperatuur als ze veranderen wanneer alle andere grootheden constant worden gehouden. De vergelijkingen staan ​​bekend als respectievelijk de wet van Boyle, de wet van Gay-Lussac en de wet van Charles.

In elke wet beschrijven de linkervariabelen volume, druk en temperatuur op een initieel tijdstip, terwijl de rechtervariabelen ze op een ander later tijdstip beschrijven. De temperatuur is constant voor de wet van Boyle, het volume is constant voor de wet van Gay-Lussac en de druk is constant voor de wet van Charles.

Deze drie wetten volgen dezelfde principes van de ideale gaswet, maar beschrijven de veranderingen in de context van temperatuur, druk of volume dat constant wordt gehouden.

Hoewel mensen massa over het algemeen gebruiken om te verwijzen naar hoeveel van een stof aanwezig is of hoe zwaar een stof is, zijn er verschillende manieren: mensen verwijzen naar massa's van verschillende wetenschappelijke fenomenen, wat betekent dat massa een meer uniforme definitie nodig heeft die al haar aspecten omvat toepassingen.

Wetenschappers praten meestal over subatomaire deeltjes, zoals elektronen, bosonen of fotonen, als hebbende een zeer kleine hoeveelheid massa. Maar de massa's van deze deeltjes zijn eigenlijk gewoon energie. Terwijl de massa van protonen en neutronen wordt opgeslagen in gluonen (het materiaal dat protonen en neutronen bij elkaar houdt), massa van een elektron is veel te verwaarlozen aangezien elektronen ongeveer 2000 keer lichter zijn dan protonen en neutronen.

Gluonen zijn verantwoordelijk voor de sterke kernkracht, een van de vier fundamentele krachten van het universum naast elektromagnetische kracht, zwaartekracht en de zwakke kernkracht, om neutronen en protonen gebonden te houden samen.

Hoewel de grootte van het hele universum niet precies bekend is, heeft het waarneembare universum, de materie in het universum die wetenschappers hebben bestudeerd, een massa van ongeveer 2 x 10⁵⁵ g, ongeveer 25 miljard sterrenstelsels zo groot als de Melkweg. Dit omspant 14 miljard lichtjaar, inclusief donkere materie, materie waarvan wetenschappers niet helemaal zeker weten waar het van gemaakt is, en lichtgevende materie, wat sterren en sterrenstelsels verklaart. De dichtheid van het heelal is ongeveer 3 x 10^-30 g/cm³.

Wetenschappers komen tot deze schattingen door veranderingen in de kosmische microgolfachtergrond te observeren (artefacten van elektromagnetische straling van primitieve stadia van het heelal), superclusters (clusters van sterrenstelsels) en Big Bang-nucleosynthese (productie van niet-waterstofkernen tijdens de vroege stadia van de universum).

Wetenschappers bestuderen deze kenmerken van het universum om het lot ervan te bepalen, of het zal blijven uitdijen of op een gegeven moment vanzelf zal instorten. Terwijl het heelal blijft uitdijen, dachten wetenschappers vroeger dat zwaartekracht objecten een aantrekkingskracht tussen elkaar geeft om de uitdijing te vertragen.

Maar in 1998 toonden de Hubble Space Telescope-waarnemingen van verre supernova's aan dat het heelal de uitdijing van het heelal in de loop van de tijd is toegenomen. Hoewel wetenschappers er niet achter waren gekomen wat de versnelling precies veroorzaakte, is deze uitbreiding versnelling leidde ertoe dat wetenschappers theoretiseerden dat donkere energie, de naam voor dit onbekende fenomeen, zou hier rekening mee houden.

Er blijven veel mysteries over massa in het universum, en ze zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de massa van het universum. Ongeveer 70% van de massa-energie in het universum is afkomstig van donkere energie en ongeveer 25% van donkere materie. Slechts ongeveer 5% komt uit gewone materie. Deze gedetailleerde afbeeldingen van verschillende soorten massa's in het heelal laten zien hoe gevarieerd massa kan zijn in verschillende wetenschappelijke contexten.

De zwaartekracht van een object in water en dedrijfkrachtdie het omhoog houdt bepalen of een object drijft of zinkt. Als de opwaartse kracht of dichtheid van het object groter is dan die van de vloeistof, drijft het, en zo niet, dan zinkt het.

De dichtheid van staal is veel hoger dan de dichtheid van water, maar op de juiste manier gevormd, kan de dichtheid worden verminderd met luchtruimten, waardoor stalen schepen ontstaan. De dichtheid van water, die groter is dan de dichtheid van ijs, verklaart ook waarom ijs in water drijft.

​Soortelijk gewichtis de dichtheid van een stof gedeeld door de dichtheid van de referentiestof. Deze referentie is ofwel lucht zonder water voor gassen of zoet water voor vloeistoffen en vaste stoffen.