เนื้อหา
- ความสัมพันธ์ระหว่างมวลความหนาแน่นและปริมาณ
- เคล็ดลับ
- ปริมาณการวัด
- ความสัมพันธ์ระหว่างความดันปริมาตรและอุณหภูมิ
- ความหมายของมวล
- มวลและความหนาแน่นของจักรวาล
- สสารมืดและพลังงานมืด
- แรงลอยตัวและความโน้มถ่วงจำเพาะ
ความสัมพันธ์ระหว่างมวลความหนาแน่นและปริมาณ
ความหนาแน่น อธิบายอัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรของวัตถุหรือสาร มวล วัดความต้านทานของวัสดุเพื่อเร่งความเร็วเมื่อแรงกระทำต่อวัสดุ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน (F = ma) แรงสุทธิที่กระทำกับวัตถุเท่ากับผลคูณของความเร่งคูณมวล
คำจำกัดความที่เป็นทางการของมวลช่วยให้คุณใส่มันในข้อเสียอื่น ๆ เช่นการคำนวณพลังงานโมเมนตัมแรงสู่ศูนย์กลางและแรงโน้มถ่วง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงใกล้เคียงกับพื้นผิวโลกมากน้ำหนักจึงกลายเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีของมวล การเพิ่มและลดปริมาณของวัสดุที่วัดจะเพิ่มและลดมวลของสาร
เคล็ดลับ
มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างมวลความหนาแน่นและปริมาณ ซึ่งแตกต่างจากมวลและปริมาตรการเพิ่มปริมาณวัสดุที่วัดไม่ได้เพิ่มหรือลดความหนาแน่น กล่าวอีกนัยหนึ่งการเพิ่มปริมาณน้ำจืดจาก 10 กรัมเป็น 100 กรัมจะเปลี่ยนปริมาตรจาก 10 มิลลิลิตรเป็น 100 มิลลิลิตร แต่ความหนาแน่นยังคงอยู่ 1 กรัมต่อมิลลิลิตร (100 กรัม÷ 100 mL = 1 g / mL)
สิ่งนี้ทำให้ความหนาแน่นเป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์ในการระบุสารหลายชนิด อย่างไรก็ตามเนื่องจากปริมาตรเบี่ยงเบนกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันความหนาแน่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิและความดัน
ปริมาณการวัด
สำหรับมวลที่กำหนดและ ปริมาณ ความหนาแน่นของวัสดุยังคงอยู่ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด สมการสำหรับความสัมพันธ์นี้คือ ρ = m / V ซึ่งใน ρ (rho) คือความหนาแน่น ม. คือมวลและ V คือปริมาตรทำให้หน่วยความหนาแน่น kg / m3. ความหนาแน่นซึ่งกันและกัน (1/ρ) เป็นที่รู้จักกันในนาม ปริมาณที่เฉพาะเจาะจงวัดเป็น m3 /กิโลกรัม.
ปริมาตรอธิบายว่ามีสารอยู่ในพื้นที่เท่าใดและมีหน่วยเป็นลิตร (SI) หรือแกลลอน (อังกฤษ) ปริมาตรของสารนั้นพิจารณาจากปริมาณวัสดุที่มีอยู่และปริมาณอนุภาคของวัสดุที่ประกอบเข้าด้วยกันอย่างใกล้ชิด
เป็นผลให้อุณหภูมิและความดันสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อปริมาณของสารโดยเฉพาะก๊าซ เช่นเดียวกับมวลการเพิ่มและลดปริมาณของวัสดุก็เพิ่มขึ้นและลดปริมาณของสาร
ความสัมพันธ์ระหว่างความดันปริมาตรและอุณหภูมิ
สำหรับก๊าซนั้นปริมาตรเท่ากับภาชนะที่บรรจุก๊าซอยู่เสมอ ซึ่งหมายความว่าสำหรับก๊าซคุณสามารถเชื่อมโยงปริมาตรกับอุณหภูมิความดันและความหนาแน่นโดยใช้กฎของก๊าซในอุดมคติ PV = nRT ซึ่งใน P คือความดันเป็น atm (หน่วยบรรยากาศ) V คือปริมาตรเป็น m3 (คีบเมตร) n คือจำนวนโมลของก๊าซ R คือค่าคงที่ก๊าซสากล (R = 8.314 J / (mol x K)) และ T คืออุณหภูมิของก๊าซในเคลวิน
••• Syed Hussain Atherกฎหมายอีกสามข้ออธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความดันและอุณหภูมิเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อปริมาณอื่นทั้งหมดคงที่ สมการคือ P1V1 = P2V2, P1/ T1 = P2/ T2 และ V1/ T1 = V2/ T2 รู้จักกันในนาม Boyles Law, Gay-Lussacs Law และ Charless Law ตามลำดับ
ในแต่ละกฎหมายตัวแปรด้านซ้ายจะอธิบายถึงปริมาณความดันและอุณหภูมิที่จุดเริ่มต้นในเวลาในขณะที่ตัวแปรทางด้านขวาอธิบายถึงพวกเขาที่จุดเวลาอื่นในภายหลัง อุณหภูมิคงที่สำหรับกฎหมาย Boyles ปริมาตรคงที่สำหรับกฎ Gay-Lussacs และความดันคงที่สำหรับ Charless Law
กฎหมายทั้งสามนี้ปฏิบัติตามหลักการเดียวกันของกฎหมายก๊าซอุดมคติ แต่อธิบายการเปลี่ยนแปลงในข้อเสียของอุณหภูมิความดันหรือปริมาตรที่คงที่
ความหมายของมวล
