Specifik gravitation

En ämnes specifika vikt är förhållandet mellan dess densitet och ett specifikt referensämne. Detta förhållande är ett rent antal och innehåller inga enheter.

Om det specifika tyngdförhållandet för en given substans är mindre än 1, betyder det att materialet flyter i referensämnet. När det specifika tyngdförhållandet för ett givet material är större än 1, betyder det att materialet sjunker i referenssubstansen.

Detta är relaterat till begreppet flytkraft. Isberget flyter i havet (som på bilden) eftersom dess specifika tyngdkraft i förhållande till vattnet är mindre än 1.

Detta stigande kontra sjunkande fenomen är orsaken till att termen "specifik tyngdkraft" används, även om tyngdkraften i sig inte spelar någon viktig roll i denna process. Även i ett väsentligt annat gravitationsfält skulle densitetsförhållandena vara oförändrade. Av denna anledning skulle det vara mycket bättre att använda uttrycket "relativ densitet" mellan två ämnen, men av historiska skäl har uttrycket "specifik tyngdkraft" fastnat.

Specifik vikt för vätskor

För vätskor är referenssubstansen vanligtvis vattnet med en densitet av 1,00 x 10³ kg / m³ vid 4 grader Celsius (vattens täta temperatur), som används för att bestämma om vätskan kommer att sjunka eller flyta i vatten eller inte. I läxor antas detta vanligtvis vara referensämnet när man arbetar med vätskor.

Specifik vikt för gaser

För gaser är referensämnet vanligtvis normal luft vid rumstemperatur, som har en densitet på cirka 1,20 kg / m³. I läxor, om referensämnet inte är specificerat för ett specifikt tyngdkraftsproblem, är det vanligtvis säkert att anta att du använder detta som ditt referensämne.

Ekvationer för specifik tyngdkraft

Specifik vikt (SG) är ett förhållande mellan densiteten för ämnet av intresse (ρ_jag) till referenssubstansens densitet (ρ_r). (Notera: Den grekiska symbolen rho, ρ, används ofta för att representera densitet.) Det kan bestämmas med hjälp av följande formel:

SG = ρ_jag ÷ ρ_r = ρ_jag / ρ_r

Nu med tanke på att densiteten beräknas från massa och volym genom ekvationen ρ = m/V, detta innebär att om du tog två ämnen med samma volym, kunde SG skrivas om i förhållande till deras individuella massor:

SG = ρ_jag / ρ_r

SG = m_jag/ V / m_r/ V

SG = m_jag / m_r

Och sedan vikten W = mg, som leder till en formel skriven som ett viktförhållande:

SG = m_jag / m_r

SG = m_jagg / m_rg

SG = W_jag / W_r

Det är viktigt att komma ihåg att denna ekvation bara fungerar med vårt tidigare antagande att volymen för de två substanserna är lika, så när vi pratar om vikterna för de två substanserna i den här sista ekvationen är det vikten av lika stora volymer av de två ämnena.

Så om vi ville ta reda på den specifika vikten av etanol till vatten, och vi vet vikten på en gallon vatten, skulle vi behöva veta vikten på en gallon etanol för att slutföra beräkningen. Eller, omväxlande, om vi visste den specifika vikten av etanol till vatten och visste vikten på en gallon vatten, skulle vi kunna använda den sista formeln för att hitta vikten på en gallon etanol. (Och medvetet om att vi kunde använda den för att hitta vikten av en annan volym etanol genom att konvertera. Det är de slags tricks som du mycket väl kan hitta bland läxproblem som innehåller dessa begrepp.)

Applications of Specific Gravity

Specifik tyngdkraft är ett koncept som dyker upp i en mängd olika industriella tillämpningar, särskilt när det gäller vätskedynamik. Till exempel, om du någonsin har tagit in din bil för service och mekanikern visade hur små plastbollar flöt i din transmissionsvätska, har du sett specifik tyngdkraft i handling.

Beroende på den specifika tillämpningen i fråga kan dessa industrier använda konceptet med ett annat referensämne än vatten eller luft. De tidigare antagandena gällde endast för läxor. När du arbetar med ett riktigt projekt bör du säkert veta vad din specifika tyngdkraft hänvisar till, och borde inte behöva göra antaganden om det.