Як пов’язані щільність, маса та об’єм?

​Щільністьописує відношення маси до об’єму предмета чи речовини.Масавимірює опір матеріалу прискоренню, коли на нього діє сила. Відповідно до другого закону руху Ньютона (F = ma), чиста сила, що діє на об'єкт, дорівнює добутку його маси на прискорення.

Це офіційне визначення маси дозволяє ввести її в інші контексти, такі як обчислення енергії, імпульсу, відцентрової сили та сили тяжіння. Оскільки гравітація майже однакова на поверхні Землі, вага стає хорошим показником маси. Збільшення та зменшення кількості вимірюваного матеріалу збільшує та зменшує масу речовини.

• Щільність об’єкта - це відношення маси до об’єму об’єкта. Маса - це те, наскільки вона протистоїть прискоренню, коли до неї прикладена сила, і загалом означає, скільки об’єкта чи речовини є. Том описує, скільки місця займає об’єкт. Ці кількості можна використовувати для визначення тиску, температури та інших особливостей газів, твердих речовин та рідин.

Існує чітка залежність між масою, щільністю та об’ємом. На відміну від маси та об’єму, збільшення кількості вимірюваного матеріалу не збільшує та не зменшує щільність. Іншими словами, збільшення кількості прісної води з 10 грамів до 100 грамів також змінить обсяг від 10 мілілітрів до 100 мілілітрів, але щільність залишається 1 грам на мілілітр (100 г ÷ 100 мл = 1 г / мл).

Це робить щільність корисною властивістю при ідентифікації багатьох речовин. Однак, оскільки об'єм відхиляється при зміні температури і тиску, щільність також може змінюватися залежно від температури і тиску.

Для даної маси іобсяг,скільки фізичного простору займає матеріал, предмета чи речовини, щільність залишається незмінною при заданій температурі та тиску. Рівняння для цього співвідношення є

в якійρ(rho) - щільність,мє масою іV- об’єм, що становить одиницю щільності кг / м³. Взаємна щільність (1/ρ) відомий якпитомий обсяг, виміряне в м³ /kg.

Обсяг описує, скільки місця займає речовина, і дається в літрах (SI) або галонах (англійською мовою). Обсяг речовини визначається тим, наскільки присутній матеріал і наскільки тісно частинки матеріалу упаковані між собою.

Як результат, температура і тиск можуть сильно впливати на об’єм речовини, особливо газів. Як і у випадку з масою, збільшення і зменшення кількості матеріалу також збільшує і зменшує об’єм речовини.

Для газів об’єм завжди дорівнює ємності, в якій знаходиться газ. Це означає, що для газів ви можете пов’язати об’єм із температурою, тиском та щільністю, використовуючи закон ідеального газу

в якійP- тиск в атм (атмосферні одиниці),V- об’єм в м³ (метри в кубі),п- кількість молей газу,Р.- універсальна газова постійна (Р.= 8,314 Дж / (моль х К)) іТ- температура газу в кельвінах.

•••Саєд Хуссейн Атер

Ще три закони описують взаємозв'язок між об'ємом, тиском і температурою, коли вони змінюються, коли всі інші величини зберігаються постійними. Рівняння відомі як закон Бойля, закон Гей-Люссака та закон Чарльза, відповідно.

У кожному законі ліві змінні описують обсяг, тиск і температуру в початковий момент часу, тоді як праві змінні описують їх в інший пізній момент часу. Температура постійна для закону Бойля, об'єм постійний для закону Гей-Люссака, а тиск - по закону Чарльза.

Ці три закони дотримуються однакових принципів закону про ідеальний газ, але описують зміни в контексті температури, тиску або об'єму, що утримуються постійними.

Хоча люди зазвичай використовують масу для посилання на те, скільки речовини присутня або наскільки важкою є речовина, різними способами люди посилаються на маси різних наукових явищ, означає, що маса потребує більш уніфікованого визначення, яке охоплює все її використання.

Зазвичай вчені говорять про субатомні частинки, такі як електрони, бозони або фотони, що мають дуже малу кількість маси. Але маси цих частинок насправді є лише енергією. Поки маса протонів і нейтронів зберігається в глюонах (матеріал, який утримує протони та нейтрони разом), маса електрона набагато незначніша, враховуючи, що електрони приблизно в 2000 разів легші за протони та нейтрони.

На глюони припадає сильна ядерна сила, одна з чотирьох фундаментальних сил Всесвіту поряд електромагнітна сила, гравітаційна сила та слабка ядерна сила, утримуючи нейтрони та протони зв’язаними разом.

Хоча розміри всього Всесвіту точно невідомі, спостережуваний Всесвіт, матерія у Всесвіті, яку досліджували вчені, має масу близько 2 х 10⁵⁵ р, близько 25 мільярдів галактик розміром з Чумацький Шлях. Це охоплює 14 мільярдів світлових років, включаючи темну речовину, речовину, яку вчені не до кінця впевнені в тому, з чого вона зроблена, і світяться речовини, що становить зорі та галактики. Щільність Всесвіту становить приблизно 3 х 10^-30 г / см³.

Вчені приходять до цих оцінок, спостерігаючи зміни в космічному мікрохвильовому фоні (артефакти електромагнітного випромінювання від первісних стадій Всесвіту), скупчення (скупчення галактик) та нуклеосинтез Великого Вибуху (утворення неводневих ядер на ранніх стадіях Всесвіт).

Вчені вивчають ці особливості Всесвіту, щоб визначити його долю, чи буде вона продовжувати розширюватися, або в якийсь момент сама по собі руйнується. Оскільки Всесвіт продовжує розширюватися, вчені звикли думати, що сили тяжіння надають об’єктам привабливу силу між собою, щоб уповільнити розширення.

Але в 1998 році спостереження за космічним телескопом Хаббл за далекими надновими показали, що Всесвіт був розширенням Всесвіту, яке з часом збільшилося. Хоча вчені не з'ясували, що саме спричиняє прискорення, це розширення прискорення привело вчених до теорії, що темна енергія, назва цього невідомого явища, могла б це врахувати.

Про масу у Всесвіті залишається багато таємниць, і саме вони становлять більшу частину маси Всесвіту. Близько 70% масової енергії у Всесвіті походить від темної енергії та близько 25% від темної речовини. Лише близько 5% походить від звичайної речовини. Ці докладні фотографії різних типів мас у Всесвіті показують, наскільки різноманітною може бути маса в різних наукових контекстах.

Гравітаційна сила предмета у воді таплавуча силащо тримає його вгору, визначають, плаває чи занурюється об’єкт. Якщо плавуча сила або щільність об'єкта більша, ніж у рідини, він плаває, а якщо ні, то опускається.

Щільність сталі набагато вища, ніж щільність води, але відповідної форми вона може бути зменшена за допомогою повітряних просторів, створюючи сталеві кораблі. Щільність води, що перевищує щільність льоду, також пояснює, чому лід плаває у воді.

​Питома вага- щільність речовини, поділена на щільність контрольної речовини. Це посилання - або повітря без води для газів, або прісна вода для рідин і твердих речовин.