Pięć sposobów na odróżnienie gęstości od ciężaru właściwego

Gęstość i ciężar właściwy to dwie właściwości materii, które mają wiele podobieństw, ale także pewne różnice. Zacznijmy od tego, że obie są intensywnymi właściwościami materii, które nie zależą od zasięgu układu, a jedynie od jego składu. Dodatkowo oba reprezentują sposób określenia, między dwiema substancjami, która jest cięższa, gdy porównamy je w równych objętościach.

Jednak pomimo podobieństw, gęstość i ciężar właściwy nie są takie same. Następnie omówimy główne różnice między tymi dwiema ważnymi właściwościami materii.

Różnica 1: Są one reprezentowane za pomocą różnych symboli

Pierwsza różnica między tymi dwoma intensywnymi właściwościami materii polega na tym, że obie są reprezentowane przez różne symbole. W zależności od kontekstu, w jakim jest używany, gęstość jest zwykle reprezentowana przez literę d lub grecką literę ρ (ro), przy czym druga jest najczęściej używana w fizyce i różnych gałęziach inżynierii.

Zamiast tego ciężar właściwy jest reprezentowany przez symbol SG (skrót w języku angielskim), chociaż czasami GE jest używane w języku hiszpańskim, aw innych przypadkach jest po prostu reprezentowane przez S.

Różnica 2: Oblicza się je za pomocą różnych wzorów

Najważniejsza różnica między gęstością a ciężarem właściwym polega na tym, że są one inaczej definiowane.

Z jednej strony gęstość jest definiowana jako stosunek masy substancji do objętości, jaką zajmuje ona w przestrzeni . W tym sensie reprezentuje masę jednostkowej objętości substancji. W formie matematycznej gęstość definiuje się jako:

Gdzie ρ jest gęstością substancji, m jest jej masą, a V reprezentuje odpowiednią objętość wspomnianej masy substancji.

Z drugiej strony ciężar właściwy, zwany także gęstością właściwą lub gęstością względną, definiuje się jako stosunek gęstości substancji do gęstości innej substancji używanej jako wzorzec odniesienia . Podobnie można go również zdefiniować jako stosunek ciężaru właściwego substancji do ciężaru właściwego innej substancji odniesienia.

W przypadku substancji w stanie skondensowanym (stałym lub ciekłym) substancją odniesienia jest zazwyczaj czysta woda o temperaturze 4°C i ciśnieniu 1 atm, czyli w warunkach, w których gęstość wody wynosi 1000 kg/m ³ . Z kolei w przypadku substancji gazowych gęstością odniesienia jest zwykle powietrze. Dlatego ciężar właściwy można zdefiniować matematycznie za pomocą jednego z następujących wzorów:

Tam, gdzie oba liczniki odnoszą się do substancji, której ciężar właściwy jest obliczany, mianowniki odnoszą się do substancji odniesienia, w tym przypadku wody (w odnosi się do wody) w temperaturze 4°C i podciśnieniu 1 atm. Tak jak poprzednio, ρ oznacza gęstość, podczas gdy γ oznacza ciężar właściwy.

Jak widać, obie właściwości są obliczane za pomocą bardzo różnych wzorów.

Różnica 3: Są mierzone na różnych typach skal

Gęstość jest wielkością absolutną. Oznacza to, że wyznaczanie i obliczanie gęstości nie odbywa się w odniesieniu do punktu odniesienia. Gęstość substancji możemy zmierzyć bezpośrednio, wyznaczając jej masę i objętość, a następnie korzystając z powyższego wzoru.

Zamiast tego ciężar właściwy jest wielkością względną. Oznacza to, że same wartości ciężaru właściwego substancji są dla nas bezużyteczne, jeśli nie znamy materiału odniesienia lub substancji.

Na przykład, jeśli powiemy, że ciężar właściwy materiału wynosi 1,53, nie możemy wyciągnąć żadnych wniosków na temat gęstości lub ciężaru właściwego substancji, dopóki nie dowiemy się, jaka jest substancja odniesienia. Sama liczba mówi nam, że gęstość naszej substancji jest 1,53 razy większa niż gęstość substancji odniesienia, i możemy również stwierdzić, że nasza substancja z pewnością zatopiłaby się w substancji odniesienia (tj. nie unosiłaby się). Jednak nadal nie mielibyśmy pojęcia, jak gęsty lub ciężki jest w rzeczywistości materiał.

Może to być gaz 1,53 razy gęstszy od powietrza lub substancja 1,53 razy gęstsza od wody, co oznacza dwa bardzo różne scenariusze.

Różnica 4: Nie mają tych samych jednostek

Jednostki gęstości to jednostki masy względem jednostek objętości ([ρ] = [m]/[V] lub [m].[V] ^–1 ). Niektóre popularne jednostki gęstości to:

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

Z drugiej strony fakt, że gęstość względna lub ciężar właściwy jest zależnością między dwiema gęstościami lub między dwoma ciężarami właściwymi, powoduje zniesienie jednostek licznika i mianownika. Dlatego ciężar właściwy jest wielkością bezwymiarową (to znaczy nie ma jednostek).

Różnica 5: Pomiar

Gęstość określa się eksperymentalnie pośrednio, określając masę substancji lub materiału, a następnie mierząc lub obliczając jej objętość, aby ostatecznie zastosować wzór na gęstość. Aby uzyskać bardzo dokładne pomiary gęstości cieczy, zwykle stosuje się piknometr.

Zamiast tego ciężar właściwy można zmierzyć bezpośrednio za pomocą odpowiednio skalibrowanego areometru lub cyfrowej wagi właściwej.

Podsumowanie różnic między gęstością a ciężarem właściwym

Poniższa tabela podsumowuje cztery różnice między gęstością a ciężarem właściwym wyjaśnione w poprzednich sekcjach:

Bibliografia

Bowles, JE (2000). CIĘŻAR WŁAŚCIWY GLEB (PYCNOMETR) . Narodowy Uniwersytet Inżynierii. http://www.lms.uni.edu.pe/labsuelos/MODOS%20OPERATIVOS/Determinacion%20de%20la%20gravedad%20especifica.pdf

González, A. (2 czerwca 2021). Ciężar właściwy . skazany na dożywocie. https://www.lifeder.com/specyficzna grawitacja/

Mettler-Toledo International Inc. (2021, 28 października). Co to jest gęstość? https://www.mt.com/mx/es/home/applications/Application_Browse_Laboratory_Analytics/Density/density-measurement.html

Ruff, B., MA. (2019, 28 listopada). Jak mierzyć ciężar właściwy cieczy . wikiJak. https://es.wikihow.com/medir-la-gravedad-espec%C3%ADfica-de-los-l%C3%ADquidos