Yoğunluk ve Özgül Ağırlık Arasındaki Fark

Tabla de Contenidos

Yoğunluk ve özgül ağırlık, maddenin birbiriyle yakından ilişkili iki özelliğidir; Ancak aynı değiller. Her ikisi de maddelerin kütlesi ve hacmiyle şu ya da bu şekilde ilişkili yoğun özelliklerdir ve her ikisi de farklı cisimlerin farklı sıvılarda kaldırma kuvvetini tahmin etmek için kullanılabilir, ancak birinin kullanımını diğerinden daha pratik kılan farklılıkları da vardır. . diğer belirli durumlarda.

Ardından, yoğunluğun ve özgül ağırlığın ne olduğunu göreceğiz ve birini diğerinden ayıran en alakalı özellikleri göreceğiz.

yoğunluk nedir?

Bir malzemenin yoğunluğu , birim hacim başına kütlesidir. Her malzemenin yoğun bir özellik özelliğidir . Birçok bilgi alanında yoğunluk, d harfiyle temsil edilir ; ancak fizik ve kimya gibi bazı doğa bilimlerinde ve çoğu mühendislikte ρ (küçük harfli Yunanca rho harfi ) sembolü ile temsil edilir.

Yoğunluk aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada ρ yoğunluk, m kütle ve V malzeme veya nesnenin hacmidir.

yoğunluk birimleri

Yoğunluğun birimleri [m]/[V] veya aynısı olan [m]/[L] ^3’tür . Farklı birim sistemlerindeki bazı yoğunluk birimleri örnekleri şunlardır:

Birim sistemi	yoğunluk birimleri
Uluslararası Sistem (SI)	kg/ ^m3
MKS sistemi	kg/ ^m3
cgs sistemi	g/cm ³ ug/mL
ABD emperyal sistemi	pound / ^ft3_{_}
İngiliz yerçekimi sistemi	sülük/ft ³
gaz yoğunluğu	g/L

ölçek tipi

Yoğunluk, mutlak ölçekte ölçülen bir özelliktir. Yani kullanılan birim ne olursa olsun değeri 0’dan itibaren devam eder ve değeri başka herhangi bir malzeme veya referans sistemine göre değil, sadece söz konusu malzemeye bağlıdır.

Yoğunluğun sıcaklığa bağlılığı

Bir cismin kütlesi sıcaklıktan bağımsızdır, ancak hacmi değildir. Çoğu malzeme sıcaklık artışıyla genişler. Bu olduğunda, hacme bölünen yoğunluk azalır.

Bununla birlikte, sıcaklıkla büzüşen maddelerin örnekleri vardır. Suda durum böyledir . Genel olarak, suyun yoğunluğu artan sıcaklıkla azalır ve azalan sıcaklıkla artar. Ancak suyun donma noktasından hemen önce soğutulmasıyla yoğunluk artmak yerine azalır. Bu, suyun üzerinde yüzen buzun neden sudan daha az yoğun olduğunu açıklar.

ölçü aleti

Sıvıların yoğunluğu, piknometre adı verilen bir alet ve analitik bir terazi kullanılarak belirlenir. Piknometre, hacimlerin çok yüksek bir doğrulukla ölçülmesini sağlarken, analitik terazi kullanılarak belirlenen dolu ve boş kütle arasındaki fark, kütlenin eşit hassasiyet ve doğrulukla ölçülmesini sağlar.

Yoğunluk Kullanımları

Yoğunluk, farklı hesaplama türleri için kullanılır. Bir yandan, sırasıyla kütleyi veya hacmi bildiğimize göre, herhangi bir maddenin hacimlerini veya kütlelerini belirlemeye izin verir.

Farklı malzemeleri tanımlamak veya ayırt etmek için kullanışlıdır. Maddenin karakteristik bir özelliği olarak, her malzemenin belirli bir sıcaklıkta belirli bir yoğunluğu vardır.

Akışkanlar mekaniğinde büyük önem taşır, çünkü bir nesnenin ve bir sıvının yoğunlukları arasındaki fark, birincisinin ikincisinde kaldırma kuvvetini belirler.

özgül ağırlık nedir?

