Cum sunt legate densitatea, masa și volumul?

Conţinut

• Relația dintre masă, densitate și volum
• sfaturi
• Măsurarea volumului
• Relația dintre presiune, volum și temperatură
• Înțelesul Mass
• Masa și densitatea Universului
• Materie întunecată și energie întunecată
• Forța flotantă și gravitația specifică

Relația dintre masă, densitate și volum

Densitate descrie raportul dintre masa și volumul unui obiect sau substanță. Masa măsoară rezistența unui material pentru a accelera atunci când o forță acționează asupra lui. Conform Newtons a doua lege a mișcării (F = ma), forța netă care acționează asupra unui obiect este egală cu produsul accelerației sale de masă.

Această definiție formală a masei vă permite să o puneți în alte contrare, cum ar fi calcularea energiei, a impulsului, a forței centripetare și a forței gravitaționale. Deoarece gravitația este aproape aceeași pe suprafața Pământului, greutatea devine un bun indicator al masei. Creșterea și scăderea cantității de material măsurate crește și scade masa substanței.

sfaturi

Există o relație clară între masă, densitate și volum. Spre deosebire de masă și volum, creșterea cantității de material măsurat nu crește sau scade densitatea. Cu alte cuvinte, creșterea cantității de apă dulce de la 10 grame la 100 grame va modifica, de asemenea, volumul de la 10 mililitri la 100 mililitri, dar densitatea rămâne 1 gram pe mililitru (100 g ÷ 100 mL = 1 g / mL).

Aceasta face ca densitatea să fie o proprietate utilă în identificarea multor substanțe. Cu toate acestea, întrucât volumul se abate de la modificările de temperatură și presiune, densitatea se poate schimba și cu temperatura și presiunea.

Măsurarea volumului

Pentru o masă dată și volum, cât spațiu fizic ocupă un material, dintr-un obiect sau substanță, densitatea rămâne constantă la o temperatură și presiune dată. Ecuația pentru această relație este ρ = m / V in care ρ (rho) este densitatea, m este masă și V este volum, ceea ce face unitatea de densitate kg / m³. Reciprocitatea densității (1/ρ) este cunoscut sub numele de volum specific, măsurat în m³ /kg.

Volumul descrie cât spațiu ocupă o substanță și este dat în litri (SI) sau galoane (engleză). Volumul unei substanțe este determinat de cât de mult material este prezent și de cât de strâns sunt ambalate particulele de material.

Drept urmare, temperatura și presiunea pot afecta foarte mult volumul unei substanțe, în special gazele. Ca și în cazul masei, creșterea și scăderea cantității de material crește și scade volumul substanței.

Relația dintre presiune, volum și temperatură

Pentru gaze, volumul este întotdeauna egal cu recipientul în care gazul se află în interior. Aceasta înseamnă că, pentru gaze, puteți lega volumul cu temperatura, presiunea și densitatea folosind legea ideală a gazelor PV = nRT in care P este presiunea în atm (unități atmosferice), V este volum în m³ (metri cubi), n este numărul de alunițe ale gazului, R este constanta universala a gazului (R = 8.314 J / (mol x K)) și T este temperatura gazului din Kelvin.

••• Syed Hussain Ather

Alte trei legi descriu relațiile dintre volum, presiune și temperatură, deoarece acestea se schimbă atunci când toate celelalte cantități sunt menținute constant. Ecuațiile sunt P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ și V₁/ T₁ = V₂/ T₂ cunoscut sub denumirea de Dreptul Boyles, Legea Gay-Lussacs și respectiv Dreptul Charless.

În fiecare lege, variabilele din stânga descriu volumul, presiunea și temperatura la un moment inițial în timp, iar variabilele din partea dreaptă le descriu în alt moment. Temperatura este constantă pentru Legea Boyles, volumul este constant pentru Legea Gay-Lussacs și presiunea este constantă pentru Legea Charless.

Aceste trei legi respectă aceleași principii ale legii ideale a gazelor, dar descriu schimbările în contra de temperatură, presiune sau volum menținute constant.

