Specifická gravitace: Když gravitace sama o sobě nestačí

Specifická hmotnost látky je její poměr hustota na specifikovanou referenční látku. Tento poměr je čistým číslem bez jednotek.

Pokud je měrný hmotnostní poměr pro danou látku menší než 1, znamená to, že materiál bude v referenční látce plavat. Pokud je měrný hmotnostní poměr pro daný materiál větší než 1, znamená to, že se materiál v referenční látce ponoří.

To souvisí s konceptem vztlaku. Ledovec se vznáší v oceánu (jako na obrázku), protože jeho měrná hmotnost vzhledem k vodě je menší než 1.

Toto stoupající vs. fenomén potopení je důvod, proč se používá termín „specifická gravitace“, ačkoli gravitace sama o sobě nehraje v tomto procesu významnou roli. I v podstatně odlišném gravitační pole, vztahy hustoty by se nezměnily. Z tohoto důvodu by bylo mnohem lepší použít termín „relativní hustota“ mezi dvěma látkami, ale z historických důvodů se termín „měrná hmotnost“ nalepil.

U tekutin je referenční látkou obvykle voda o hustotě 1,00 x 10³ kg / m³ při 4 stupních Celsia (nejhustší teplota vody), která se používá k určení, zda tekutina klesne nebo se vznáší ve vodě. V domácích úkolech se obvykle považuje za referenční látku při práci s tekutinami.

U plynů je referenční látkou obvykle normální vzduch při pokojové teplotě, který má hustotu přibližně 1,20 kg / m³. V případě domácích úkolů, pokud referenční látka není specifikována pro konkrétní problém s gravitací, je obvykle bezpečné předpokládat, že ji používáte jako referenční látku.

Měrná hmotnost (SG) je poměr hustoty sledované látky (ρ_i) k hustotě referenční látky (ρ_r). (Poznámka: Řecký symbol rho, ρ, se běžně používá k vyjádření hustoty.) To lze zjistit pomocí následujícího vzorce:

SG = ρ_i ÷ ρ_r = ρ_i / ρ_r

Nyní, vzhledem k tomu, že hustota se počítá z Hmotnost a objem prostřednictvím rovnice ρ = m/PROTI, to znamená, že pokud vezmete dvě látky stejného objemu, SG lze přepsat jako poměr jejich jednotlivých hmot:

SG = ρ_i / ρ_r

SG = m_i/PROTI / m_r/PROTI

SG = m_i / m_r

A od hmotnosti W = mg, což vede k vzorci psanému jako poměr hmotností:

SG = m_i / m_r

SG = m_iG / m_rG

SG = W_i / W_r

Je důležité si uvědomit, že tato rovnice funguje pouze s naším předchozím předpokladem, že objem těchto dvou látky jsou stejné, takže když mluvíme o hmotnostech těchto dvou látek v této poslední rovnici, je to hmotnost z stejné objemy dvou látek.

Pokud bychom tedy chtěli zjistit měrnou hmotnost ethanolu s vodou a známe jeho hmotnost galonu vody, pak bychom potřebovali znát hmotnost jednoho galonu ethanolu, abychom dokončili výpočet. Nebo, alternativně, pokud bychom znali specifickou hmotnost ethanolu s vodou a znali hmotnost jednoho galonu vody, mohli bychom použít tento poslední vzorec k nalezení hmotnosti jednoho galonu ethanol. (A s vědomím, že bychom to mohli použít k nalezení hmotnosti jiného objemu ethanolu převedením. Jedná se o nejrůznější triky, které můžete najít mezi domácími problémy, které tyto koncepty začleňují.)

Specifická gravitace je koncept, který se projevuje v různých průmyslových aplikacích, zejména pokud se týká dynamiky tekutin. Například, pokud jste někdy vzali své auto do servisu a mechanik vám ukázal, jak malé plastové kuličky vznášely se v převodové kapalině, viděli jste konkrétní gravitaci v akci.

V závislosti na konkrétní konkrétní aplikaci mohou tato průmyslová odvětví používat tento koncept s jinou referenční látkou než voda nebo vzduch. Předchozí předpoklady se vztahovaly pouze na domácí úkoly. Když pracujete na skutečném projektu, měli byste si být jisti, na co vaše konkrétní gravitace odkazuje, a neměli byste o tom dělat předpoklady.