Viisi tapaa erottaa tiheys ominaispainosta

Tiheys ja ominaispaino ovat kaksi aineen ominaisuutta, joilla on monia yhtäläisyyksiä, mutta myös joitain eroja. Aluksi molemmat ovat intensiivisiä aineen ominaisuuksia, jotka eivät riipu järjestelmän laajuudesta vaan vain sen koostumuksesta. Lisäksi molemmat edustavat tapaa määrittää kahden aineen välillä, mikä on raskaampaa, kun vertaamme niitä yhtä suuria tilavuuksia.

Samankaltaisuuksistaan ​​huolimatta tiheys ja ominaispaino eivät kuitenkaan ole samat. Seuraavaksi keskustelemme tärkeimmistä eroista näiden kahden tärkeän aineen ominaisuuden välillä.

Ero 1: Ne esitetään eri symboleilla

Ensimmäinen ero näiden kahden aineen intensiivisen ominaisuuden välillä on se, että niitä molempia edustavat erilaiset symbolit. Riippuen käyttöyhteydestä, tiheys esitetään yleensä joko kirjaimella d tai kreikkalaisella kirjaimella ρ (ro), joista toinen on yleisimmin käytetty fysiikassa ja tekniikan eri aloilla.

Sen sijaan ominaispainoa edustaa symboli SG (sen lyhenne englanniksi), vaikka joskus GE:tä käytetään espanjaksi ja toisissa tapauksissa sitä edustaa yksinkertaisesti S.

Ero 2: Ne lasketaan eri kaavojen avulla

Tärkein ero tiheyden ja ominaispainon välillä on, että ne määritellään eri tavalla.

Toisaalta tiheys määritellään aineen massan ja sen avaruudessa viemän tilavuuden väliseksi suhteeksi . Tässä mielessä se edustaa aineen tilavuusyksikön massaa. Matemaattisessa muodossa tiheys määritellään seuraavasti:

Missä ρ on aineen tiheys, m on sen massa ja V edustaa mainitun aineen massan vastaavaa tilavuutta.

Toisaalta ominaispaino, jota kutsutaan myös ominaistiheydeksi tai suhteelliseksi tiheydeksi, määritellään aineen tiheyden ja toisen vertailustandardina käytetyn aineen tiheyden väliseksi suhteeksi . Vastaavasti se voidaan määritellä myös aineen ominaispainon ja toisen vertailuaineen ominaispainon väliseksi suhteeksi.

Kondensoituneiden (kiinteiden tai nestemäisten) aineiden osalta vertailuaine on yleensä puhdasta vettä, jonka lämpötila on 4 °C ja paine 1 atm, olosuhteet, joissa veden tiheys on 1000 kg /m ³ . Toisaalta kaasumaisten aineiden tapauksessa vertailutiheys on yleensä ilma. Siksi ominaispaino voidaan määrittää matemaattisesti jollakin seuraavista kaavoista:

Kun molemmat osoittajat viittaavat aineeseen, jonka ominaispaino on laskettava, nimittäjät viittaavat vertailuaineeseen, tässä tapauksessa veteen (w tarkoittaa vettä), jonka lämpötila on 4 °C ja paine 1 atm . Kuten aiemmin, ρ osoittaa tiheyttä, kun taas γ edustaa ominaispainoa.

Kuten näet, molemmat ominaisuudet lasketaan hyvin erilaisilla kaavoilla.

Ero 3: Ne mitataan erityyppisillä vaakoilla

Tiheys on absoluuttinen suuruus. Toisin sanoen tiheyden määritystä ja laskemista ei tehdä suhteessa vertailupisteeseen. Voimme mitata aineen tiheyden suoraan määrittämällä sen massa ja tilavuus ja käyttämällä sitten edellä mainittua kaavaa.

Sen sijaan ominaispaino on suhteellinen suure. Tämä tarkoittaa, että aineen ominaispainoarvoista yksinään ei ole meille hyötyä, jos emme tunne vertailumateriaalia tai -ainetta.

Jos esimerkiksi sanomme, että materiaalin ominaispaino on 1,53, emme voi tehdä johtopäätöksiä aineen tiheydestä tai ominaispainosta ennen kuin tiedämme, mikä vertailuaine on. Pelkästään luku kertoo, että aineemme tiheys on 1,53 kertaa suurempi kuin vertailuaineen tiheys, ja voimme myös päätellä, että aineemme varmasti uppoaa vertailuaineeseen (eli ei kelluisi). Meillä ei kuitenkaan olisi aavistustakaan siitä, kuinka tiheä tai painava materiaali todellisuudessa on.

Se voi olla kaasu, joka on 1,53 kertaa ilmaa tiheämpi , tai aine, joka on 1,53 kertaa vettä tiheämpi, mikä edustaa kahta hyvin erilaista skenaariota.

Ero 4: Niillä ei ole samoja yksiköitä

Tiheysyksiköt ovat massayksiköitä tilavuusyksiköiden yli ([ρ] = [m]/[V] tai [m].[V] ^–1 ). Jotkut yleiset tiheyden yksiköt ovat:

• kg/m ³ tai kg.m ^–3
• g/cm ³ tai g.cm ^–3
• g/ml tai g.mL ^-1
• g/l tai gL ^–1

Toisaalta se, että suhteellinen tiheys tai ominaispaino on kahden tiheyden tai kahden ominaispainon välinen suhde, saa osoittajan ja nimittäjän yksiköt kumoamaan. Siksi ominaispaino on dimensioton suure (eli sillä ei ole yksikköä).

Ero 5: Mittaus

Tiheys määritetään kokeellisesti epäsuorasti määrittämällä aineen tai materiaalin massa ja sitten mittaamalla tai laskemalla sen tilavuus, jotta lopuksi voidaan soveltaa tiheyskaavaa. Nesteiden tiheyden erittäin tarkkojen mittausten saamiseksi käytetään yleensä pyknometriä.

Sen sijaan ominaispaino voidaan mitata suoraan sopivasti kalibroidun hydrometrin tai digitaalisen ominaispainovaa’an avulla.

Yhteenveto tiheyden ja ominaispainon välisistä eroista

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto neljästä erosta tiheyden ja ominaispainon välillä, jotka on selitetty edellisissä osissa:

Viitteet

Bowles, J.E. (2000). MAAPERIEN ERITYISPAVOVUUS (PYCNOMETRI) . National University of Engineering. http://www.lms.uni.edu.pe/labsuelos/MODOS%20OPERATIVOS/Determinacion%20de%20la%20gravedad%20especifica.pdf

González, A. (2021, 2. kesäkuuta). Ominaispaino . elinikäinen. https://www.lifeder.com/specific-gravity/

Mettler-Toledo International Inc. (2021, 28. lokakuuta). Mikä on tiheys? https://www.mt.com/mx/es/home/applications/Application_Browse_Laboratory_Analytics/Density/density-measurement.html

Ruff, B., MA. (2019, 28. marraskuuta). Kuinka mitata nesteiden ominaispaino . wikiHow. https://es.wikihow.com/medir-la-gravedad-espec%C3%ADfica-de-los-l%C3%ADquidos