Înțelesul Mass

Deși oamenii folosesc, în general, masa pentru a se referi la cât de multă este o substanță prezentă sau la cât de grea este o substanță, diferitele moduri în care oamenii se referă la mase de fenomene științifice diferite înseamnă că masa are nevoie de o definiție mai unificată care să cuprindă toate utilizările sale.

Oamenii de știință vorbesc de obicei despre particule subatomice, cum ar fi electroni, bosoni sau fotoni, ca având o cantitate foarte mică de masă. Dar masele acestor particule sunt de fapt doar energie. În timp ce masa protonilor și neutronilor sunt depozitați în gluoni (materialul care ține protonii și neutronii împreună), masa unui electron este mult mai neglijabilă, având în vedere că electronii sunt de aproximativ 2.000 de ori mai ușori decât protonii și neutronii.

Gluonii reprezintă forța nucleară puternică, una dintre cele patru forțe fundamentale ale universului, alături de forța electromagnetică, forța gravitațională și forța nucleară slabă, prin menținerea legăturilor dintre neutroni și protoni.

Masa și densitatea Universului

Deși dimensiunea întregului univers nu este cunoscută exact, universul observabil, materia din universul pe care oamenii de știință l-au studiat, are o masă de aproximativ 2 x 10⁵⁵ g, aproximativ 25 de miliarde de galaxii de dimensiunea Căii Lactee. Acest lucru se întinde pe 14 miliarde de ani-lumină, inclusiv materia întunecată, materie pe care oamenii de știință nu sunt complet siguri de ceea ce este formată din materia luminoasă, ceea ce reprezintă stelele și galaxiile. Densitatea universurilor este de aproximativ 3 x 10^-30 g / cm³.

Oamenii de știință vin cu aceste estimări observând schimbări în fundalul cu microunde cosmice (artefacte ale radiațiilor electromagnetice din stadiile primitive ale universului), supercluzele (ciorchini de galaxii) și nucleosinteza Big Bang (producția de nuclee non-hidrogen în primele etape ale univers).

Materie întunecată și energie întunecată

Oamenii de știință studiază aceste caracteristici ale universului pentru a-și determina soarta, dacă va continua să se extindă sau la un moment dat să se prăbușească în sine. Pe măsură ce universul continuă să se extindă, oamenii de știință credeau că forțele gravitaționale oferă obiectelor o forță atractivă între ele pentru a încetini expansiunea.

Dar în 1998, observațiile Telescopului Spațial Hubble ale supernovelor îndepărtate au arătat că universul a fost extinderea universurilor a crescut în timp. Deși oamenii de știință nu și-au dat seama ce anume a provocat accelerația, această accelerare a expansiunii i-a determinat pe oamenii de știință să teoretizeze că energia întunecată, denumirea acestui fenomen necunoscut, ar fi contabil pentru acest lucru.

Rămân multe mistere despre masă în univers și ele reprezintă cea mai mare parte a masei universurilor. Aproximativ 70% din energia de masă din univers provine din energia întunecată și aproximativ 25% din materia întunecată. Doar aproximativ 5% provine din materie obișnuită. Aceste imagini detaliate ale diferitelor tipuri de mase din univers arată cât de variată poate fi masa în diferite puncte științifice.

Forța flotantă și gravitația specifică

Forța gravitațională a unui obiect din apă și forta flotanta care îl menține în sus determină dacă un obiect plutește sau se scufundă. Dacă obiectele sau forța flotantă sau densitatea sunt mai mari decât cea a lichidului, aceasta plutește și, dacă nu, se scufundă.

Densitatea oțelului este mult mai mare decât densitatea apei, dar modelată corespunzător, densitatea poate fi redusă cu spații de aer, creând nave de oțel. Densitatea apei fiind mai mare decât densitatea gheții explică și de ce gheața plutește în apă.

Gravitație specifică este densitatea unei substanțe împărțită la densitatea substanțelor de referință. Această referință este fie aer fără apă pentru gaze sau apă dulce pentru lichide și solide.