Περιεχόμενο
- Σχέση μεταξύ μάζας, πυκνότητας και όγκου
- Συμβουλές
- Μέτρηση έντασης ήχου
- Σχέση μεταξύ πίεσης, έντασης και θερμοκρασίας
- Η έννοια της μάζας
- Μάζα και Πυκνότητα του Σύμπαντος
- Σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια
- Ισχυρή δύναμη και ειδική βαρύτητα
Σχέση μεταξύ μάζας, πυκνότητας και όγκου
Πυκνότητα περιγράφει την αναλογία μάζας προς όγκο ενός αντικειμένου ή μιας ουσίας. Μάζα μετρά την αντίσταση ενός υλικού για επιτάχυνση όταν μια δύναμη ασκεί επάνω του. Σύμφωνα με τον Newton δεύτερο νόμο κίνησης (F = ma), η καθαρή δύναμη που ενεργεί επί ενός αντικειμένου ισούται με το προϊόν της επιτάχυνσης της μάζας του.
Αυτός ο τυπικός ορισμός της μάζας σας επιτρέπει να το βάλετε σε άλλα μειονεκτήματα όπως ο υπολογισμός της ενέργειας, της ορμής, της κεντρομόλου δύναμης και της βαρυτικής δύναμης. Δεδομένου ότι η βαρύτητα είναι σχεδόν η ίδια πάνω από την επιφάνεια της Γης, το βάρος γίνεται ένας καλός δείκτης μάζας. Η αύξηση και η μείωση της ποσότητας του μετρηθέντος υλικού αυξάνει και μειώνει τη μάζα της ουσίας.
Συμβουλές
Υπάρχει σαφής σχέση μεταξύ μάζας, πυκνότητας και όγκου. Σε αντίθεση με τη μάζα και τον όγκο, η αύξηση της ποσότητας του υλικού που μετράται δεν αυξάνει ή μειώνει την πυκνότητα. Με άλλα λόγια, η αύξηση της ποσότητας γλυκού νερού από 10 γραμμάρια σε 100 γραμμάρια θα αλλάξει επίσης τον όγκο από 10 χιλιοστόλιτρα σε 100 χιλιοστόλιτρα αλλά η πυκνότητα παραμένει 1 γραμμάριο ανά χιλιοστόλιτρο (100 g ÷ 100 mL = 1 g / mL).
Αυτό καθιστά την πυκνότητα μια χρήσιμη ιδιότητα για τον εντοπισμό πολλών ουσιών. Ωστόσο, καθώς ο όγκος αποκλίνει με μεταβολές της θερμοκρασίας και της πίεσης, η πυκνότητα μπορεί επίσης να αλλάξει με τη θερμοκρασία και την πίεση.
Μέτρηση έντασης ήχου
Για μια δεδομένη μάζα και Ενταση ΗΧΟΥ, πόσο φυσικό χώρο καταλαμβάνει ένα υλικό, ενός αντικειμένου ή μιας ουσίας, η πυκνότητα παραμένει σταθερή σε μια δεδομένη θερμοκρασία και πίεση. Η εξίσωση για αυτή τη σχέση είναι ρ = m / V στο οποίο ρ (rho) είναι πυκνότητα, Μ είναι μάζα και V είναι ο όγκος, κάνοντας τη μονάδα πυκνότητας kg / m3. Η αμοιβαία πυκνότητα (1/ρ) είναι γνωστή ως συγκεκριμένη ένταση, μετρούμενη σε m3 /κιλό.
Ο τόμος περιγράφει πόσο χώρο καταλαμβάνει μια ουσία και δίδεται σε λίτρα (SI) ή γαλόνια (Αγγλικά). Ο όγκος μιας ουσίας καθορίζεται από το πόσο υλικό υπάρχει και πόσο στενά τα σωματίδια του υλικού είναι συσκευασμένα μεταξύ τους.
Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία και η πίεση μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τον όγκο μιας ουσίας, ειδικά αερίων. Όπως και με τη μάζα, η αύξηση και η μείωση της ποσότητας υλικού αυξάνει και μειώνει τον όγκο της ουσίας.
