घनत्व और विशिष्ट गुरुत्व के बीच अंतर

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घनत्व और विशिष्ट गुरुत्व पदार्थ के दो गुण हैं जो एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं; हालाँकि, वे समान नहीं हैं। दोनों एक तरह से या किसी अन्य पदार्थ के द्रव्यमान और आयतन से संबंधित गहन गुण हैं, और दोनों का उपयोग विभिन्न तरल पदार्थों में विभिन्न निकायों की उछाल की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन उनमें अंतर भी हैं जो एक के उपयोग को दूसरे की तुलना में अधिक व्यावहारिक बनाते हैं। . दूसरा कुछ स्थितियों में।

अगला, हम देखेंगे कि घनत्व और विशिष्ट गुरुत्व क्या हैं और हम सबसे प्रासंगिक विशेषताओं को देखेंगे जो एक को दूसरे से अलग करती हैं।

घनत्व क्या है?

किसी पदार्थ का घनत्व उसका द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन होता है । यह प्रत्येक सामग्री की एक गहन संपत्ति विशेषता है। ज्ञान के कई क्षेत्रों में, घनत्व को अक्षर d द्वारा दर्शाया जाता है ; हालाँकि, कुछ प्राकृतिक विज्ञानों जैसे भौतिकी और रसायन विज्ञान के साथ-साथ अधिकांश इंजीनियरिंग में, इसे प्रतीक ρ (लोअरकेस ग्रीक अक्षर rho ) द्वारा दर्शाया गया है।

घनत्व की गणना निम्न सूत्र के माध्यम से की जाती है:

जहाँ ρ घनत्व है, m द्रव्यमान है, और V पदार्थ या वस्तु का आयतन है।

घनत्व इकाइयाँ

घनत्व की इकाइयाँ हैं [एम]/[वी] या, वही क्या है, [एम]/[एल] ³ । इकाइयों की विभिन्न प्रणालियों में घनत्व की इकाइयों के कुछ उदाहरण हैं:

इकाई प्रणाली	घनत्व इकाइयां
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई)	किलो / ^{एम 3}
एमकेएस प्रणाली	किलो / ^{एम 3}
सीजीएस प्रणाली	जी/सेमी ³ यूजी/एमएल
अमेरिकी साम्राज्यवादी व्यवस्था	एलबीएम / ^ft3_{_}
ब्रिटिश गुरुत्वाकर्षण प्रणाली	स्लग/फीट ³
गैस घनत्व	जी/एल

पैमाने का प्रकार

घनत्व एक संपत्ति है जिसे पूर्ण पैमाने पर मापा जाता है। कहने का तात्पर्य यह है कि इसका मान 0 से आगे जाता है, उपयोग की जाने वाली इकाइयों की परवाह किए बिना, और इसका मूल्य केवल संबंधित सामग्री पर निर्भर करता है, किसी अन्य सामग्री या संदर्भ प्रणाली पर नहीं।

तापमान के साथ घनत्व की निर्भरता

किसी पिंड का द्रव्यमान तापमान से स्वतंत्र होता है, लेकिन इसका आयतन नहीं होता है। अधिकांश सामग्री तापमान में वृद्धि के साथ फैलती हैं। जब ऐसा होता है, घनत्व, जो मात्रा से विभाजित होता है, घटता है।

हालाँकि, ऐसे पदार्थों के उदाहरण हैं जो तापमान के साथ अनुबंध करते हैं। ऐसा ही हाल पानी का है। सामान्य तौर पर, पानी का घनत्व बढ़ते तापमान के साथ घटता है और घटते तापमान के साथ बढ़ता है। हालाँकि, पानी को ठंडक बिंदु से ठीक पहले ठंडा करने से घनत्व बढ़ने के बजाय कम हो जाता है। यह बताता है कि पानी के ऊपर तैरने वाली बर्फ पानी से कम घनी क्यों होती है।

नापने का यंत्र

तरल पदार्थ का घनत्व एक पाइकोनोमीटर नामक उपकरण का उपयोग करके और एक विश्लेषणात्मक संतुलन के साथ निर्धारित किया जाता है। पाइकोनोमीटर वॉल्यूम को बहुत उच्च स्तर की सटीकता के साथ मापने की अनुमति देता है, जबकि एक विश्लेषणात्मक संतुलन के उपयोग से निर्धारित पूर्ण और खाली द्रव्यमान के बीच का अंतर द्रव्यमान को समान सटीकता और सटीकता के साथ मापने की अनुमति देता है।

घनत्व उपयोग

घनत्व का उपयोग विभिन्न प्रकार की गणनाओं के लिए किया जाता है। एक ओर, यह किसी भी पदार्थ के आयतन या द्रव्यमान को निर्धारित करने की अनुमति देता है, यह देखते हुए कि हम क्रमशः द्रव्यमान या आयतन जानते हैं।

यह विभिन्न सामग्रियों की पहचान करने या उनमें अंतर करने के लिए उपयोगी है। पदार्थ का एक विशिष्ट गुण होने के कारण, प्रत्येक पदार्थ का एक निश्चित तापमान पर एक विशेष घनत्व होता है।

द्रव यांत्रिकी में इसका बहुत महत्व है क्योंकि किसी वस्तु और द्रव के घनत्व के बीच का अंतर बाद में पूर्व की उछाल को निर्धारित करता है।

विशिष्ट गुरुत्व क्या है?

