Како одредити специфичну тежину

Тачно знати која је количина дате супстанце присутна као део процене физичко-хемијских својстава те супстанце је од пресудног значаја за науку. Количине су битне - пуно! Вероватно у овом тренутку мислите: „Добро, идемо даље од очигледних ствари“, али размислите о питању шта значи „износ“. Кад би вас неко питаоколико вас има, шта би јој рекао?

Већина нас би вероватно ово питање протумачила као „Колико имате?“ или евентуално „Колико си висок?“ Постоји, међутим, пуно једнако прихватљивих одговора. На пример, колику запремину (рецимо у литрима) заузима ваше тело? Колико појединачних атома или ћелија садржи?

Маса је један од начина за праћење „ствари“ у универзуму, а односи се на то колико је материје присутно; ово је независно од запремине, која једноставно описује количине тродимензионалног простора. Однос ове две величине, назван густина, природно је занимљив, као и блиски рођак, названспецифична гравитација. Мерење специфичне гравитације укључено је у физички сет алата углавном како би се објаснила универзална природа воде, како ћете ускоро сазнати.

У неком тренутку једноставно понестане речи за описивање концепта, па је тако и са материјом. Један од начина да размишљамо о материји је да је то оно на шта гравитација делује и теоретски бисте могли држати било коју врсту материје рукама ако су вам руке биле довољно ситне, и уверите се својим очима ако сте имали натприродно моћне визија.

Материја се састоји од једног или више њихелементи, од којих се 92 јавља у природи. Елементи се не могу даље раставити на друге делове и даље задржавају своја својства; најмања комплетна јединица елемента је анатом. Велики комад материје може се састојати од билијуна атома једног елемента, као што је килограм чистог злата. Чешће се различити елементи комбинују у једињења, као што су водоник (Х) и кисеоник (О), комбинујући се у воду (Х₂О).

Маса и тежина су сличне, али различите јединице мере. Маса једноставно описује количину присутне материје без обзира на спољне факторе, а СИ (Међународни систем или метрика) јединица масе је килограм (кг). У физичким проблемима који укључују специфичну тежину користи се грам (г), што је 1/1000 килограма.

Тежина предмета зависи од гравитације којој је подвргнута маса и има јединице силе, што је у СИ систему њутн (Н). На Земљи се ова вредност осетно не мења, па се маса и тежина често користе наизменично. Али на Месецу, да је гравитација мање јака, ваша маса би била иста, али ваша тежина (масампута гравитацијаг) био би сразмерно слабији.

Обим се односи на количину тродимензионалног простора. То је коцка дужине, а СИ јединица је литар (Л). Један литар је представљен коцком бочне од 10 центиметара или цм (0,1 метар или м). Вероватно сте упознати са овим избором запремине углавном због броја направљених боца пића од 1 Л.

Сам по себи, „запремина“ је само математички дефинисан простор, који можда чека да га заузме материја, а можда и не чека. Међутим, када материја заузима тај простор, резултујући ефекти биће различити када се различите количине материје ставе у исту количину простора. То знате интуитивно; када носите около кутију са кикирикијем и ваздухом, ваш посао је лакши него што је то био случај када је у истој кутији неколико тренутака била пошиљка уџбеника.

Однос масе и запремине, иначе познат као „подела масе по запремини“, назива се густина. Али јединствени однос воде према свему до сада поменутом тек треба да буде описан.

Густина нема своју јединицу у физици, нити је заиста захтева, с обзиром на то да је изведена из ње једна основна физичка величина (маса) и једна лако изведена из друге (запремина има коцкасте јединице од дужина). Обично га представља грчко слово рхо, или ρ:

Можете видети да густина има јединице кг / Л у СИ систему, али у физичким проблемима често се користи јединица г / мЛ. (Будући да ово друго представља прво са масом и запремином подељеном са 1.000, кг / Л и г / мл су заправо еквивалентни.)

Открићете да већина живих бића и многе уобичајене супстанце које учествују у биохемијским реакцијама имају густину сличну густоћи воде; ово следи из чињенице да се већина живих бића углавном или углавном састоји од Х.₂О.

Ово истраживање је одбацило чињеницу да је воде свуда не да би одагнала страх од суше, већ јер су физичари и хемичари смислили једноставан начин да објасне мале промене густине тхеистиврста материје: Специфична тежина, бездимензионални број који је само однос густине те течности и густине воде - уз завој.

По дефиницији, 1 мл непатворене воде има масу од 1 г. Првобитно је за литар изабрана количина воде која је имала масу тачно 1 кг. Проблем је у томе што, како су сазнали савремени истраживачи, специфична тежина воде заправо варира у зависности од температуре чак и у малим свакодневним распонима (о томе касније). Али док се густина воде за свакодневне потребе готово увек једноставно заокружи на „тачно“ 1, то заправо није константа.

• Имајте на уму да реч „гравитација“ може да збуни, јер гравитација у физици има јединице убрзања и независна је од ове расправе.

Пре него што у потпуности зароните у специфичну тежину, на реду је демонстрација важности и елеганције густине - Архимедов принцип. Једноставно, ово наводи да је сила на горе делујућа (полетна) која делује на тело уроњено у течност (обично воду) једнака тежини течности коју тело помера:Ф_Б.= в​_ф.

Ово објашњава зашто су бродови углавном шупљи. Материјали који се користе за њихову израду гушћи су од воде, што значи да би, ако би се ти материјали стиснули, „брод“ истиснуо властити волумен у води и имао довољну тежину да потоне. Али ако се запремина брода повећа стављањем шупљег трупа у његову базу, укупна густина се смањује и брод остаје на површини.

Уређај се најчешће користи за одређивање специфичне тежине течности када је њена вредност непозната назива се ахидрометар. Има их у више облика, али основна конструкција је цев пондерисана на дну тако да је потонуће до одређене тачке у испитној течности, која лежи у градуираном цилиндру за мерење запремину.

Од познавања запремине течности, пондерисана цев помера и тежину уроњеног дела, заједно са температуром просторије до одредити праву густину воде под овим условима, густина и специфична тежина течности могу се одредити из Архимедовог принцип.

Поглед на графикон у Ресурсима открива да специфична тежина воде остаје врло близу 1.000 у опсегу од 0 до 10 степени Целзијуса, али онда опада са мање или више константном брзином на око 0,960 како се температура приближава тачки кључања воде од 100 Ц. Када се супстанце попут лекова често мере и припремају у микрограмима, од виталне је важности да се у пракси могу објаснити такве наизглед тривијалне разлике.