المحتوى
- العلاقة بين الكتلة والكثافة والحجم
- نصائح
- قياس حجم
- العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة
- معنى القداس
- كتلة وكثافة الكون
- المادة المظلمة والطاقة المظلمة
- قوة الطفو والجاذبية النوعية
العلاقة بين الكتلة والكثافة والحجم
كثافة يصف نسبة الكتلة إلى حجم الجسم أو المادة. كتلة يقيس مقاومة المادة لتسريع عندما تعمل قوة عليها. وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة (F = أماه) ، القوة الصافية التي تعمل على كائن تساوي ناتج تسارع أوقات الكتلة.
يتيح لك هذا التعريف الرسمي للكتلة وضعه في سلبيات أخرى مثل حساب الطاقة والزخم وقوة الجاذبية وقوة الجاذبية. منذ الجاذبية هي نفسها تقريبا على سطح الأرض ، يصبح الوزن مؤشرا جيدا للكتلة. زيادة وتقليل كمية المواد المقاسة تزيد وتقلل من كتلة المادة.
نصائح
هناك علاقة واضحة بين الكتلة والكثافة والحجم. على عكس الكتلة والحجم ، فإن زيادة كمية المواد المقاسة لا تزيد أو تنقص الكثافة. وبعبارة أخرى ، فإن زيادة كمية المياه العذبة من 10 غرامات إلى 100 غرام سيؤدي أيضًا إلى تغيير الحجم من 10 مليلتر إلى 100 مليلتر ولكن تظل الكثافة 1 غرام لكل مليلتر (100 جم ÷ 100 مل = 1 جم / مل).
هذا يجعل الكثافة خاصية مفيدة في تحديد العديد من المواد. ومع ذلك ، نظرًا لأن الحجم ينحرف مع التغيرات في درجة الحرارة والضغط ، يمكن أن تتغير الكثافة أيضًا مع درجة الحرارة والضغط.
قياس حجم
لكتلة معينة و الصوت، مقدار المساحة المادية التي تشغلها المادة ، من جسم ما أو مادة ما ، تظل الكثافة ثابتة عند درجة حرارة وضغط معينين. المعادلة لهذه العلاقة هي ρ = m / V بحيث ρ (روه) هي الكثافة ، م هي الكتلة و الخامس هو الحجم ، مما يجعل وحدة الكثافة كجم / م3. متبادل الكثافة (1/ρ) يعرف باسم حجم معين، تقاس م3 /كلغ.
يصف المجلد مقدار المساحة التي تشغلها المادة ويعطى بالتر (SI) أو غالون (الإنجليزية). يتم تحديد حجم المادة من خلال مقدار المواد الموجودة ومدى ارتباط جزيئات المادة ببعضها.
نتيجة لذلك ، يمكن أن تؤثر درجة الحرارة والضغط بشكل كبير على حجم المادة ، وخاصة الغازات. كما هو الحال مع الكتلة ، فإن زيادة وخفض كمية المواد تزيد أيضًا وتقلل من حجم المادة.
العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة
بالنسبة للغازات ، فإن الحجم يساوي دائمًا الحاوية التي يوجد بها الغاز. هذا يعني أنه بالنسبة للغازات ، يمكنك ربط مستوى الصوت بالحرارة والضغط والكثافة باستخدام قانون الغاز المثالي PV = nRT بحيث P هو الضغط في أجهزة الصراف الآلي (وحدات الغلاف الجوي) ، الخامس هو حجم في م3 (متر مكعب) ن هو عدد مولات الغاز ، R هو ثابت الغاز العالمي (R = 8.314 J / (mol x K)) و تي هي درجة حرارة الغاز في كلفن.
••• سيد حسين آذرهناك ثلاثة قوانين أخرى تصف العلاقات بين الحجم والضغط ودرجة الحرارة أثناء تغيرها عندما تظل جميع الكميات الأخرى ثابتة. المعادلات هي P1الخامس1 = ف2الخامس2, P1/ T1 = ف2/ T2 و الخامس1/ T1 = الخامس2/ T2 المعروف باسم قانون بويلز ، قانون المثليين وقانون تشارليس ، على التوالي.
في كل قانون ، تصف متغيرات اليد اليسرى الحجم والضغط ودرجة الحرارة في نقطة زمنية أولية بينما تصفها متغيرات اليد اليمنى في نقطة زمنية أخرى لاحقة. درجة الحرارة ثابتة لقانون Boyles ، والحجم ثابت لقانون Gay-Lussacs ، والضغط ثابت لقانون Charless.
تتبع هذه القوانين الثلاثة نفس مبادئ قانون الغاز المثالي ، ولكنها تصف التغييرات في سلبيات إما درجة الحرارة أو الضغط أو الحجم الثابت.