विशिष्ट गुरुत्व , जिसे सापेक्ष घनत्व भी कहा जाता है, तापमान और दबाव की समान प्रायोगिक स्थितियों के तहत किसी पदार्थ या सामग्री के घनत्व और किसी अन्य संदर्भ सामग्री के घनत्व के बीच का अनुपात है । यह अक्सर प्रतीक एसजी (विशिष्ट गुरुत्व ) द्वारा दर्शाया जाता है और घनत्व की तरह, किसी दिए गए तापमान पर सामग्री की एक विशेषता मात्रा है।

सापेक्ष घनत्व या विशिष्ट गुरुत्व की गणना अलग-अलग तरीके से की जाती है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि यह संघनित पदार्थ (ठोस या तरल) या गैस है। किसी भी स्थिति में, 1 से कम विशिष्ट गुरुत्व का अर्थ है कि पदार्थ संदर्भ पदार्थ के ऊपर तैरेगा, जबकि एक से अधिक विशिष्ट गुरुत्व इंगित करता है कि यह डूब जाएगा।

ठोस या तरल पदार्थ का विशिष्ट गुरुत्व

जब विचाराधीन सामग्री एक ठोस या तरल है, तो तरल पानी के घनत्व को एक संदर्भ के रूप में लिया जाता है, आम तौर पर उस तापमान पर जिस पर इसका घनत्व अधिकतम होता है, जो 4 डिग्री सेल्सियस के अनुरूप होता है। इस तापमान पर, पानी का घनत्व 1,000 किग्रा / मी ³ है । इस मामले में, विशिष्ट गुरुत्व निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाता है:

गैस विशिष्ट गुरुत्व

दूसरी ओर, जब वह सामग्री जिसका आपेक्षिक घनत्व मापा या निर्धारित किया जा रहा है, एक गैस है, तो संदर्भ सामग्री पानी नहीं बल्कि तापमान और दबाव की समान शर्तों पर हवा है। दूसरे शब्दों में, इस मामले में, विशिष्ट गुरुत्व द्वारा दिया जाता है:

विशिष्ट गुरुत्व इकाइयाँ

घनत्व की तुलना में विशिष्ट गुरुत्व की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह तथ्य है कि, दो घनत्वों को विभाजित करके प्राप्त मात्रा होने के कारण, विशिष्ट गुरुत्व की कोई इकाई नहीं होती है। दूसरे शब्दों में, यह एक आयामहीन मात्रा है। इसका मतलब यह है कि यह एक शुद्ध संख्या है जिसका मूल्य किसी दिए गए पदार्थ के लिए दिए गए तापमान और दबाव पर हमेशा समान रहेगा, चाहे मूल घनत्व को व्यक्त करने के लिए इकाइयों की किसी भी प्रणाली का उपयोग किया गया हो।

दूसरे शब्दों में, सापेक्ष घनत्व घनत्व के लिए माप का एक पैमाना प्रदान करता है जो इकाइयों की प्रणाली से स्वतंत्र होता है जिसमें अन्य सभी गणनाएँ की जा रही हैं। यह इंजीनियरों की टीमों के बीच संवाद करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी बनाता है जो इकाइयों की गैर-एसआई प्रणालियों का उपयोग करते हैं, वैज्ञानिकों या अन्य क्षेत्रों के विशेषज्ञों के साथ जो मीट्रिक या एसआई प्रणाली का उपयोग करते हैं।

पैमाने का प्रकार

चूँकि यह किसी पदार्थ के घनत्व और संदर्भ पदार्थ के घनत्व के बीच का अनुपात है, विशिष्ट गुरुत्व सापेक्ष मात्रा से मेल खाता है न कि निरपेक्ष। दूसरे शब्दों में, यह कहकर कि पारे का विशिष्ट गुरुत्व, उदाहरण के लिए, 13.59 है, हम वास्तव में कह रहे हैं कि इसका घनत्व पानी के घनत्व से 13.59 गुना अधिक है। ध्यान दें कि यह पानी के घनत्व के सापेक्ष घनत्व है, इसलिए उत्तरार्द्ध को जाने बिना, हम पारे के वास्तविक घनत्व को नहीं जान सकते।

संदर्भ घनत्व मान

जैसा कि देखा जा सकता है, विशिष्ट गुरुत्व गणना संदर्भ सामग्री के घनत्व पर निर्भर करती है, और यह बदले में, तापमान और दबाव की स्थिति पर निर्भर करती है, जिस पर विशिष्ट गुरुत्व को मापा या गणना की जा रही है। ठोस और तरल पदार्थों के मामले में, जब भी एक विशिष्ट तापमान का संकेत नहीं दिया जाता है, तो यह माना जाता है कि एसजी 4 डिग्री सेल्सियस पर पानी के घनत्व के आधार पर स्थापित होता है। गैसों के मामले में, यदि तापमान और दबाव की स्थिति निर्दिष्ट नहीं की जाती है, तो घनत्व को तापमान और दबाव, या एनटीपी की सामान्य परिस्थितियों में माना जाता है, जो 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 1 एटीएम के दबाव के अनुरूप होता है, इस मामले में इस मामले में, हवा (शुष्क) का घनत्व 1.204 किग्रा/मी ³ है ।

