Quel est le lien entre densité, masse et volume?

Contenu

• Relation entre masse, densité et volume
• Conseils
• Volume de mesure
• Relation entre pression, volume et température
• Le sens de la messe
• Masse et densité de l'univers
• Matière noire et énergie noire
• Force de flottabilité et densité

Relation entre masse, densité et volume

Densité décrit le rapport masse / volume d'un objet ou d'une substance. Masse mesure la résistance d'un matériau à accélérer lorsqu'une force agit dessus. Selon la deuxième loi de la motion de Newtons (F = ma), la force nette agissant sur un objet est égal au produit de sa masse multipliée par son accélération.

Cette définition formelle de la masse vous permet de la mettre dans d'autres inconvénients tels que le calcul de l'énergie, de la quantité de mouvement, de la force centripète et de la force de gravitation. Étant donné que la gravité est presque identique à la surface de la Terre, le poids devient un bon indicateur de la masse. L'augmentation et la diminution de la quantité de matériau mesurée augmentent et diminuent la masse de la substance.

Conseils

Il existe une relation claire entre masse, densité et volume. Contrairement à la masse et au volume, l'augmentation de la quantité de matériau mesurée n'augmente ni ne diminue la densité. En d'autres termes, augmenter la quantité d'eau douce de 10 grammes à 100 grammes fera également passer le volume de 10 millilitres à 100 millilitres mais la densité restera égale à 1 gramme par millilitre (100 g ÷ 100 ml = 1 g / ml).

Cela fait de la densité une propriété utile pour identifier de nombreuses substances. Cependant, comme le volume varie avec les changements de température et de pression, la densité peut également changer avec la température et la pression.

Volume de mesure

Pour une masse donnée et le volume, combien d'espace physique occupe un matériau, d'un objet ou d'une substance, la densité reste constante à une température et une pression données. L'équation pour cette relation est ρ = m / V dans lequel ρ (rho) est la densité, m est la masse et V est le volume, ce qui rend l'unité de densité kg / m³. La réciproque de la densité (1/ρ) est connu comme le volume spécifique, mesurée en m³ /kg.

Le volume décrit l'espace occupé par une substance et est exprimé en litres (SI) ou en gallons (anglais). Le volume d'une substance est déterminé par la quantité de matière présente et par la proximité des particules de matière.

En conséquence, la température et la pression peuvent affecter considérablement le volume d’une substance, en particulier de gaz. Comme pour la masse, l'augmentation et la diminution de la quantité de matériau augmentent et diminuent le volume de la substance.

Relation entre pression, volume et température

Pour les gaz, le volume est toujours égal au contenant dans lequel se trouve le gaz. Cela signifie que, pour les gaz, vous pouvez associer le volume à la température, à la pression et à la densité en utilisant la loi des gaz idéale. PV = nRT dans lequel P est la pression en atm (unités atmosphériques), V est le volume en m³ (mètres cubes), n est le nombre de moles de gaz, R est la constante de gaz universelle (R = 8,314 J / (mol x K)) et T est la température du gaz en Kelvin.

••• Syed Hussain Ather

Trois autres lois décrivent les relations entre volume, pression et température lorsqu’elles changent lorsque toutes les autres quantités sont maintenues constantes. Les équations sont P₁V₁ = P₂V₂, P₁/ T₁ = P₂/ T₂ et V₁/ T₁ = V₂/ T₂ loi Boyles, loi Gay-Lussacs et loi Charless, respectivement.

Dans chaque loi, les variables de gauche décrivent le volume, la pression et la température à un moment initial, tandis que les variables de droite les décrivent ultérieurement. La température est constante pour la loi Boyles, le volume est constant pour la loi Gay-Lussacs et la pression est constante pour la loi Charless.

Ces trois lois suivent les mêmes principes que la loi des gaz parfaits, mais décrivent les modifications des inconvénients de la température, de la pression ou du volume constant.

Le sens de la messe

Bien que les gens utilisent généralement masse pour faire référence à la quantité de substance présente ou à son poids, les différentes façons dont les gens se réfèrent à des masses de phénomènes scientifiques différents signifient que la masse nécessite une définition plus uniforme qui englobe toutes ses utilisations.

Les scientifiques parlent généralement des particules subatomiques, telles que les électrons, les bosons ou les photons, comme ayant une très petite quantité de masse. Mais les masses de ces particules ne sont en réalité que de l'énergie. Alors que la masse de protons et de neutrons est stockée dans des gluons (le matériau qui maintient les protons et les neutrons ensemble), la masse d'un électron est beaucoup plus négligeable étant donné que les électrons sont environ 2 000 fois plus légers que les protons et les neutrons.

Les gluons représentent la force nucléaire puissante, l'une des quatre forces fondamentales de l'univers, à côté de la force électromagnétique, de la force gravitationnelle et de la force nucléaire faible, en maintenant les neutrons et les protons liés.

Masse et densité de l'univers

Bien que la taille de l'univers entier ne soit pas connue avec précision, l'univers observable, la matière de l'univers étudiée par les scientifiques, a une masse d'environ 2 x 10⁵⁵ g, environ 25 milliards de galaxies de la taille de la voie lactée. Cela couvre 14 milliards d'années lumière, y compris la matière noire, une matière que les scientifiques ne savent pas exactement de quoi elle est faite et de sa matière lumineuse, ce qui représente les étoiles et les galaxies. La densité des univers est d'environ 3 x 10^-30 g / cm³.

Les scientifiques établissent ces estimations en observant les modifications du fond cosmique hyperfréquence (artefacts du rayonnement électromagnétique provenant des stades primitifs de l'univers), des superamas (groupes de galaxies) et de la nucléosynthèse du Big Bang (production de noyaux non hydrogène au cours des premiers stades de la univers).

Matière noire et énergie noire

Les scientifiques étudient ces caractéristiques de l'univers pour déterminer son destin, qu'il continue à se développer ou qu'il s'effondre à un moment ou à un autre. Alors que l'univers continuait à se développer, les scientifiques pensaient que les forces de gravitation conféraient aux objets une force attractive les uns contre les autres pour ralentir leur expansion.

Mais en 1998, les observations de supernovae lointaines au télescope spatial Hubble ont montré que l'univers était l'expansion des univers a augmenté avec le temps. Bien que les scientifiques n'aient pas compris ce qui causait exactement l'accélération, cette accélération d'expansion a conduit les scientifiques à théoriser que l'énergie noire, le nom de ce phénomène inconnu, pourrait en rendre compte.

Il reste beaucoup de mystères sur la masse dans l'univers, et ils représentent la plupart des univers. Environ 70% de l'énergie de masse dans l'univers provient de l'énergie noire et environ 25% de la matière noire. Environ 5% seulement proviennent de la matière ordinaire. Ces images détaillées de divers types de masses dans l'univers montrent à quel point la masse peut être variée dans différents inconvénients scientifiques.

Force de flottabilité et densité

La force gravitationnelle d'un objet dans l'eau et la force de flottabilité qui le maintient vers le haut déterminent si un objet flotte ou coule. Si la force ou la densité de l'objet est supérieure à celle du liquide, celui-ci flotte et, sinon, il coule.

La densité de l'acier est beaucoup plus élevée que la densité de l'eau, mais si elle est formée de manière appropriée, la densité peut être réduite avec des espaces aériens, créant ainsi des navires en acier. La densité de l'eau étant supérieure à celle de la glace, cela explique également pourquoi la glace flotte dans l'eau.

Poids spécifique est la densité d'une substance divisée par la densité des substances de référence. Cette référence est soit air sans eau pour les gaz, soit eau douce pour les liquides et les solides.