Yoğunluk, Kütle ve Hacim Nasıl İlişkilidir?

​Yoğunlukbir nesnenin veya maddenin kütlesinin hacmine oranını tanımlar.kitleBir malzemenin üzerine bir kuvvet etki ettiğinde hızlanmaya karşı direncini ölçer. Newton'un ikinci hareket yasasına göre (F = anne), bir cisme etki eden net kuvvet, kütle çarpı ivmesinin çarpımına eşittir.

Kütlenin bu resmi tanımı, onu enerji, momentum, merkezcil kuvvet ve yerçekimi kuvveti hesaplama gibi diğer bağlamlara koymanıza izin verir. Yerçekimi Dünya yüzeyinde hemen hemen aynı olduğundan, ağırlık iyi bir kütle göstergesi haline gelir. Ölçülen malzeme miktarını artırmak ve azaltmak, maddenin kütlesini arttırır ve azaltır.

• Bir nesnenin yoğunluğu, bir nesnenin kütlesinin hacmine oranıdır. Kütle, kendisine bir kuvvet uygulandığında ivmeye ne kadar direndiğidir ve genellikle ne kadar nesne veya madde olduğu anlamına gelir. Hacim, bir nesnenin ne kadar yer kapladığını tanımlar. Bu miktarlar gazların, katıların ve sıvıların basınç, sıcaklık ve diğer özelliklerinin belirlenmesinde kullanılabilir.

Kütle, yoğunluk ve hacim arasında açık bir ilişki vardır. Kütle ve hacimden farklı olarak, ölçülen malzeme miktarını artırmak yoğunluğu artırmaz veya azaltmaz. Yani tatlı su miktarını 10 gramdan 100 grama çıkarmak suyun hacmini de değiştirecektir. 10 mililitreden 100 mililitreye kadar ancak yoğunluk mililitrede 1 gram olarak kalır (100 g ÷ 100 mL = 1 g/mL).

Bu, yoğunluğu birçok maddenin tanımlanmasında yararlı bir özellik haline getirir. Bununla birlikte, hacim sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerle saptığından, yoğunluk da sıcaklık ve basınçla değişebilir.

Belirli bir kütle için veSes,Bir malzemenin bir nesne veya maddede ne kadar fiziksel alan kapladığı, belirli bir sıcaklık ve basınçta yoğunluk sabit kalır. Bu ilişkinin denklemi

hangisindeρ(rho) yoğunluktur,mkütledir veVyoğunluk birimini kg/m yapan hacimdir³. Yoğunluğun tersi (1/ρ) olarak bilinirbelirli hacim, m cinsinden ölçülür³ /kg.

Hacim, bir maddenin ne kadar yer kapladığını tanımlar ve litre (SI) veya galon (İngilizce) olarak verilir. Bir maddenin hacmi, ne kadar malzeme bulunduğuna ve malzemenin parçacıklarının birbirine ne kadar yakın paketlendiğine göre belirlenir.

Sonuç olarak, sıcaklık ve basınç, bir maddenin, özellikle gazların hacmini büyük ölçüde etkileyebilir. Kütlede olduğu gibi madde miktarının artması ve azalması maddenin hacmini de arttırır ve azaltır.

Gazlar için hacim her zaman gazın içinde bulunduğu kaba eşittir. Bu, gazlar için ideal gaz yasasını kullanarak hacmi sıcaklık, basınç ve yoğunlukla ilişkilendirebileceğiniz anlamına gelir.

hangisindePatm cinsinden basınçtır (atmosferik birimler),Vhacim m cinsindendir³ (metre küp),ngazın mol sayısı,$evrensel gaz sabitidir ($= 8.314 J/(mol x K)) veTKelvin cinsinden gazın sıcaklığıdır.

•••Seyit Hüseyin Ather

Diğer tüm nicelikler sabit tutulduğunda değişen hacim, basınç ve sıcaklık arasındaki ilişkileri üç yasa daha tanımlar. Denklemler sırasıyla Boyle Yasası, Gay-Lussac Yasası ve Charles Yasası olarak bilinir.

Her yasada, sol taraftaki değişkenler zamanın bir başlangıç ​​noktasındaki hacmi, basıncı ve sıcaklığı tanımlarken, sağ taraftaki değişkenler bunları daha sonraki bir zaman noktasında tanımlar. Boyle Yasası için sıcaklık sabittir, Gay-Lussac Yasası için hacim sabittir ve Charles Yasası için basınç sabittir.

Bu üç yasa, ideal gaz yasasının aynı ilkelerini takip eder, ancak sıcaklık, basınç veya sabit tutulan hacim bağlamındaki değişiklikleri tanımlar.