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วผู้คนจะใช้มวลเพื่ออ้างถึงจำนวนของสารที่มีอยู่หรือสารที่มีน้ำหนักมาก แต่วิธีการต่าง ๆ ที่ผู้คนอ้างถึงมวลของปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันหมายความว่ามวลต้องการคำจำกัดความที่เป็นเอกภาพมากขึ้น
นักวิทยาศาสตร์มักพูดเกี่ยวกับอนุภาคของอะตอมเช่นอิเล็กตรอนโบซอนหรือโฟตอนซึ่งมีมวลน้อยมาก แต่มวลของอนุภาคเหล่านี้เป็นเพียงพลังงาน ในขณะที่มวลของโปรตอนและนิวตรอนถูกเก็บไว้ในกลูออน (วัสดุที่เก็บโปรตอนและนิวตรอนไว้ด้วยกัน) มวลของอิเล็กตรอนมีความสำคัญน้อยกว่ามากเนื่องจากอิเล็กตรอนเบากว่าโปรตอนและนิวตรอนประมาณ 2,000 เท่า
บัญชี Gluons สำหรับแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งซึ่งเป็นหนึ่งในสี่กองกำลังพื้นฐานของจักรวาลควบคู่ไปกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าแรงโน้มถ่วงและแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอในการรักษานิวตรอนและโปรตอนรวมกัน
มวลและความหนาแน่นของจักรวาล
แม้ว่าขนาดของจักรวาลทั้งหมดจะไม่เป็นที่รู้จักแน่ชัด แต่เอกภพที่สังเกตได้ แต่เป็นเรื่องของเอกภพที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษามีมวลประมาณ 2 x 1055 g ขนาดกาแล็กซีประมาณ 25 พันล้านเท่าทางช้างเผือก สิ่งนี้ครอบคลุมช่วงระยะเวลา 14 พันล้านปีแสงรวมถึงสสารมืดสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถตรวจสอบได้อย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับสิ่งที่มันสร้างขึ้นและสสารที่ส่องสว่าง ความหนาแน่นของจักรวาลอยู่ที่ประมาณ 3 x 10-30 กรัม / ซม.3.
นักวิทยาศาสตร์เกิดการประมาณนี้โดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงในพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (สิ่งประดิษฐ์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากยุคดั้งเดิมของจักรวาล), ซูเปอร์คลัสเตอร์ (กระจุกกาแลคซี) และนิวบิ๊กแบงสังเคราะห์ (การผลิตนิวเคลียสที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน จักรวาล).
สสารมืดและพลังงานมืด
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาคุณลักษณะเหล่านี้ของเอกภพเพื่อกำหนดชะตากรรมของมันไม่ว่ามันจะยังคงขยายตัวหรือยุบตัวในบางจุด ในขณะที่เอกภพยังคงขยายตัวนักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่าแรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุมีแรงดึงดูดระหว่างกันเพื่อชะลอการขยายตัว
แต่ในปี 1998 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้สำรวจซุปเปอร์โนวาไกลโพ้นพบว่าเอกภพนั้นมีการขยายตัวของเอกภพเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะไม่ทราบว่าอะไรเป็นสาเหตุของการเร่งความเร็ว แต่การเร่งความเร็วในการขยายตัวนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งทฤษฎีพลังงานมืดที่ชื่อปรากฏการณ์ประหลาดที่ไม่รู้จักนี้
ยังมีความลึกลับมากมายเกี่ยวกับมวลในเอกภพและพวกมันก็อธิบายถึงมวลของจักรวาลส่วนใหญ่ ประมาณ 70% ของพลังงานมวลในเอกภพมาจากพลังงานมืดและประมาณ 25% จากสสารมืด ประมาณ 5% มาจากเรื่องธรรมดา ภาพที่มีรายละเอียดของมวลชนประเภทต่าง ๆ ในจักรวาลแสดงให้เห็นว่ามวลที่หลากหลายสามารถอยู่ในข้อเสียทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันได้อย่างไร
แรงลอยตัวและความโน้มถ่วงจำเพาะ
แรงโน้มถ่วงของวัตถุในน้ำและ แรงลอยตัว ที่ทำให้มันขึ้นด้านบนตรวจสอบว่าวัตถุลอยหรืออ่าง หากวัตถุมีแรงลอยตัวหรือความหนาแน่นมากกว่าของเหลวมันจะลอยและถ้าไม่มันจะจม
ความหนาแน่นของเหล็กสูงกว่าความหนาแน่นของน้ำมาก แต่รูปร่างที่เหมาะสมความหนาแน่นอาจลดลงด้วยช่องว่างอากาศสร้างเรือเหล็ก ความหนาแน่นของน้ำมากกว่าความหนาแน่นของน้ำแข็งก็อธิบายได้ว่าทำไมน้ำแข็งถึงลอยอยู่ในน้ำ
แรงดึงดูดเฉพาะ คือความหนาแน่นของสารหารด้วยความหนาแน่นของสารอ้างอิง การอ้างอิงนี้เป็นอากาศที่ไม่มีน้ำสำหรับก๊าซหรือน้ำจืดสำหรับของเหลวและของแข็ง