निम्न तालिका इन संदर्भ मानों को विभिन्न इकाइयों में प्रस्तुत करती है:

इकाई प्रणाली	4 डिग्री सेल्सियस पर पानी का घनत्व	वायु घनत्व
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई)	1,000 किग्रा / ^{एम 3}	1,204 किग्रा / ^{एम 3}
सीजीएस प्रणाली	1,000 ग्राम/ ^{सेमी3}	1.204 x 10 ^-3 ग्राम/सेमी ³
ब्रिटिश गुरुत्वाकर्षण प्रणाली	1,940 स्लग/ ^ft3	2.336 x 10 ^-3 स्लग/फीट ³
यूएस इंपीरियल सिस्टम	62,428 एलबी/ ^{एफटी3}	0.07516 एलबी/ ^{एफटी3}

तापमान के साथ विशिष्ट गुरुत्व की निर्भरता

दो घनत्वों का एक कार्य होने के नाते, जो तापमान के साथ भिन्न होता है, सापेक्ष घनत्व या विशिष्ट गुरुत्व भी उक्त संपत्ति के कार्य के रूप में भिन्न होता है।

हालांकि, सामान्य तौर पर भिन्नता पूर्ण घनत्व की भिन्नता से छोटी होती है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अधिकांश पदार्थों का घनत्व बढ़ते तापमान के साथ घटता है, और इसमें अधिकांश तापमानों के लिए पानी शामिल होता है जो 0 और 8 डिग्री सेल्सियस के बीच नहीं होते हैं। फिर, जब तापमान बढ़ता है, तो विचाराधीन सामग्री का घनत्व और संदर्भ सामग्री का घनत्व दोनों घट जाता है। इसका मतलब यह है कि अंश में परिवर्तन आंशिक रूप से भाजक में परिवर्तन को ऑफसेट करता है, विशिष्ट गुरुत्व पर तापमान के प्रभाव को कम करता है।

नापने का यंत्र

हाइड्रोमीटर नामक उपकरण का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से विशिष्ट गुरुत्व को मापा जाता है। इसमें एक तने के साथ प्रदान किया गया एक भारी बल्ब होता है, जिसमें संदर्भ पदार्थ के अनुसार स्केल कैलिब्रेट किया जाता है, ज्यादातर मामलों में पानी। जब बल्ब को एक तरल में रखा जाता है, तो यह तब तक डूबेगा जब तक उत्प्लावक बल हाइड्रोमीटर के वजन का प्रतिकार नहीं करता। पठन उस बिंदु पर पैमाने पर किया जाता है जो तरल की सतह से फैलता है।

विशिष्ट गुरुत्व उपयोग

विशिष्ट गुरुत्व की तत्काल उपयोगिता यह है कि इसका मूल्य तुरंत इंगित करता है कि सामग्री पानी या हवा में तैरती है या नहीं, यह क्रमशः ठोस और तरल या गैसों पर निर्भर करता है। किसी भी मामले में, यदि सापेक्ष घनत्व एक से कम है, तो सामग्री कम घनी होगी और तैरती रहेगी, और इसके विपरीत।

एसजी का एक और बहुत ही सामान्य अनुप्रयोग समाधान की एकाग्रता के साथ इसका संबंध है। विलेय और विलायक के बीच परस्पर क्रियाओं के आधार पर, एक घोल का घनत्व शुद्ध पानी के घनत्व से भिन्न हो सकता है, और सामान्य तौर पर, यह घनत्व एकाग्रता के कार्य के रूप में भिन्न होता है। इस प्रकार, एक हाइड्रोमीटर का उपयोग करके एसजी का माप विभिन्न समाधानों की एकाग्रता को निर्धारित करना संभव बनाता है।

इस उद्देश्य के लिए SG के उपयोग के कुछ उदाहरण हैं:

ईंधन मूल्यांकन।
बीयर, वाइन और अन्य मादक पेय पदार्थों के उत्पादन के लिए सरसों के किण्वन के दौरान अल्कोहल की मात्रा का निर्धारण।
लेड/सल्फ्यूरिक एसिड बैटरियों या गैसोलीन से चलने वाले ऑटोमोबाइल आदि में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले संचायकों में सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता का मूल्यांकन।

विशिष्ट गुरुत्व से घनत्व का निर्धारण कैसे करें

आवश्यक इकाइयों में संदर्भ पदार्थ के घनत्व से केवल पूर्व को गुणा करके विशिष्ट गुरुत्व को आसानी से पूर्ण घनत्व में परिवर्तित किया जा सकता है:

या, गैसों के मामले में:

किसी भी मामले में, बहुत सटीक घनत्व सारणी आमतौर पर विभिन्न प्रकार के दबाव और तापमान मूल्यों पर उपलब्ध होती हैं।