Hvordan er densitet, masse og volumen relateret?

Indhold

• Forholdet mellem masse, densitet og volumen
• Tips
• Målevolumen
• Forholdet mellem tryk, volumen og temperatur
• Betydningen af ​​masse
• Universets masse og densitet
• Dark Matter og Dark Energy
• Kraftig kraft og specifik tyngdekraft

Forholdet mellem masse, densitet og volumen

Massefylde beskriver forholdet mellem masse og volumen af ​​et objekt eller et stof. Masse måler et materiales modstand til at accelerere, når en kraft virker på det. I henhold til Newtons anden bevægelseslov (F = ma), er nettokraften, der virker på et objekt, lig med produktet af dets massetidens acceleration.

Denne formelle definition af masse giver dig mulighed for at placere den i andre ulemper såsom beregning af energi, momentum, centripetal kraft og tyngdekraft. Da tyngdekraften er næsten den samme over jordens overflade, bliver vægten en god indikator på masse. Forøgelse og reduktion af den målte mængde materiale øger og mindsker stoffets masse.

Tips

Der er en klar sammenhæng mellem masse, densitet og volumen. I modsætning til masse og volumen øger eller mindsker ikke forøgelse af mængden af ​​målte materiale ikke densiteten. Med andre ord vil forøgelse af mængden af ​​ferskvand fra 10 gram til 100 gram også ændre volumen fra 10 ml til 100 ml, men densiteten forbliver 1 gram pr. Ml (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Dette gør densitet til en nyttig egenskab ved identificering af mange stoffer. Da volumen imidlertid afviger med ændringer i temperatur og tryk, kan densiteten også ændre sig med temperatur og tryk.

Målevolumen

For en given masse og bind, hvor meget fysisk rum et materiale optager af et objekt eller stof, densiteten forbliver konstant ved en given temperatur og tryk. Ligningen for dette forhold er ρ = m / V hvori ρ (rho) er densitet, m er masse og V er volumen, hvilket gør densitetsenheden kg / m³. Gensidig densitet (1/ρ) er kendt som specifik lydstyrke, målt i m³ / kg.

Volumen beskriver hvor meget plads et stof optager og gives i liter (SI) eller gallon (engelsk). Stoffets volumen bestemmes af, hvor meget materiale der er til stede, og hvor tæt materialets partikler pakkes sammen.

Som et resultat kan temperatur og tryk i høj grad påvirke volumen af ​​et stof, især gasser. Ligesom med masse øger og reducerer mængden af ​​materiale også stofets volumen.

Forholdet mellem tryk, volumen og temperatur

For gasser er volumen altid lig med den beholder, som gassen er indeni. Dette betyder, at du for gasser kan forbinde volumen til temperatur, tryk og densitet ved hjælp af den ideelle gaslov PV = nRT hvori P er tryk i atm (atmosfæriske enheder), V er volumen i m³ (meter kubik), n er antallet af mol af gassen, R er den universelle gaskonstant (R = 8.314 J / (mol x K)) og T er temperaturen på gassen i Kelvin.

••• Syed Hussain Ather

Yderligere tre love beskriver forholdet mellem volumen, tryk og temperatur, når de ændrer sig, når alle andre mængder holdes konstant. Ligningerne er P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ og V₁/ T₁ = V₂/ T₂ kendt som henholdsvis Boyles Law, Gay-Lussacs Law og Charless Law.

I hver lov beskriver de venstre variabler volumen, tryk og temperatur på et første tidspunkt, mens de højre variabler beskriver dem på et andet senere tidspunkt. Temperaturen er konstant for Boyles Law, volumen er konstant for Gay-Lussacs Law og trykket er konstant for Charless Law.

Disse tre love følger de samme principper for den ideelle gaslov, men beskriver ændringer i ulemper ved enten temperatur, tryk eller volumen, der holdes konstant.

Betydningen af ​​masse

Selvom folk generelt bruger masse til at henvise til hvor meget af et stof der er, eller hvor tungt et stof er, betyder de forskellige måder, mennesker refererer til masser af forskellige videnskabelige fænomener, at masse har brug for en mere ensartet definition, der omfatter alle dens anvendelser.

Forskere taler typisk om subatomære partikler, såsom elektroner, bosoner eller fotoner, som at have en meget lille mængde masse. Men masserne af disse partikler er faktisk bare energi. Mens massen af ​​protoner og neutroner opbevares i gluoner (det materiale, der holder protoner og neutroner sammen), er massen af ​​en elektron meget mere ubetydelig, da elektroner er ca. 2.000 gange lettere end protoner og neutroner.

Gluoner tegner sig for den stærke atomkraft, en af ​​de fire grundlæggende kræfter i universet sammen med elektromagnetisk kraft, tyngdekraft og den svage atomkraft, idet neutroner og protoner er bundet sammen.

Universets masse og densitet

Selvom størrelsen på hele universet ikke er nøjagtigt kendt, har det observerbare univers, sagen i universet, som forskere har studeret, en masse på ca. 2 x 10⁵⁵ g, cirka 25 milliarder galakser på størrelse med Mælkevejen. Dette spænder over 14 milliarder lysår inklusive mørkt stof, stof, som forskere ikke er helt sikre på, hvad det er lavet af og lysstof, hvad der står for stjerner og galakser. Universets densitet er ca. 3 x 10^-30 g / cm³.

Forskere kommer med disse estimater ved at observere ændringer i den kosmiske mikrobølgebakgrund (artefakter af elektromagnetisk stråling fra primitive stadier i universet), superklynger (klynger af galakser) og Big Bang-nukleosyntesen (produktion af ikke-brintkerner i de tidlige stadier af univers).

Dark Matter og Dark Energy

Forskere studerer disse træk ved universet for at bestemme dets skæbne, uanset om det vil fortsætte med at udvide sig eller på et tidspunkt kollaps i sig selv. Idet universet fortsætter med at udvide, plejede forskere at tro, at gravitationskræfter giver objekter en attraktiv kraft mellem hinanden for at bremse ekspansionen.

Men i 1998 viste Hubble-rumteleskopets observationer af fjerne supernovaer, at universet var universernes udvidelse er steget over tid. Selvom forskere ikke havde fundet ud af, hvad der præcist forårsagede accelerationen, førte denne ekspansionsacceleration forskere til at teoretisere, at mørk energi, navnet på dette ukendte fænomen, ville redegøre for dette.

Der er stadig mange mysterier om masse i universet, og de tegner sig for de fleste af universernes masse. Cirka 70% af masseenergien i universet stammer fra mørk energi og ca. 25% fra mørk stof. Kun ca. 5% stammer fra almindelig stof. Disse detaljerede billeder af forskellige typer masser i universet viser, hvor varieret masse kan være i forskellige videnskabelige ulemper.

Kraftig kraft og specifik tyngdekraft

En genstands tyngdekraft i vand og flydende kraft der holder det opad bestemme, om et objekt flyder eller synker. Hvis genstandsdrivkraften eller densiteten er større end væsken, flyder den, og hvis ikke, synker den.

Stålets tæthed er meget højere end vandtætheden, men formet på passende måde, kan densiteten reduceres med luftrum, hvilket skaber stålskibe. Vandtætheden, der er større end densiteten af ​​is, forklarer også, hvorfor is flyder i vand.

Specifik tyngdekraft er densitet for et stof divideret med referencestoffets densitet. Denne reference er enten luft uden vand til gasser eller ferskvand til væsker og faste stoffer.