Gravitație specifică

Greutatea specifică a unei substanțe este raportul dintre densitatea acesteia și o substanță de referință specificată. Acest raport este un număr pur, care nu conține unități.

Dacă raportul gravitațional specific pentru o anumită substanță este mai mic de 1, aceasta înseamnă că materialul va pluti în substanța de referință. Când raportul gravitațional specific pentru un material dat este mai mare de 1, aceasta înseamnă că materialul se va scufunda în substanța de referință.

Aceasta este legată de conceptul de flotabilitate. Aisbergul plutește în ocean (ca în imagine) deoarece gravitația sa specifică în apă este mai mică de 1.

Acest fenomen în creștere vs. scufundare este motivul pentru care se aplică termenul „gravitație specifică”, deși gravitația în sine nu joacă niciun rol semnificativ în acest proces. Chiar și într-un câmp gravitațional substanțial diferit, relațiile de densitate ar fi neschimbate. Din acest motiv, ar fi mult mai bine să se aplice termenul „densitate relativă” între două substanțe, dar din motive istorice, termenul „gravitate specifică” s-a blocat în jurul.

Gravitate specifică pentru lichide

Pentru lichide, substanța de referință este de obicei apa, cu o densitate de 1,00 x 10³ kg / m³ la 4 grade Celsius (temperatura cea mai densă a apei), folosită pentru a determina dacă lichidul se va scufunda sau nu va pluti în apă. În teme, se presupune că aceasta este de obicei substanța de referință atunci când lucrați cu lichide.

Gravitate specifică pentru gaze

Pentru gaze, substanța de referință este de obicei aer normal la temperatura camerei, care are o densitate de aproximativ 1,20 kg / m³. În temele de acasă, dacă substanța de referință nu este specificată pentru o problemă gravitațională specifică, este de obicei sigur să presupui că utilizați aceasta ca substanță de referință.

Ecuații pentru gravitate specifică

Greutatea specifică (SG) este un raport dintre densitatea substanței de interes (ρ_eu) la densitatea substanței de referință (ρ_r). (Notă: Simbolul grec rho, ρ, este frecvent utilizat pentru a reprezenta densitatea.) Aceasta poate fi determinată folosind următoarea formulă:

SG = ρ_eu ÷ ρ_r = ρ_eu / ρ_r

Acum, având în vedere că densitatea este calculată din masă și volum prin ecuație ρ = m/V, acest lucru înseamnă că, dacă luați două substanțe cu același volum, SG ar putea fi rescris ca un raport dintre masele lor individuale:

SG = ρ_eu / ρ_r

SG = m_eu/ V / m_r/ V

SG = m_eu / m_r

Și, din moment ce greutatea W = mg, ceea ce duce la o formulă scrisă ca raport dintre greutăți:

SG = m_eu / m_r

SG = m_eug / m_rg

SG = W_eu / W_r

Este important să ne amintim că această ecuație funcționează doar cu presupunerea noastră anterioară că volumul celor două substanțe este egal, deci atunci când vorbim despre ponderile celor două substanțe din această ultimă ecuație, aceasta este greutatea volume egale dintre cele două substanțe.

Deci, dacă am dori să aflăm gravitatea specifică a etanolului față de apă și să știm greutatea unui galon de apă, atunci ar trebui să cunoaștem greutatea unui galon de etanol pentru a finaliza calculul. Sau, alternativ, dacă am cunoaște gravitatea specifică a etanolului față de apă și am cunoaște greutatea unui galon de apă, am putea folosi această ultimă formulă pentru a găsi greutatea unui galon de etanol. (Și, știind asta, l-am putea folosi pentru a găsi greutatea unui alt volum de etanol prin transformare. Acestea sunt tipurile de trucuri pe care le puteți găsi printre problemele de temă care încorporează aceste concepte.)

Aplicații de gravitate specifică

Gravitatea specifică este un concept care apare într-o varietate de aplicații industriale, în special în ceea ce privește dinamica fluidelor. De exemplu, dacă ți-ai luat vreodată mașina în service și mecanicul ți-a arătat cum bile mici de plastic pluteau în fluidul de transmisie, ai văzut o gravitate specifică în acțiune.

În funcție de aplicația specifică respectivă, aceste industrii pot utiliza conceptul cu o substanță de referință diferită de apă sau aer. Presupunerile anterioare s-au aplicat numai temelor. Când lucrați la un proiect real, ar trebui să știți cu siguranță la ce se referă gravitatea dvs. specifică și nu ar trebui să faceți presupuneri despre asta.