Ako súvisia hustota, hmotnosť a objem?

​Hustotaopisuje pomer hmotnosti a objemu predmetu alebo látky.Omšumeria odpor materiálu, aby sa urýchlil, keď naň pôsobí sila. Podľa druhého Newtonovho zákona pohybu (F = ma), čistá sila pôsobiaca na objekt sa rovná súčinu jeho hromadného zrýchlenia.

Táto formálna definícia hmotnosti vám umožní vložiť ju do iných kontextov, ako je výpočet energie, hybnosti, dostredivej sily a gravitačnej sily. Pretože gravitácia je takmer rovnaká na povrchu Zeme, hmotnosť sa stáva dobrým indikátorom hmotnosti. Zvyšovanie a znižovanie množstva nameraného materiálu zvyšuje a zmenšuje hmotnosť látky.

• Hustota objektu je pomer hmotnosti a objemu objektu. Hmotnosť predstavuje to, koľko odoláva zrýchleniu, keď na ňu pôsobí sila, a všeobecne znamená, koľko predmetu alebo látky existuje. Zväzok popisuje, koľko miesta zaberá objekt. Tieto veličiny sa môžu použiť na stanovenie tlaku, teploty a ďalších vlastností plynov, tuhých látok a kvapalín.

Existuje jasný vzťah medzi hmotnosťou, hustotou a objemom. Na rozdiel od hmotnosti a objemu zvyšovanie množstva meraného materiálu nezvyšuje ani neznižuje hustotu. Inými slovami, zvýšenie množstva sladkej vody z 10 gramov na 100 gramov tiež zmení objem od 10 mililitrov do 100 mililitrov, ale hustota zostáva 1 gram na mililiter (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Vďaka tomu je hustota užitočnou vlastnosťou pri identifikácii mnohých látok. Pretože sa však objem líši so zmenami teploty a tlaku, hustota sa môže meniť aj s teplotou a tlakom.

Za danú hmotu aobjem,koľko fyzického priestoru predmetu alebo látky zaberá materiál, zostáva hustota pri danej teplote a tlaku konštantná. Rovnica pre tento vzťah je

v ktoromρ(rho) je hustota,mje omša aV.je objem, čo robí jednotku hustoty kg / m³. Prevrátená hodnota hustoty (1/ρ) je známy akokonkrétny objem, merané v m³ /kg.

Objem popisuje, koľko miesta látka zaberá, a je uvedený v litroch (SI) alebo galónoch (anglicky). Objem látky je určený tým, koľko je v nej materiálu a ako blízko sú častice materiálu zabalené.

Výsledkom je, že teplota a tlak môžu výrazne ovplyvniť objem látky, najmä plynov. Rovnako ako pri hmote, aj pri zvyšovaní a znižovaní množstva materiálu sa zvyšuje a zmenšuje objem látky.

V prípade plynov je objem vždy rovnaký ako v nádobe, v ktorej sa nachádza plyn. To znamená, že pre plyny môžete vzťahovať objem k teplote, tlaku a hustote pomocou zákona o ideálnom plyne

v ktoromPje tlak v atm (atmosférické jednotky),V.je objem v m³ (metre kubické),nje počet mólov plynu,Rje univerzálna plynová konštanta (R= 8,314 J / (mol x K)) aTje teplota plynu v Kelvinoch.

•••Syed Hussain Ather

Ďalšie tri zákony popisujú vzťahy medzi objemom, tlakom a teplotou, keď sa menia, keď sú všetky ostatné veličiny konštantné. Rovnice sú známe ako Boylov zákon, Gay-Lussacov zákon a Charlesov zákon.

V každom zákone ľavostranné premenné opisujú objem, tlak a teplotu v počiatočnom okamihu, zatiaľ čo pravostranné premenné ich popisujú v inom neskoršom časovom bode. Teplota je konštantná pre Boyleov zákon, objem je konštantný pre zákon Gay-Lussac a tlak je konštantný pre zákon Charles.

Tieto tri zákony sa riadia rovnakými princípmi zákona o ideálnom plyne, ale opisujú zmeny v konštantách teploty, tlaku alebo objemu.

