Špecifická gravitácia

Joe Raedle/Getty Images

Špecifická hmotnosť látky je pomer jej hustota na špecifikovanú referenčnú látku. Tento pomer je čisté číslo, ktoré neobsahuje žiadne jednotky.

Ak je pomer špecifickej hmotnosti pre danú látku menší ako 1, znamená to, že materiál bude plávať v referenčnej látke. Keď je pomer špecifickej hmotnosti pre daný materiál väčší ako 1, znamená to, že materiál klesne v referenčnej látke.

Súvisí to s pojmom vztlak. Ľadovec pláva v oceáne (ako na obrázku), pretože jeho špecifická hmotnosť vo vzťahu k vode je menšia ako 1.

Tento jav stúpania vs. klesania je dôvodom, prečo sa používa termín „špecifická hmotnosť“, hoci samotná gravitácia v tomto procese nehrá žiadnu významnú úlohu. Dokonca v podstatne inom gravitačné pole , vzťahy hustoty by zostali nezmenené. Z tohto dôvodu by bolo oveľa lepšie použiť termín „relatívna hustota“ medzi dvoma látkami, ale z historických dôvodov sa výraz „špecifická hmotnosť“ uchytil.

Špecifická hmotnosť pre tekutiny

V prípade tekutín je referenčnou látkou zvyčajne voda s hustotou 1,00 x 10³kg/m³pri 4 stupňoch Celzia (najhustejšia teplota vody), používa sa na určenie, či kvapalina klesne alebo bude plávať vo vode. V domácich úlohách sa zvyčajne predpokladá, že ide o referenčnú látku pri práci s kvapalinami.

Špecifická hmotnosť pre plyny

Pre plyny je referenčnou látkou zvyčajne normálny vzduch pri izbovej teplote, ktorý má hustotu približne 1,20 kg/m³. V domácej úlohe, ak referenčná látka nie je špecifikovaná pre problém so špecifickou hmotnosťou, je zvyčajne bezpečné predpokladať, že ju používate ako referenčnú látku.

Rovnice pre špecifickú hmotnosť

Špecifická hmotnosť (SG) je pomer hustoty sledovanej látky ( r_i ) na hustotu referenčnej látky ( r_r ). ( Poznámka: grécky symbol rho, r , sa bežne používa na vyjadrenie hustoty.) Dá sa určiť pomocou nasledujúceho vzorca:

SG = r_i ÷ r_r = r_i / r_r

Teraz, keď vezmeme do úvahy, že hustota sa počíta z omša a objem cez rovnicu r = m / V , to znamená, že ak by ste zobrali dve látky rovnakého objemu, SG by sa dalo prepísať ako pomer ich jednotlivých hmotností:

SG = r_i / r_r

SG = m_i/V / m_r/V

SG = m_i / m_r

A od tej váhy In = mg , čo vedie k vzorcu napísanému ako pomer váh:

SG = m_i / m_r

SG = m_ig / m_rg

SG = In_i / In_r

Je dôležité si uvedomiť, že táto rovnica funguje iba s naším predchádzajúcim predpokladom, že objem dvoch látok je rovnaký, takže keď hovoríme o hmotnostiach dvoch látok v tejto poslednej rovnici, je to hmotnosť rovnaké objemy z dvoch látok.

Ak by sme teda chceli zistiť špecifickú hmotnosť etanolu k vode a poznáme hmotnosť jedného galónu vody, na dokončenie výpočtu by sme potrebovali poznať hmotnosť jedného galónu etanolu. Alebo, ak by sme poznali špecifickú hmotnosť etanolu k vode a poznali hmotnosť jedného galónu vody, mohli by sme použiť tento posledný vzorec na zistenie hmotnosti jedného galónu vody. etanol . (A ak to vieme, mohli by sme ho použiť na zistenie hmotnosti ďalšieho objemu etanolu prepočítaním. Toto sú triky, ktoré môžete nájsť medzi domácimi úlohami, ktoré zahŕňajú tieto pojmy.)

Aplikácie špecifickej gravitácie

Špecifická hmotnosť je pojem, ktorý sa prejavuje v rôznych priemyselných aplikáciách, najmä pokiaľ ide o dynamiku tekutín. Napríklad, ak ste niekedy vzali svoje auto do servisu a mechanik vám ukázal, ako malé plastové guľôčky plávajú vo vašej prevodovej kvapaline, videli ste špecifickú hmotnosť v akcii.

V závislosti od konkrétneho predmetného použitia môžu tieto odvetvia používať tento pojem s inou referenčnou látkou ako je voda alebo vzduch. Skoršie predpoklady platili len pre domáce úlohy. Keď pracujete na skutočnom projekte, mali by ste s istotou vedieť, na čo sa vzťahuje vaša špecifická hmotnosť, a nemali by ste si o tom robiť predpoklady.