Πέντε τρόποι για να διαφοροποιήσετε την πυκνότητα από το ειδικό βάρος

Η πυκνότητα και το ειδικό βάρος είναι δύο ιδιότητες της ύλης που έχουν πολλές ομοιότητες, αλλά και κάποιες διαφορές. Αρχικά, και οι δύο είναι έντονες ιδιότητες της ύλης που δεν εξαρτώνται από την έκταση του συστήματος αλλά μόνο από τη σύνθεσή του. Επιπλέον, και οι δύο αντιπροσωπεύουν έναν τρόπο προσδιορισμού, μεταξύ δύο ουσιών, ποιος είναι βαρύτερος όταν τις συγκρίνουμε σε ίσους όγκους.

Ωστόσο, παρά τις ομοιότητές τους, η πυκνότητα και το ειδικό βάρος δεν είναι τα ίδια. Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε τις κύριες διαφορές μεταξύ αυτών των δύο σημαντικών ιδιοτήτων της ύλης.

Διαφορά 1: Αντιπροσωπεύονται με διαφορετικά σύμβολα

Η πρώτη διαφορά μεταξύ αυτών των δύο έντονων ιδιοτήτων της ύλης είναι ότι και οι δύο αντιπροσωπεύονται από διαφορετικά σύμβολα. Ανάλογα με το πλαίσιο στο οποίο χρησιμοποιείται, η πυκνότητα συνήθως αντιπροσωπεύεται είτε με το γράμμα d είτε με το ελληνικό γράμμα ρ (ro), το δεύτερο είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο στη φυσική και στους διάφορους κλάδους της μηχανικής.

Αντίθετα, το ειδικό βάρος αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο SG (για το ακρωνύμιό του στα αγγλικά), αν και μερικές φορές το GE χρησιμοποιείται στα ισπανικά και σε άλλες περιπτώσεις αντιπροσωπεύεται απλώς από το S.

Διαφορά 2: Υπολογίζονται με διαφορετικούς τύπους

Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ της πυκνότητας και του ειδικού βάρους είναι ότι ορίζονται διαφορετικά.

Από τη μία πλευρά, η πυκνότητα ορίζεται ως η σχέση μεταξύ της μάζας μιας ουσίας και του όγκου που καταλαμβάνει στο χώρο . Με αυτή την έννοια, αντιπροσωπεύει τη μάζα μιας μονάδας όγκου ουσίας. Στη μαθηματική μορφή, η πυκνότητα ορίζεται ως:

Όπου ρ είναι η πυκνότητα της ουσίας, m είναι η μάζα της και το V αντιπροσωπεύει τον αντίστοιχο όγκο της εν λόγω μάζας της ουσίας.

Από την άλλη πλευρά, το ειδικό βάρος, που ονομάζεται επίσης ειδική πυκνότητα ή σχετική πυκνότητα, ορίζεται ως η αναλογία μεταξύ της πυκνότητας μιας ουσίας και της πυκνότητας μιας άλλης ουσίας που χρησιμοποιείται ως πρότυπο αναφοράς . Ομοίως, μπορεί επίσης να οριστεί ως η αναλογία μεταξύ του ειδικού βάρους μιας ουσίας και του ειδικού βάρους μιας άλλης ουσίας αναφοράς.

Στην περίπτωση ουσιών σε συμπυκνωμένη κατάσταση (στερεή ή υγρή), η ουσία αναφοράς είναι συνήθως καθαρό νερό σε θερμοκρασία 4 °C και πίεση 1 atm, συνθήκες υπό τις οποίες το νερό έχει πυκνότητα 1000 kg/m ³ . Από την άλλη πλευρά, στην περίπτωση των αερίων ουσιών, η πυκνότητα αναφοράς είναι συνήθως ο αέρας. Επομένως, το ειδικό βάρος μπορεί να οριστεί μαθηματικά με έναν από τους ακόλουθους τύπους:

Όταν και οι δύο αριθμητές αναφέρονται στην ουσία της οποίας το ειδικό βάρος υπολογίζεται, οι παρονομαστές αναφέρονται στην ουσία αναφοράς, στην περίπτωση αυτή το νερό (το w αναφέρεται στο νερό) σε θερμοκρασία 4°C και ύφεση 1 atm. Όπως και πριν, το ρ δείχνει την πυκνότητα, ενώ το γ αντιπροσωπεύει ειδικό βάρος.

Όπως μπορείτε να δείτε, και οι δύο ιδιότητες υπολογίζονται με πολύ διαφορετικούς τύπους.

