Kako so povezane gostota, masa in prostornina?

Vsebina

• Razmerje med maso, gostoto in prostornino
• Nasveti
• Merilna prostornina
• Razmerje med tlakom, prostornino in temperaturo
• Pomen maše
• Masa in gostota vesolja
• Temna snov in temna energija
• Vplivna sila in specifična teža

Razmerje med maso, gostoto in prostornino

Gostota opisuje razmerje med maso in prostornino predmeta ali snovi. Maša meri odpornost materiala, da pospeši, ko nanj deluje sila. Po Newtonovem drugem zakonu gibanja (F = ma), neto sila, ki deluje na predmet, je enaka produktu njegove masne kratice pospeška.

Ta formalna definicija mase vam omogoča, da jo postavite v druge posledice, kot so izračunavanje energije, zagon, centripetalna sila in gravitacijska sila. Ker je gravitacija na površini Zemlje skoraj enaka, teža postane dober pokazatelj mase. S povečevanjem in zmanjševanjem količine izmerjenega materiala se poveča in zmanjša masa snovi.

Nasveti

Obstaja jasen odnos med maso, gostoto in prostornino. Za razliko od mase in prostornine povečanje količine izmerjenega materiala ne poveča ali zmanjša gostote. Z drugimi besedami, povečanje količine sladke vode z 10 gramov na 100 gramov bo spremenilo tudi volumen iz 10 mililitrov na 100 mililitrov, vendar gostota ostane 1 gram na mililiter (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Zaradi tega je gostota uporabna lastnost pri prepoznavanju številnih snovi. Ker pa prostornina odstopa s spremembami temperature in tlaka, se lahko gostota spreminja tudi s temperaturo in tlakom.

Merilna prostornina

Za dano maso in prostornina, koliko fizičnega prostora zavzame material, predmet ali snov, gostota ostane pri določeni temperaturi in tlaku konstantna. Enačba za to razmerje je ρ = m / V v kateri ρ (rho) je gostota, m je masa in V je prostornina, zaradi česar je enota gostote kg / m³. Vzajemnost gostote (1/ρ) je znan kot specifična prostornina, izmerjeno v m³ / kg.

Prostornina opisuje, koliko prostora zaseda snov in je v litrih (SI) ali galonah (angleščina). Prostornina snovi je določena s tem, koliko materiala je prisotno in kako tesno so zbrani delci materiala.

Posledično lahko temperatura in pritisk močno vplivata na količino snovi, zlasti plinov. Tako kot pri masi tudi s povečevanjem in zmanjševanjem količine materiala narašča in zmanjšuje prostornino snovi.

Razmerje med tlakom, prostornino in temperaturo

Pri plinih je prostornina vedno enaka posodi, v kateri je plin znotraj. To pomeni, da lahko za pline povežete prostornino s temperaturo, tlakom in gostoto z uporabo zakona o idealnem plinu PV = nRT v kateri P je tlak v atm (atmosferske enote), V je prostornina v m³ (metri na kocke), n je število molov plina, R je univerzalna plinska konstanta (R = 8.314 J / (mol x K)) in T je temperatura plina v Kelvinu.

••• Syed Hussain Ather

Še trije zakoni opisujejo razmerja med prostornino, tlakom in temperaturo, saj se spreminjajo, če so ostale količine konstantne. Enačbe so P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ in V₁/ T₁ = V₂/ T₂ znano kot Boylesov zakon, Gay-Lussacs zakon in Charless Law.

V vsakem zakonu leve spremenljivke opisujejo prostornino, tlak in temperaturo v začetnem času, medtem ko jih desne spremenljivke opisujejo v drugi poznejši časovni točki. Temperatura je za Boysovega zakona konstantna, za Gay-Lussacsov zakon konstantna, tlak za Charless Law pa stalen.

Ti trije zakoni sledijo istim načelom zakona o idealnem plinu, vendar opisujejo spremembe konstantne temperature, tlaka ali prostornine.

