Specifik tyngdekraft: Når tyngdekraften ikke er specifik nok

Stoffets specifikke tyngdekraft er forholdet mellem dets massefylde til et specificeret referencestof. Dette forhold er et rent antal, der ikke indeholder enheder.

Hvis det specifikke tyngdekraftsforhold for et givet stof er mindre end 1, betyder det, at materialet flyder i referencestoffet. Når det specifikke tyngdekraftsforhold for et givet materiale er større end 1, betyder det, at materialet synker i referencestoffet.

Dette hænger sammen med begrebet opdrift. Isbjerget flyder i havet (som på billedet), fordi dens specifikke tyngdekraft i forhold til vandet er mindre end 1.

Denne stigende vs. synkende fænomen er grunden til, at udtrykket "specifik tyngdekraft" anvendes, selvom tyngdekraften i sig selv ikke spiller nogen væsentlig rolle i denne proces. Selv i en væsentligt anderledes tyngdefelt, ville densitetsforholdene være uændrede. Af denne grund ville det være langt bedre at anvende udtrykket "relativ tæthed" mellem to stoffer, men af ​​historiske grunde har udtrykket "specifik tyngdekraft" holdt sig fast.

For væsker er referencestoffet normalt vandet med en densitet på 1,00 x 10³ kg / m³ ved 4 grader Celsius (vandets tætteste temperatur), der bruges til at bestemme, om væsken vil synke eller flyde i vand eller ej. I hjemmearbejde antages dette normalt at være referencestoffet, når man arbejder med væsker.

For gasser er referencestoffet normalt normal luft ved stuetemperatur, som har en densitet på ca. 1,20 kg / m³. I hjemmearbejde, hvis referencestoffet ikke er angivet til et specifikt tyngdekraftsproblem, er det normalt sikkert at antage, at du bruger dette som dit referencestof.

Den specifikke tyngdekraft (SG) er et forhold mellem densiteten af ​​stoffet af interesse (ρ_jeg) til referencestoffets tæthed (ρ_r). (Bemærk: Det græske symbol rho, ρ, bruges ofte til at repræsentere densitet.) Det kan bestemmes ved hjælp af følgende formel:

SG = ρ_jeg ÷ ρ_r = ρ_jeg / ρ_r

I betragtning af, at densiteten beregnes ud fra masse og volumen gennem ligningen ρ = m/V, betyder dette, at hvis du tog to stoffer med samme volumen, kunne SG blive omskrevet som et forhold mellem deres individuelle masser:

SG = ρ_jeg / ρ_r

SG = m_jeg/ V / m_r/ V

SG = m_jeg / m_r

Og da vægten W = mg, der fører til en formel skrevet som et vægtforhold:

SG = m_jeg / m_r

SG = m_jegg / m_rg

SG = W_jeg / W_r

Det er vigtigt at huske, at denne ligning kun fungerer med vores tidligere antagelse om, at volumen af ​​de to stoffer er lige, så når vi taler om vægten af ​​de to stoffer i denne sidste ligning, er det vægten af lige store mængder af de to stoffer.

Så hvis vi ville finde ud af den specifikke tyngde af ethanol til vand, og vi kender vægten af ​​en gallon vand, så er vi nødt til at kende vægten af ​​en gallon ethanol for at fuldføre beregning. Eller skiftevis, hvis vi kendte ethanols specifikke tyngdekraft til vand og vidste vægten af ​​en gallon vand, kunne vi bruge denne sidste formel til at finde vægten af ​​en gallon af ethanol. (Og vel vidende om det, kunne vi bruge den til at finde vægten af ​​et andet volumen ethanol ved at konvertere. Dette er de slags tricks, som du godt kan finde blandt lektier, der indeholder disse koncepter.)

Specifik tyngdekraft er et koncept, der vises i en række industrielle anvendelser, især når det drejer sig om væskedynamik. For eksempel, hvis du nogensinde har taget din bil til service, og mekanikeren viste dig, hvordan små plastkugler flød i din transmissionsvæske, har du set specifik tyngdekraft i handling.

Afhængig af den pågældende specifikke anvendelse kan disse industrier bruge konceptet med et andet referencestof end vand eller luft. De tidligere antagelser gjaldt kun hjemmearbejde. Når du arbejder på et rigtigt projekt, skal du med sikkerhed vide, hvad din specifikke tyngdekraft refererer til, og ikke skulle skulle tage antagelser om det.