Bağıl yoğunluk olarak da adlandırılan özgül ağırlık , aynı deneysel sıcaklık ve basınç koşulları altında bir maddenin veya bir malzemenin yoğunluğu ile başka bir referans malzemenin yoğunluğu arasındaki orandır . Genellikle SG (özgül ağırlık ) sembolü ile temsil edilir ve yoğunluk gibi, belirli bir sıcaklıkta bir malzemenin karakteristik bir miktarıdır.

Bağıl yoğunluk veya özgül ağırlık, yoğun madde (katı veya sıvı) veya gaz olmasına bağlı olarak farklı şekilde hesaplanır. Her iki durumda da, 1’den küçük bir özgül ağırlık, maddenin referans maddenin üzerinde yüzeceğini, birden fazla bir özgül ağırlık ise batacağını gösterir.

Katıların veya sıvıların özgül ağırlığı

Söz konusu malzeme katı veya sıvı olduğunda, genellikle yoğunluğunun maksimum olduğu, yani 4°C’ye karşılık gelen sıcaklıkta, sıvı suyun yoğunluğu referans alınır. Bu sıcaklıkta suyun yoğunluğu 1.000 kg/ ^m3’tür . Bu durumda özgül ağırlık aşağıdaki ifade ile verilir:

Bir sıvının veya bir katının özgül ağırlığının denklemi

Gaz Özgül Ağırlık

Öte yandan, bağıl yoğunluğu ölçülen veya belirlenen malzeme bir gaz olduğunda, referans malzeme su değil, aynı sıcaklık ve basınç koşullarındaki havadır. Başka bir deyişle, bu durumda özgül ağırlık şu şekilde verilir:

Özgül Ağırlık Birimleri

Özgül ağırlığın yoğunluğa göre en önemli özelliği, iki yoğunluğun bölünmesiyle elde edilen bir nicelik olan özgül ağırlığın biriminin olmamasıdır. Başka bir deyişle, boyutsuz bir niceliktir. Bu, orijinal yoğunlukları ifade etmek için hangi birim sistemi kullanılırsa kullanılsın, belirli bir sıcaklık ve basınçta belirli bir madde için değeri her zaman aynı olacak olan saf bir sayı olduğu anlamına gelir.

Başka bir deyişle, bağıl yoğunluk, diğer tüm hesaplamaların yapıldığı birim sisteminden bağımsız bir yoğunluk ölçüm ölçeği sağlar. Bu, SI olmayan birim sistemlerini kullanma eğiliminde olan mühendis ekipleri ile metrik veya SI sistemini kullanma eğiliminde olan diğer alanlardaki bilim adamları veya uzmanlar arasındaki iletişim için özellikle yararlıdır.

ölçek tipi

Özgül ağırlık, bir maddenin yoğunluğu ile bir referans maddenin yoğunluğu arasındaki oran olduğu için, mutlak bir niceliğe değil, nispi bir niceliğe karşılık gelir. Başka bir deyişle, örneğin cıvanın özgül ağırlığının 13,59 olduğunu söyleyerek, aslında yoğunluğunun suyun yoğunluğundan 13,59 kat daha fazla olduğunu söylüyoruz. Suyun yoğunluğuna göre bir yoğunluk olduğuna dikkat edin, bu nedenle ikincisini bilmeden cıvanın gerçek yoğunluğunu bilemeyiz.

referans yoğunluk değerleri

Görülebileceği gibi, özgül ağırlık hesaplaması referans malzemenin yoğunluğuna bağlıdır ve bu da özgül ağırlığın ölçüldüğü veya hesaplandığı sıcaklık ve basınç koşullarına bağlıdır. Katılar ve sıvılar söz konusu olduğunda, belirli bir sıcaklık belirtilmediğinde, söz konusu SG’nin 4°C’deki su yoğunluğuna dayalı olarak belirlendiği varsayılır. Gazlar söz konusu olduğunda, sıcaklık ve basınç koşulları belirtilmemişse, yoğunluk normal sıcaklık ve basınç koşullarında veya NTP’de 20 °C sıcaklığa ve 1 atm basınca karşılık gelir; bu durumda bu durumda hava (kuru) 1.204 kg/ ^m3 yoğunluğa sahiptir .