Aj keď ľudia zvyčajne používajú hmotnosť na označenie toho, koľko látky je v nej alebo aké ťažké je, rôznymi spôsobmi Ľudia sa odvolávajú na masy rôznych vedeckých javov, čo znamená, že masa potrebuje jednotnejšiu definíciu, ktorá by zahŕňala všetko používa.

Vedci typicky hovoria o subatomárnych časticiach, ako sú elektróny, bozóny alebo fotóny, ktoré majú veľmi malé množstvo hmoty. Ale hmotnosti týchto častíc sú v skutočnosti iba energiou. Zatiaľ čo hmotnosť protónov a neutrónov je uložená v gluónoch (materiál, ktorý drží protóny a neutróny pohromade), hmotnosť elektrónu je oveľa zanedbateľnejšia, pretože elektróny sú asi 2 000-krát ľahšie ako protóny a neutróny.

Gluóny tvoria silnú jadrovú silu, jednu zo štyroch základných síl vesmíru elektromagnetická sila, gravitačná sila a slabá jadrová sila, ktoré udržujú väzbu neutrónov a protónov spolu.

Aj keď veľkosť celého vesmíru nie je presne známa, pozorovateľný vesmír, hmota vo vesmíre, ktorú vedci študovali, má hmotnosť asi 2 x 10⁵⁵ g, asi 25 miliárd galaxií o veľkosti Mliečnej dráhy. Toto zaberie 14 miliárd svetelných rokov vrátane tmavej hmoty, hmoty, ktorú si vedci nie sú úplne istí, z čoho je vyrobená, a svetelnej hmoty, čo predstavuje hviezdy a galaxie. Hustota vesmíru je asi 3 x 10^-30 g / cm³.

Vedci prichádzajú s týmito odhadmi pozorovaním zmien v kozmickom mikrovlnnom pozadí (artefakty elektromagnetického žiarenia z primitívnych stupňov) vesmíru), nadkupy (zhluky galaxií) a nukleosyntéza veľkého tresku (produkcia nevodíkových jadier v raných fázach vesmír).

Vedci študujú tieto vlastnosti vesmíru, aby určili jeho osud, či sa bude naďalej rozpínať alebo sa niekedy zrúti. Keď sa vesmír stále rozširuje, vedci si mysleli, že gravitačné sily dávajú objektom medzi sebou atraktívnu silu, aby spomalili expanziu.

Ale v roku 1998 pozorovania vzdialeného supernovy Hubblovým vesmírnym teleskopom ukázali, že vesmír sa rozpínaním vesmíru časom zväčšoval. Aj keď vedci neprišli na to, čo presne spôsobuje zrýchlenie, táto expanzia zrýchlenie viedlo vedcov k teórii, že temná energia, názov pre tento neznámy jav, by bola účet za to.

O hmote vo vesmíre zostáva veľa záhad, ktoré tvoria väčšinu hmoty vesmíru. Asi 70% hromadnej energie vo vesmíre pochádza z temnej energie a asi 25% z tmavej hmoty. Iba asi 5% pochádza z bežnej hmoty. Tieto podrobné obrázky rôznych druhov hmôt vo vesmíre ukazujú, aká rôznorodá môže byť hmotnosť v rôznych vedeckých kontextoch.

Gravitačná sila predmetu vo vode avztlaková silaktorý ho drží hore, určuje, či sa objekt vznáša alebo potápa. Ak je vztlaková sila alebo hustota objektu vyššia ako kvapalina, vznáša sa a ak nie, klesá.

Hustota ocele je oveľa vyššia ako hustota vody, ale pri správnom tvarovaní môže byť hustota znížená so vzdušnými priestormi a vytvárať oceľové lode. Hustota vody, ktorá je vyššia ako hustota ľadu, tiež vysvetľuje, prečo vo vode pláva ľad.

​Špecifická hmotnosťje hustota látky vydelená hustotou referenčnej látky. Tento odkaz je buď vzduch bez vody pre plyny alebo sladká voda pre kvapaliny a pevné látky.