Σχέση μεταξύ πίεσης, έντασης και θερμοκρασίας
Για τα αέρια, ο όγκος είναι πάντα ίσος με το δοχείο στο οποίο βρίσκεται το αέριο. Αυτό σημαίνει ότι, για τα αέρια, μπορείτε να συσχετίσετε τον όγκο με τη θερμοκρασία, την πίεση και την πυκνότητα χρησιμοποιώντας τον ιδανικό νόμο για το αέριο PV = nRT στο οποίο Π είναι η πίεση σε atm (ατμοσφαιρικές μονάδες), V είναι η ένταση σε m3 (μετρητές σε κύβους), n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων του αερίου, R είναι η γενική σταθερά αερίου (R = 8,314 J / (mol x Κ)) και Τ είναι η θερμοκρασία του αερίου σε Kelvin.
••• Syed Hussain AtherΤρεις ακόμη νόμοι περιγράφουν τις σχέσεις μεταξύ όγκου, πίεσης και θερμοκρασίας καθώς αλλάζουν όταν όλες οι άλλες ποσότητες διατηρούνται σταθερές. Οι εξισώσεις είναι Π1V1 = Ρ2V2, Π1/ Τ1 = Ρ2/ Τ2 και V1/ Τ1 = V2/ Τ2 γνωστό ως νόμος Boyles, νόμος Gay-Lussacs και Charless Law, αντίστοιχα.
Σε κάθε νόμο, οι μεταβλητές στην αριστερή πλευρά περιγράφουν τον όγκο, την πίεση και τη θερμοκρασία σε ένα αρχικό χρονικό σημείο, ενώ οι δεξιές μεταβλητές τις περιγράφουν σε άλλο μεταγενέστερο χρονικό σημείο. Η θερμοκρασία είναι σταθερή για τον νόμο Boyles, ο όγκος είναι σταθερός για το νόμο Gay-Lussacs και η πίεση είναι σταθερή για τον Charless Law.
Αυτοί οι τρεις νόμοι ακολουθούν τις ίδιες αρχές του ιδανικού νόμου για το φυσικό αέριο, αλλά περιγράφουν τις μεταβολές των μειονεκτημάτων της θερμοκρασίας, της πίεσης ή του όγκου που διατηρούνται σταθερές.
Η έννοια της μάζας
Αν και οι άνθρωποι γενικά χρησιμοποιούν μάζα για να αναφέρουν πόση ουσία υπάρχει ή πόσο βαριά είναι μια ουσία, οι διάφοροι τρόποι που ο άνθρωπος αναφέρεται σε μάζες διαφορετικών επιστημονικών φαινομένων σημαίνει ότι η μάζα χρειάζεται έναν πιο ενοποιημένο ορισμό ο οποίος να καλύπτει όλες τις χρήσεις του.
Οι επιστήμονες συνήθως μιλούν για υποατομικά σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια, μποζόνια ή φωτόνια, που έχουν πολύ μικρή μάζα. Αλλά οι μάζες αυτών των σωματιδίων είναι πραγματικά ενέργεια. Ενώ η μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων αποθηκεύεται σε γλουτόνες (το υλικό που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί), η μάζα ενός ηλεκτρονίου είναι πολύ πιο αμελητέα δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι περίπου 2.000 φορές ελαφρύτερα από τα πρωτόνια και τα νετρόνια.
Τα γλουόνια αντιπροσωπεύουν την ισχυρή πυρηνική δύναμη, μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος παράλληλα με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, την βαρυτική δύναμη και την αδύναμη πυρηνική δύναμη, διατηρώντας μαζί τα νετρόνια και τα πρωτόνια.
