Predstierajte, že ste mimozemšťan, ktorý tu práve pristál z ďalekej planéty a objavil pozemšťanov diskutujúcich o koncepte tzv. špecifická hmotnosť. Ak ste mali prístup k typickému slovníku Zeme (a ak ste sem prešli veľa biliónov kilometrov, pravdepodobne ste si našli čas na preskúmanie miestnych jazykov a zvyky) a vyhľadal každé z týchto slov nezávisle, bolo by fér, keby ste predpokladali, že to malo niečo spoločné s konkrétnym druhom vyťahovania z masívneho predmetu.
Namiesto toho by ste sa rýchlo naučili, že tento výraz má oveľa viac spoločného so známou volanou veličinou hustota než to má spoločné s gravitáciou, aj keď tu existuje netriviálne spojenie. Dôvod, prečo tento pojem vôbec existuje vo fyzikálnych vedách, je obrovský rozsah aplikácie tohto jedného tekutého zdroja, ktorý je zároveň výdatnejší a dôležitejší ako ktorýkoľvek iný Zem: voda.
Hmotnosť a objem definované
Omšu (skrátene m vo fyzikálnych rovniciach) je základná veličina vo fyzike, ktorá označuje existenciu hmoty. Jedným zo spôsobov, ako zvážiť hmotu, je vlastnosť zotrvačnosti; Ďalším je to, že gravitácia pôsobí na urýchlenie hmôt, ale nie bezhmotných fotónov alebo „balíkov“ svetla (robí malý kúsok, ale je to viditeľné iba v blízkosti čiernych dier, kde sú relativistické efekty dôležité). SI (metrická) jednotka je
kilogram (kg).Objem (V.) predstavuje množstvo uzavretého trojrozmerného priestoru v pravidelnej alebo nepravidelnej podobe. Je založená na základnej jednotke dĺžky, meter (m). Pretože sú potrebné tri rozmery, zodpovedajúca štandardná jednotka objemu je meter kubický (m3).
Omša vs. Váha
Práve ste sa dozvedeli, že gravitácia ovplyvňuje masy. Keď sa to stane, vytvorí silu, ktorá sa na Zemi označuje ako váha. Hodnota gravitačného zrýchlenia g na povrchu Zeme je 9,8 m / s2, takže hmotnosť 10 kg by mala hmotnosť 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 kg m / s2. Táto jednotka sa nazýva a Newton (N).
Keď odvážite objekt, vráti číslo v librách alebo kilogramoch, ktoré zastupovať hmotnostné jednotky. V skutočnosti je to mierka hmotnosť zobrazeného počtu kilogramov na Zemi ale povedať ti výsledok ako omšu. To znamená, že rozlíšenie hmotnosti a hmotnosti sa zohľadňuje pri konštrukcii každodenných zemských váh.
Hustota a špecifická hmotnosť
Hustota (označené ρ, grécke písmeno rho) je jednoducho hmotnostne rozdelený objem so zodpovedajúcimi jednotkami. V symboloch:
ρ = \ frac {m} {V}
Dôležité je, že jednotka hmotnosti bola pôvodne zvolená tak, aby zodpovedala tomu, koľko z nej obsahoval objem 1 l (1 000 ml alebo ekvivalentne 1 000 kubických centimetrov) vody. Upozorňujeme, že 1 L je iba 1/1 000 m3, takže táto jednotka, aj keď je „štandardná“, sa v laboratórnych experimentoch často nepoužíva. Teda 1 kg vody = „presne“ 1 l objemu.
Problém je v tom, že hustota vody mierne kolíše v rozmedzí teploty medzi bodom mrazu a varom, takže táto hodnota nie je v skutočnosti konštantná a je iba veľmi vysoká takmer 1 000.
Hustota na premenu špecifickej gravitácie
Merná hmotnosť (SG) je oveľa jednoduchšia, ako ste očakávali vy a vaši mimozemskí priatelia: je to iba pomer hustoty daného objektu k hustote vody pri konkrétnej teplote. Merná hmotnosť nemá žiadne jednotky. Jeho užitočnosť spočíva v tom, že hustota niektorých objektov sa mení s teplotou iným spôsobom ako voda, takže použitie SG umožňuje malý korekčný faktor.
Príklad: Povedzme, že máte vzorku železa, ktorá má uvedenú hustotu 7 850 kg / m3. Aká je špecifická hmotnosť železa v prostredí, kde ρvoda = 997 kg / m3?
Na vyriešenie stačí rozdeliť 7 850 kg / m3 o 997 kg / m3 získať:
\ begin {zarovnané} SG & = \ frac {7850 \ text {kg / m} ^ 3} {997 \ text {kg / m} ^ 3} \\ & = 7873 \ end {zarovnané}
Naopak, ak potrebujete kalkulačku špecifickej hmotnosti k hustote, stačí vynásobiť špecifickú hmotnosť hustotou vody pri príslušnej teplote. Takže teraz, ak sa od vás niekedy žiada, aby ste vypočítali hustotu z mernej hmotnosti, váš medzigalaktický výlet stál za to!