معنى القداس
على الرغم من أن الناس يستخدمون الكتلة عمومًا للإشارة إلى مقدار المادة الموجودة أو مدى ثقلها ، فإن الطرق المختلفة التي يشير بها الناس إلى كتل الظواهر العلمية المختلفة تعني أن الكتلة تحتاج إلى تعريف موحد يشمل جميع استخداماتها.
يتحدث العلماء عادة عن الجسيمات دون الذرية ، مثل الإلكترونات أو البوزونات أو الفوتونات ، حيث تحتوي على كمية صغيرة جدًا من الكتلة. لكن كتل هذه الجسيمات هي في الواقع مجرد طاقة. بينما يتم تخزين كتلة البروتونات والنيوترونات في الغلونات (المادة التي تحافظ على البروتونات والنيوترونات معًا) ، فإن كتلة الإلكترون أقل أهمية نظرًا لأن الإلكترونات أخف بنحو 2000 مرة من البروتونات والنيوترونات.
تمثل الغلونات القوة النووية القوية ، وهي واحدة من القوى الأساسية الأربع للكون إلى جانب القوة الكهرومغناطيسية ، والقوة الجاذبية والقوة النووية الضعيفة ، في الحفاظ على النيوترونات والبروتونات مرتبطة ببعضها البعض.
كتلة وكثافة الكون
على الرغم من أن حجم الكون بأكمله غير معروف تمامًا ، إلا أن الكون الذي يمكن ملاحظته ، المادة الموجودة في الكون التي درسها العلماء ، تبلغ كتلتها حوالي 2 × 1055 ز ، حوالي 25 مليار مجرة بحجم درب التبانة. يمتد هذا إلى 14 مليار سنة ضوئية بما في ذلك المادة المظلمة ، الأمر الذي يثير قلق العلماء تمامًا مما يتكون منه ومادة مضيئة ، وما الذي يمثل النجوم والمجرات. كثافة الأكوان حوالي 3 × 10-30 جم / سم3.
لقد توصل العلماء إلى هذه التقديرات من خلال مراقبة التغيرات في الخلفية الكونية للموجات الصغرية (قطع أثرية من الإشعاع الكهرومغناطيسي من المراحل البدائية من الكون) ، والمجموعات الفائقة (مجموعات من المجرات) وتخليق نوى الانفجار الكبير (إنتاج نوى غير هيدروجينية خلال المراحل المبكرة من كون).
المادة المظلمة والطاقة المظلمة
يدرس العلماء ملامح الكون هذه لتحديد مصيره ، سواء كان سيستمر في التوسع أو في مرحلة ما الانهيار في حد ذاته. وبينما يستمر الكون في التوسع ، اعتاد العلماء على التفكير في أن قوى الجاذبية تعطي الأجسام قوة جذابة بين بعضها البعض لإبطاء التمدد.
لكن في عام 1998 ، أظهرت مشاهدات تلسكوب هابل الفضائي للقمر الأعظمي البعيد أن الكون كان توسع الأكوان قد زاد بمرور الوقت. على الرغم من أن العلماء لم يتوصلوا إلى معرفة سبب التسارع بالضبط ، فإن تسارع التوسيع هذا يدفع العلماء إلى وضع نظرية مفادها أن الطاقة المظلمة ، واسم هذه الظواهر غير المعروفة ، سوف تفسر ذلك.
لا يزال هناك العديد من الألغاز حول الكتلة في الكون ، وأنها تمثل معظم كتلة الأكوان. حوالي 70 ٪ من الطاقة الكلية في الكون تأتي من الطاقة المظلمة وحوالي 25 ٪ من المادة المظلمة. فقط حوالي 5 ٪ يأتي من المواد العادية. تظهر هذه الصور التفصيلية لأنواع مختلفة من الجماهير في الكون كيف يمكن أن تكون الكتلة المتنوعة في سلبيات علمية مختلفة.
قوة الطفو والجاذبية النوعية
قوة الجاذبية للكائن في الماء و قوة الطفو التي تبقيه للأعلى تحديد ما إذا كان كائن يطفو أو يغرق. إذا كانت الأجسام أو الكثافة الطافية أكبر من تلك الموجودة في السائل ، فإنها تطفو ، وإذا لم تكن كذلك ، فإنها تغرق.
تكون كثافة الصلب أعلى بكثير من كثافة الماء ، ولكن على شكل مناسب ، قد يتم تقليل الكثافة باستخدام المساحات الهوائية ، مما يؤدي إلى إنشاء سفن فولاذية. إن كثافة الماء أكبر من كثافة الجليد تفسر أيضًا لماذا يطفو الجليد في الماء.
جاذبية معينة هي كثافة مادة مقسومة على كثافة المواد المرجعية. هذا المرجع هو إما الهواء بدون ماء للغازات أو المياه العذبة للسوائل والمواد الصلبة.