Pomen maše

Čeprav ljudje na splošno uporabljajo množico, da navajajo, koliko snovi je prisotna ali kako težka je snov, različni načini, na katere se ljudje sklicujejo na množico različnih znanstvenih pojavov, pomenijo, da masa potrebuje bolj enotno opredelitev, ki zajema vse njene uporabe.

Znanstveniki običajno govorijo o subatomskih delcih, kot so elektroni, bozoni ali fotoni, ki imajo zelo majhno maso. Toda mase teh delcev so pravzaprav le energija. Medtem ko je masa protonov in nevtronov shranjena v gluonih (material, ki ohranja protone in nevtrone skupaj), je masa elektrona veliko bolj zanemarljiva, glede na to, da so elektroni približno 2000 krat lažji od protonov in nevtronov.

Gluoni predstavljajo močno jedrsko silo, eno od štirih temeljnih sil vesolja, skupaj z elektromagnetno silo, gravitacijsko silo in šibko jedrsko silo, ki ohranja nevtrone in protone skupaj.

Masa in gostota vesolja

Čeprav velikost celotnega vesolja ni natančno znana, ima opazovano vesolje, zadeva v vesolju, ki so jo preučevali znanstveniki, maso približno 2 x 10⁵⁵ g, približno 25 milijard galaksij velikosti Mlečne poti. Ta obseg traja 14 milijard svetlobnih let, vključno s temno snovjo, saj znanstveniki niso povsem prepričani, kaj je sestavljeno iz svetleče snovi in ​​kaj predstavlja zvezde in galaksije. Gostota vesolja je približno 3 x 10^-30 g / cm³.

Znanstveniki prihajajo do teh ocen z opazovanjem sprememb v kozmičnem mikrovalovnem ozadju (artefakti elektromagnetnega sevanja iz primitivnih stopenj vesolja), nadzidavi (grozdi galaksij) in nukleosintezi Velikega praska (proizvodnja nuklearnih jeder v zgodnjih fazah vesolje).

Temna snov in temna energija

Znanstveniki preučujejo te značilnosti vesolja, da bi določili njegovo usodo, ali se bo še naprej širila ali se bo v nekem trenutku sesedla samo po sebi. Ko se vesolje še naprej širi, so znanstveniki razmišljali, da gravitacijske sile dajejo predmetom privlačno silo med seboj, da upočasnijo širitev.

Toda leta 1998 so opazovanja vesoljskega teleskopa Hubble oddaljenih supernov pokazala, da se je vesolje širitev vesolja s časom povečalo. Čeprav znanstveniki niso ugotovili, kaj točno povzroča pospešek, je ta pospešek širitve znanstvenike pripeljal do teoretiziranja, da bi temna energija, ki je ime tega neznanega pojava, to upoštevala.

O masi v vesolju ostaja veliko skrivnosti in predstavljajo večino mase vesolja. Približno 70% mase energije v vesolju izvira iz temne energije in približno 25% iz temne snovi. Le približno 5% izvira iz navadne snovi. Te podrobne slike različnih vrst množic v vesolju prikazujejo, kako raznolika je lahko masa različnih znanstvenih vidikov.

Vplivna sila in specifična teža

Gravitacijska sila predmeta v vodi in plovna sila ki drži navzgor, določi, ali predmet lebdi ali tone. Če so predmeti plovne sile ali gostote večji od moči tekočine, lebdi in, če ne, potuje.

Gostota jekla je veliko večja od gostote vode, vendar je ustrezno oblikovana, gostota se lahko zmanjša z zračnimi prostori, kar ustvarja jeklene ladje. Gostota vode, ki je večja od gostote ledu, tudi razloži, zakaj led plava v vodi.

Specifična težnost je gostota snovi, deljena z gostoto referenčnih snovi. Ta referenca je zrak brez vode za pline ali sladka voda za tekočine in trdne snovi.