Ciężar właściwy substancji to jej stosunek gęstość do określonej substancji odniesienia. Ten stosunek jest liczbą czystą, nie zawierającą żadnych jednostek.
Jeżeli współczynnik ciężkości właściwej dla danej substancji jest mniejszy niż 1, oznacza to, że materiał unosi się w substancji odniesienia. Gdy współczynnik ciężkości właściwej dla danego materiału jest większy niż 1, oznacza to, że materiał tonie w substancji odniesienia.
Jest to związane z koncepcją pływalności. Góra lodowa unosi się w oceanie (jak na zdjęciu), ponieważ jej ciężar właściwy w odniesieniu do wody wynosi mniej niż 1.
Ten wzrost vs. zjawisko zatonięcia jest przyczyną zastosowania terminu „ciężar właściwy”, chociaż sama grawitacja nie odgrywa znaczącej roli w tym procesie. Nawet w zasadniczo innym pole grawitacyjne, relacje gęstości byłyby niezmienione. Z tego powodu znacznie lepiej byłoby zastosować termin „gęstość względna” między dwiema substancjami, ale z przyczyn historycznych termin „ciężar właściwy” utknął w pobliżu.
Ciężar właściwy dla płynów
W przypadku płynów substancją odniesienia jest zwykle woda o gęstości 1,00 x 103 kg / m3 w temperaturze 4 stopni Celsjusza (najgęstsza temperatura wody), służy do ustalenia, czy płyn tonie lub unosi się w wodzie. W pracy domowej zwykle przyjmuje się, że jest to substancja odniesienia podczas pracy z płynami.
Ciężar właściwy dla gazów
W przypadku gazów substancją odniesienia jest zwykle normalne powietrze o temperaturze pokojowej, które ma gęstość około 1,20 kg / m3. W pracach domowych, jeśli substancja odniesienia nie jest określona dla konkretnego problemu grawitacji, zwykle można bezpiecznie założyć, że używasz jej jako substancji odniesienia.
Równania dla ciężaru właściwego
Ciężar właściwy (SG) to stosunek gęstości interesującej substancji (ρja) do gęstości substancji odniesienia (ρr). (Uwaga: Grecki symbol rho, ρ, jest powszechnie używany do reprezentowania gęstości.) Można to ustalić za pomocą następującego wzoru:
SG = ρja ÷ ρr = ρja / ρr
Teraz, biorąc pod uwagę, że gęstość jest obliczana na podstawie masa i objętość przez równanie ρ = m/V.oznacza to, że jeśli weźmiesz dwie substancje o tej samej objętości, SG można przepisać jako stosunek ich poszczególnych mas:
SG = ρja / ρr
SG = mja/ V / mr/ V
SG = mja / mr
I od wagi W. = mg, co prowadzi do wzoru zapisanego jako stosunek wag:
SG = mja / mr
SG = mjasol / mrsol
SG = W.ja / W.r
Należy pamiętać, że to równanie działa tylko przy naszym wcześniejszym założeniu, że objętość tych dwóch Substancje są równe, więc kiedy mówimy o masach dwóch substancji w tym ostatnim równaniu, jest to waga z równe objętości dwóch substancji.
Więc jeśli chcielibyśmy dowiedzieć się, jaka jest grawitacja etanolu w stosunku do wody, i znamy jego wagę galon wody, wtedy musielibyśmy znać wagę jednego galonu etanolu, aby ukończyć obliczenie. Lub, alternatywnie, gdybyśmy znali ciężar właściwy etanolu do wody i znali wagę jednego galona wody, moglibyśmy użyć tej ostatniej formuły, aby znaleźć wagę jednego galonu etanol. (I wiedząc o tym, moglibyśmy go wykorzystać do ustalenia masy innej objętości etanolu poprzez konwersję. Są to sztuczki, które możesz znaleźć wśród problemów domowych, które zawierają te pojęcia).
Zastosowania ciężaru właściwego
Ciężar właściwy to koncepcja, która pojawia się w różnych zastosowaniach przemysłowych, szczególnie w odniesieniu do dynamiki płynów. Na przykład, jeśli kiedykolwiek zabrałeś samochód do serwisu, a mechanik pokazał ci, jak małe plastikowe kulki unosiły się w płynie przekładni, zobaczyłeś ciężar właściwy w akcji.
W zależności od konkretnego zastosowania, branże te mogą stosować koncepcję z inną substancją odniesienia niż woda lub powietrze. Wcześniejsze założenia dotyczyły tylko pracy domowej. Kiedy pracujesz nad prawdziwym projektem, powinieneś na pewno wiedzieć, do czego odnosi się twoja grawitacja i nie powinieneś przyjmować założeń na jego temat.