Aşağıdaki tabloda bu referans değerleri farklı birimlerde sunulmaktadır:

Birim sistemi	4 °C’de suyun yoğunluğu	hava yoğunluğu
Uluslararası Sistem (SI)	1.000kg/ ^m3	1.204 kg/ ^m3
cgs sistemi	1.000 gr/ ^cm3	1,204 x 10 ^-3 g/ ^cm3
İngiliz yerçekimi sistemi	1.940 sülük/ ^ft3	2,336 x 10 ^-3 mermi/ft ³
ABD İmparatorluk sistemi	62.428 lb/ ^ft3	0,07516 lb/ ^ft3

Özgül ağırlığın sıcaklığa bağımlılığı

Sıcaklıkla değişen iki yoğunluğun bir fonksiyonu olan nispi yoğunluk veya özgül ağırlık da söz konusu özelliğin bir fonksiyonu olarak değişir.

Bununla birlikte, genel olarak varyasyon, mutlak yoğunluğun varyasyonundan daha küçüktür. Bunun nedeni, yukarıda bahsedildiği gibi, çoğu maddenin yoğunluğunun artan sıcaklıkla azalmasıdır ve buna 0 ile 8 °C arasında olmayan çoğu sıcaklık için su da dahildir. Daha sonra sıcaklık arttığında hem söz konusu malzemenin hem de referans malzemenin yoğunluğu azalır. Bu, paydaki değişikliğin paydadaki değişikliği kısmen dengelediği ve sıcaklığın özgül ağırlık üzerindeki etkisini azalttığı anlamına gelir.

ölçü aleti

Özgül ağırlık, hidrometre adı verilen bir alet kullanılarak deneysel olarak ölçülür. Bu, çoğu durumda su olan referans maddeye göre kalibre edilmiş bir ölçeğe sahip bir gövde ile sağlanan ağır bir ampulden oluşur. Ampul bir sıvıya yerleştirildiğinde, kaldırma kuvveti hidrometrenin ağırlığına karşı gelene kadar batacaktır. Okuma, sıvının yüzeyinden çıkıntı yapan noktada ölçekte yapılır.

Özgül Ağırlık Kullanımları

Özgül ağırlığın acil bir faydası, değerinin, sırasıyla katı ve sıvı veya gaz olmasına bağlı olarak, malzemenin suda mı yoksa havada mı yüzeceğini hemen göstermesidir. Her iki durumda da, bağıl yoğunluk birden azsa, malzeme daha az yoğun olacak ve yüzecektir ve bunun tersi de geçerlidir.

SG’nin bir başka çok yaygın uygulaması, çözeltilerin konsantrasyonu ile olan ilişkisidir. Çözünen ve çözücü arasındaki etkileşime bağlı olarak, bir çözeltinin yoğunluğu saf suyunkinden farklı olabilir ve genel olarak bu yoğunluk konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak değişir. Bu nedenle, bir hidrometre kullanılarak SG ölçümü, farklı çözeltilerin konsantrasyonunu belirlemeyi mümkün kılar.

SG’nin bu amaçla kullanımına ilişkin bazı örnekler şunlardır:

Yakıt değerlendirmesi.
Bira, şarap ve diğer alkollü içeceklerin üretimi için şıraların fermantasyonu sırasında alkol içeriğinin belirlenmesi .
Benzinle çalışan otomobillerde vb. yaygın olarak kullanılan kurşun/sülfürik asit piller veya akümülatörlerdeki sülfürik asit konsantrasyonunun değerlendirilmesi.

Özgül Ağırlıktan Yoğunluk Nasıl Belirlenir?

Özgül ağırlık, öncekini gerekli birimlerde referans maddenin yoğunluğu ile basitçe çarparak kolayca mutlak yoğunluğa dönüştürülebilir:

Yoğunluk ve Özgül Ağırlık Arasındaki Fark

Veya gazlar söz konusu olduğunda:

Her iki durumda da, çok çeşitli basınç ve sıcaklık değerlerinde genellikle çok doğru yoğunluk tabloları mevcuttur.