Μάζα και Πυκνότητα του Σύμπαντος
Αν και το μέγεθος ολόκληρου του σύμπαντος δεν είναι ακριβώς γνωστό, το παρατηρούμενο σύμπαν, το θέμα στο σύμπαν που έχουν μελετήσει οι επιστήμονες, έχει μάζα περίπου 2 x 1055 g, περίπου 25 δισεκατομμύρια γαλαξίες μεγέθους του Γαλαξία. Αυτό εκτείνεται σε 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης, πράγμα που οι επιστήμονες δεν είναι απόλυτα σίγουροι για το τι φτιαγμένο και φωτεινή ύλη, τι αντιπροσωπεύει τα αστέρια και τους γαλαξίες. Η πυκνότητα συμπάντων είναι περίπου 3 x 10-30 g / cm3.
Οι επιστήμονες καταλήγουν σε αυτές τις εκτιμήσεις παρατηρώντας αλλαγές στο φόντο των κοσμικών μικροκυμάτων (αντικείμενα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από πρωτόγονα στάδια του σύμπαντος), υπερκλείστες (συστάδες γαλαξιών) και νουκλεοσύνθεση Big Bang (παραγωγή πυρήνων μη υδρογόνου κατά τα πρώτα στάδια της σύμπαν).
Σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια
Οι επιστήμονες μελετούν αυτά τα χαρακτηριστικά του σύμπαντος για να καθορίσουν τη μοίρα του, αν θα συνεχίσει να επεκτείνεται ή σε κάποια στιγμή να καταρρεύσει από μόνο του. Καθώς το σύμπαν συνεχίζει να αναπτύσσεται, οι επιστήμονες συνειδητοποιούσαν ότι οι βαρυτικές δυνάμεις δίνουν στα αντικείμενα μια ελκυστική δύναμη μεταξύ τους για να επιβραδύνουν την επέκταση.
Αλλά το 1998, οι παρατηρήσεις διαστημικού τηλεσκοπίου του Hubble από μακρινές υπερκαινοφανείς έδειξαν ότι το σύμπαν ήταν η επέκταση των κόσμων αυξήθηκε με την πάροδο του χρόνου. Αν και οι επιστήμονες δεν είχαν καταλάβει τι ακριβώς προκάλεσε την επιτάχυνση, αυτή η επιτάχυνση της επέκτασης οδήγησε τους επιστήμονες να θεωρήσουν ότι η σκοτεινή ενέργεια, το όνομα για αυτά τα άγνωστα φαινόμενα, θα το αντιληφθεί αυτό.
Παραμένουν πολλά μυστήρια σχετικά με τη μάζα στο σύμπαν και αντιπροσωπεύουν τα περισσότερα από τα μάζα των κόσμων. Περίπου το 70% της μαζικής ενέργειας στο σύμπαν προέρχεται από σκοτεινή ενέργεια και περίπου 25% από τη σκοτεινή ύλη. Μόνο περίπου το 5% προέρχεται από συνηθισμένη ύλη. Αυτές οι λεπτομερείς εικόνες διαφόρων τύπων μαζών στο σύμπαν δείχνουν πόσο ποικίλη μάζα μπορεί να είναι σε διαφορετικά επιστημονικά μειονεκτήματα.
Ισχυρή δύναμη και ειδική βαρύτητα
Η βαρυτική δύναμη ενός αντικειμένου στο νερό και το δυναμική δύναμη που το διατηρεί προς τα πάνω καθορίζει εάν ένα αντικείμενο επιπλέει ή καταβυθίζεται. Εάν η δύναμη ή η πυκνότητα των αντικειμένων είναι μεγαλύτερη από αυτή του υγρού, επιπλέει και, αν όχι, βυθίζεται.
Η πυκνότητα του χάλυβα είναι πολύ υψηλότερη από την πυκνότητα του νερού αλλά διαμορφώνεται κατάλληλα, η πυκνότητα μπορεί να μειωθεί με χώρους αέρα, δημιουργώντας χαλύβδινα πλοία. Η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του πάγου εξηγεί επίσης γιατί ο πάγος επιπλέει στο νερό.
Ειδικό βάρος είναι η πυκνότητα μιας ουσίας που διαιρείται με την πυκνότητα των ουσιών αναφοράς. Αυτή η αναφορά είναι είτε αέρας χωρίς νερό για αέρια είτε για γλυκό νερό για υγρά και στερεά.