Διαφορά 3: Μετριούνται σε διαφορετικούς τύπους κλίμακες

Η πυκνότητα είναι ένα απόλυτο μέγεθος. Δηλαδή, ο προσδιορισμός και ο υπολογισμός της πυκνότητας δεν γίνονται σε σχέση με ένα σημείο αναφοράς. Μπορούμε να μετρήσουμε την πυκνότητα μιας ουσίας απευθείας προσδιορίζοντας τη μάζα και τον όγκο της και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τον τύπο που αναφέρθηκε παραπάνω.

Αντίθετα, το ειδικό βάρος είναι μια σχετική ποσότητα. Αυτό σημαίνει ότι οι τιμές ειδικού βάρους μιας ουσίας από μόνες τους δεν μας ωφελούν εάν δεν γνωρίζουμε το υλικό ή την ουσία αναφοράς.

Για παράδειγμα, αν πούμε ότι το ειδικό βάρος ενός υλικού είναι 1,53, δεν μπορούμε να καταλήξουμε σε κανένα συμπέρασμα σχετικά με την πυκνότητα ή το ειδικό βάρος της ουσίας μέχρι να μάθουμε ποια είναι η ουσία αναφοράς. Ο αριθμός και μόνο μας λέει ότι η πυκνότητα της ουσίας μας είναι 1,53 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα της ουσίας αναφοράς και θα μπορούσαμε επίσης να συμπεράνουμε ότι η ουσία μας σίγουρα θα βυθιζόταν στην ουσία αναφοράς (δηλαδή, δεν θα επιπλέει). Ωστόσο, δεν θα είχαμε ακόμη ιδέα πόσο πυκνό ή βαρύ είναι στην πραγματικότητα το υλικό.

Θα μπορούσε να είναι ένα αέριο 1,53 φορές πιο πυκνό από τον αέρα ή θα μπορούσε να είναι μια ουσία 1,53 φορές πιο πυκνή από το νερό, αντιπροσωπεύοντας δύο πολύ διαφορετικά σενάρια.

Διαφορά 4: Δεν έχουν τις ίδιες μονάδες

Οι μονάδες πυκνότητας είναι μονάδες μάζας έναντι μονάδων όγκου ([ρ] = [m]/[V] ή [m].[V] ^–1 ). Μερικές κοινές μονάδες για την πυκνότητα είναι:

• kg/m ³ ή kg.m ^–3
• g/cm ³ ή g.cm ^–3
• g/mL ή g.mL ^–1
• g/L ή gL ^–1

Από την άλλη πλευρά, το γεγονός ότι η σχετική πυκνότητα ή το ειδικό βάρος είναι μια σχέση μεταξύ δύο πυκνοτήτων ή μεταξύ δύο ειδικών βαρών προκαλεί την ακύρωση των μονάδων του αριθμητή και του παρονομαστή. Επομένως, το ειδικό βάρος είναι ένα αδιάστατο μέγεθος (δηλαδή δεν έχει μονάδες).

Διαφορά 5: Μέτρηση

Η πυκνότητα προσδιορίζεται πειραματικά έμμεσα προσδιορίζοντας τη μάζα μιας ουσίας ή υλικού και στη συνέχεια μετρώντας ή υπολογίζοντας τον όγκο της, για να εφαρμοστεί τελικά ο τύπος πυκνότητας. Για να ληφθούν πολύ ακριβείς μετρήσεις της πυκνότητας των υγρών, χρησιμοποιείται συνήθως λήκυθος.

Αντίθετα, το ειδικό βάρος μπορεί να μετρηθεί απευθείας μέσω ενός κατάλληλα βαθμονομημένου υδρόμετρου ή ψηφιακού ζυγού ειδικού βάρους.

Περίληψη των διαφορών μεταξύ πυκνότητας και ειδικού βάρους

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τις τέσσερις διαφορές μεταξύ πυκνότητας και ειδικού βάρους που εξηγήθηκαν στις προηγούμενες ενότητες:

βιβλιογραφικές αναφορές

Bowles, J.E. (2000). ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΥΣ ΕΔΑΦΩΝ (ΠΥΚΝΟΜΕΤΡΟ) . Εθνικό Πανεπιστήμιο Μηχανικών. http://www.lms.uni.edu.pe/labsuelos/MODOS%20OPERATIVOS/Determinacion%20de%20la%20gravedad%20especifica.pdf

González, A. (2021, 2 Ιουνίου). Ειδικό Βάρος . κατάδικος διά βίου. https://www.lifeder.com/specific-gravity/

Mettler-Toledo International Inc. (2021, 28 Οκτωβρίου). Τι είναι η πυκνότητα; https://www.mt.com/mx/es/home/applications/Application_Browse_Laboratory_Analytics/Density/density-measurement.html

Ruff, B., MA. (28 Νοεμβρίου 2019). Πώς να μετρήσετε το ειδικό βάρος των υγρών . wikiHow. https://es.wikihow.com/medir-la-gravedad-espec%C3%ADfica-de-los-l%C3%ADquidos