Hur är densitet, massa och volymrelaterat?

​Densitetbeskriver förhållandet mellan massa och volym för ett objekt eller ämne.Massamäter materialets motstånd för att accelerera när en kraft verkar på det. Enligt Newtons andra rörelselag (F = ma) är nettokraften som verkar på ett objekt lika med produkten av dess mass gånger acceleration.

Denna formella definition av massa låter dig sätta den i andra sammanhang såsom beräkning av energi, momentum, centripetal kraft och gravitationskraft. Eftersom tyngdkraften är nästan densamma över jordens yta blir vikten en bra massaindikator. Öka och minska mängden mätt material ökar och minskar ämnets massa.

• Ett objekts densitet är förhållandet mellan massan och volymen för ett objekt. Massan är hur mycket den motstår acceleration när en kraft appliceras på den och betyder i allmänhet hur mycket av ett föremål eller ämne som finns. Volym beskriver hur mycket utrymme ett objekt tar upp. Dessa mängder kan användas för att bestämma tryck, temperatur och andra egenskaper hos gaser, fasta ämnen och vätskor.

Det finns ett tydligt samband mellan massa, densitet och volym. Till skillnad från massa och volym ökar eller minskar inte mängden mätt material eller densiteten. Med andra ord kommer volymen också att öka mängden sötvatten från 10 gram till 100 gram från 10 milliliter till 100 milliliter men densiteten förblir 1 gram per milliliter (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Detta gör densitet till en användbar egenskap vid identifiering av många ämnen. Eftersom volymen avviker med förändringar i temperatur och tryck kan densiteten emellertid också förändras med temperatur och tryck.

För en given massa ochvolym,hur mycket fysiskt utrymme ett material tar upp, av ett föremål eller ämne, förblir densiteten konstant vid en given temperatur och tryck. Ekvationen för detta förhållande är

i vilkenρ(rho) är densitet,mär massa ochVär volym, vilket gör densitetsenheten kg / m³. Det ömsesidiga av densitet (1/ρ) är känd somspecifik volym, mätt i m³ /kg.

Volym beskriver hur mycket utrymme ett ämne upptar och ges i liter (SI) eller gallon (engelska). Volymen på ett ämne bestäms av hur mycket material som finns och hur nära partiklarna i materialet packas ihop.

Som ett resultat kan temperatur och tryck i hög grad påverka ämnets volym, särskilt gaser. Som med massa ökar och minskar materialmängden och minskar ämnets volym.

För gaser är volymen alltid lika med behållaren som gasen finns i. Detta betyder att för gaser kan du relatera volymen till temperatur, tryck och densitet med hjälp av den ideala gaslagen

i vilkenPär tryck i atm (atmosfäriska enheter),Vär volym i m³ (kuberade meter),när antalet mol av gasen,Rär den universella gaskonstanten (R= 8,314 J / (mol x K)) ochTär temperaturen på gasen i Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Ytterligare tre lagar beskriver förhållandena mellan volym, tryck och temperatur när de förändras när alla andra kvantiteter hålls konstanta. Ekvationerna är kända som Boyles lag, Gay-Lussacs lag respektive Charles's Law.

I varje lag beskriver de vänstra variablerna volym, tryck och temperatur vid en inledande tidpunkt medan de högra variablerna beskriver dem vid en annan senare tidpunkt. Temperaturen är konstant för Boyles lag, volymen är konstant för Gay-Lussacs lag och trycket är konstant för Charles lag.

Dessa tre lagar följer samma principer i den ideala gaslagen, men beskriver förändringarna i sammanhang antingen temperatur, tryck eller volym som hålls konstant.

Även om människor i allmänhet använder massa för att hänvisa till hur mycket av ett ämne som finns eller hur tungt ett ämne är, de olika sätten människor hänvisar till massor av olika vetenskapliga fenomen betyder att massan behöver en mer enhetlig definition som omfattar alla dess användningsområden.

Forskare pratar vanligtvis om subatomära partiklar, såsom elektroner, bosoner eller fotoner, som att de har en mycket liten mängd massa. Men massorna av dessa partiklar är faktiskt bara energi. Medan massan av protoner och neutroner lagras i gluoner (materialet som håller protoner och neutroner ihop), massan av en elektron är mycket mer försumbar med tanke på att elektroner är ungefär 2000 gånger lättare än protoner och neutroner.

Limor står för den starka kärnkraften, en av de fyra grundläggande krafterna i universumet bredvid elektromagnetisk kraft, gravitationskraft och den svaga kärnkraften, för att hålla neutroner och protoner bundna tillsammans.

Även om storleken på hela universum inte exakt är känd, har det observerbara universum, materien i universum som forskare har studerat, en massa på cirka 2 x 10⁵⁵ g, cirka 25 miljarder galaxer på samma sätt som Vintergatan. Detta sträcker sig över 14 miljarder ljusår inklusive mörk materia, materia som forskare inte är helt säkra på vad den består av och lysande materia, vad som står för stjärnor och galaxer. Universums densitet är cirka 3 x 10^-30 g / cm³.

Forskare kommer med dessa uppskattningar genom att observera förändringar i den kosmiska mikrovågsbakgrunden (artefakter av elektromagnetisk strålning från primitiva stadier av universum), superklyftor (kluster av galaxer) och Big Bang-nukleosyntes (produktion av icke-vätekärnor under de tidiga stadierna av universum).

Forskare studerar dessa funktioner i universum för att bestämma dess öde, om det kommer att fortsätta att expandera eller någon gång kollapsa i sig själv. När universum fortsätter att expandera brukade forskare tro att gravitationskrafter ger objekt en attraktiv kraft mellan varandra för att bromsa expansionen.

Men 1998 visade Hubble Space Telescope-observationer av avlägsna supernovor att universum var universums expansion har ökat över tiden. Även om forskare inte hade räknat ut exakt vad som orsakade accelerationen, denna expansion acceleration ledde forskare att teoretisera att mörk energi, namnet på detta okända fenomen, skulle göra det redogöra för detta.

Det finns många mysterier om massa i universum, och de står för det mesta av universums massa. Cirka 70% av massenergin i universum kommer från mörk energi och cirka 25% från mörk materia. Endast cirka 5% kommer från vanligt material. Dessa detaljerade bilder av olika typer av massor i universum visar hur varierad massa kan vara i olika vetenskapliga sammanhang.

Gravitationskraften hos ett objekt i vatten ochflytande kraftsom håller det uppåt bestämmer om ett objekt flyter eller sjunker. Om objektets flytkraft eller densitet är större än vätskans, flyter det och, om inte, sjunker det.

Stålens densitet är mycket högre än vattentätheten, men formad på lämpligt sätt kan densiteten minskas med luftrum, vilket skapar stålfartyg. Vattentätheten som är större än densiteten för is förklarar också varför is flyter i vatten.

​Specifik gravitationär densiteten hos ett ämne dividerat med referensämnets densitet. Denna referens är antingen luft utan vatten för gaser eller färskt vatten för vätskor och fasta ämnen.