İnsanlar genellikle bir maddenin ne kadarının bulunduğunu veya bir maddenin ne kadar ağır olduğunu belirtmek için kütleyi kullansalar da, çeşitli yollar insanlar farklı bilimsel fenomenlerin kitlelerine atıfta bulunurlar, kitlenin tüm özelliklerini kapsayan daha birleşik bir tanıma ihtiyacı olduğu anlamına gelir. kullanır.

Bilim adamları tipik olarak elektronlar, bozonlar veya fotonlar gibi atom altı parçacıklardan çok küçük bir kütleye sahip olduklarından bahseder. Ancak bu parçacıkların kütleleri aslında sadece enerjidir. Protonların ve nötronların kütlesi gluonlarda (protonları ve nötronları bir arada tutan malzeme) depolanırken, Elektronların proton ve nötronlardan yaklaşık 2.000 kat daha hafif olduğu göz önüne alındığında, bir elektronun kütlesi çok daha önemsizdir.

Gluonlar, evrenin dört temel kuvvetinden biri olan güçlü nükleer kuvveti açıklar. nötronları ve protonları bağlı tutan elektromanyetik kuvvet, yerçekimi kuvveti ve zayıf nükleer kuvvet birlikte.

Tüm evrenin büyüklüğü tam olarak bilinmemekle birlikte, gözlemlenebilir evren, bilim adamlarının evrendeki maddeyi inceledikleri maddenin kütlesi yaklaşık 2 x 10'dur.⁵⁵ g, Samanyolu büyüklüğünde yaklaşık 25 milyar galaksi. Bu, bilim adamlarının neyden yapıldığı ve parlak maddeden tam olarak emin olmadığı karanlık madde dahil 14 milyar ışıkyılı, yıldızlar ve galaksileri neyin oluşturduğunu kapsar. Evrenin yoğunluğu yaklaşık 3 x 10^-30 g/cm³.

Bilim adamları, Kozmik Mikrodalga Arkaplanındaki (ilkel evrelerden elektromanyetik radyasyonun eserleri) değişiklikleri gözlemleyerek bu tahminleri ortaya çıkardılar. evrenin), üstkümeler (galaksi kümeleri) ve Big Bang nükleosentez (dünyanın ilk evrelerinde hidrojen olmayan çekirdeklerin üretimi). Evren).

Bilim adamları, kaderini belirlemek için evrenin bu özelliklerini inceler, genişlemeye devam edecek mi yoksa bir noktada kendi içinde çökecek mi? Evren genişlemeye devam ederken, bilim adamları, yerçekimi kuvvetlerinin, genişlemeyi yavaşlatmak için nesneler arasında çekici bir kuvvet verdiğini düşünürdü.

Fakat 1998'de Hubble Uzay Teleskobu'nun uzak süpernova gözlemleri, evrenin genişlemesinin zaman içinde arttığını gösterdi. Bilim adamları hızlanmaya tam olarak neyin sebep olduğunu çözemeseler de, bu genişleme hızlanma, bilim adamlarını, bu bilinmeyen fenomenin adı olan karanlık enerjinin bunun hesabını verin.

Evrendeki kütle hakkında birçok gizem var ve bunlar evrenin kütlesinin çoğunu açıklıyor. Evrendeki kütle enerjisinin yaklaşık %70'i karanlık enerjiden ve yaklaşık %25'i karanlık maddeden gelir. Sadece yaklaşık %5'i sıradan maddeden gelir. Evrendeki çeşitli kütle türlerinin bu ayrıntılı resimleri, farklı bilimsel bağlamlarda kütlenin ne kadar çeşitli olabileceğini göstermektedir.

Bir cismin sudaki yerçekimi kuvveti vekaldırma kuvvetionu yukarı doğru tutan, bir cismin yüzdüğünü veya battığını belirler. Cismin kaldırma kuvveti veya yoğunluğu sıvınınkinden büyükse yüzer ve değilse batar.

Çeliğin yoğunluğu, suyun yoğunluğundan çok daha yüksektir, ancak uygun şekilde şekillendirildiğinde, yoğunluk hava boşlukları ile azaltılarak çelik gemiler oluşturulabilir. Suyun yoğunluğunun buzun yoğunluğundan büyük olması, buzun suda yüzmesinin nedenini de açıklar.

​Spesifik yer çekimireferans maddenin yoğunluğuna bölünen bir maddenin yoğunluğudur. Bu referans ya gazlar için susuz hava ya da sıvılar ve katılar için tatlı sudur.