Spezifisches Gewicht
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Das spezifische Gewicht eines Stoffes ist das Verhältnis seiner Dichte zu einem bestimmten Referenzstoff. Dieses Verhältnis ist eine reine Zahl, die keine Einheiten enthält.
Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für eine bestimmte Substanz kleiner als 1 ist, bedeutet dies, dass das Material in der Referenzsubstanz schwimmt. Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für ein bestimmtes Material größer als 1 ist, bedeutet dies, dass das Material in die Referenzsubstanz einsinkt.
Dies hängt mit dem Konzept des Auftriebs zusammen. Der Eisberg schwimmt im Ozean (wie auf dem Bild), weil sein spezifisches Gewicht in Bezug auf das Wasser weniger als 1 beträgt.
Dieses Phänomen des Anstiegs gegenüber dem Absinken ist der Grund, warum der Begriff "spezifisches Gewicht" verwendet wird, obwohl das Gewicht selbst in diesem Prozess keine bedeutende Rolle spielt. Selbst in einem wesentlich anderen Gravitationsfeld wären die Dichtebeziehungen unverändert. Aus diesem Grund wäre es weitaus besser, den Begriff "relative Dichte" zwischen zwei Substanzen anzuwenden, aber aus historischen Gründen hat sich der Begriff "spezifisches Gewicht" herumgesprochen.
Spezifisches Gewicht für Flüssigkeiten
Bei Flüssigkeiten ist die Referenzsubstanz normalerweise das Wasser mit einer Dichte von 1,00 x 103 kg / m3 Bei 4 Grad Celsius (wasserdichteste Temperatur) wird bestimmt, ob die Flüssigkeit im Wasser sinkt oder schwimmt. Bei den Hausaufgaben wird in der Regel davon ausgegangen, dass dies die Referenzsubstanz ist, wenn mit Flüssigkeiten gearbeitet wird.
Spezifisches Gewicht für Gase
Bei Gasen ist die Referenzsubstanz normalerweise normale Luft bei Raumtemperatur, die eine Dichte von ungefähr 1,20 kg / m aufweist3. Wenn in den Hausaufgaben die Referenzsubstanz nicht für ein Problem mit dem spezifischen Gewicht spezifiziert ist, kann normalerweise davon ausgegangen werden, dass Sie diese als Referenzsubstanz verwenden.
Gleichungen für das spezifische Gewicht
Das spezifische Gewicht (SG) ist ein Verhältnis der Dichte des interessierenden Stoffes (ρich) auf die Dichte des Referenzstoffs (ρr). (Hinweis: Das griechische Symbol Rho, ρ, wird üblicherweise zur Darstellung der Dichte verwendet.) Dies kann mit der folgenden Formel bestimmt werden:
SG = ρich ÷ ρr = ρich / ρr
Nun, wenn man bedenkt, dass die Dichte aus Masse und Volumen durch die Gleichung berechnet wird ρ = m/V, Das heißt, wenn Sie zwei Substanzen mit dem gleichen Volumen genommen haben, könnte die SG als Verhältnis ihrer einzelnen Massen umgeschrieben werden:
SG = ρich / ρr
SG = mich/ V / mr/ V
SG = mich / mr
Und seit dem Gewicht W = mg, das führt zu einer Formel, die als Verhältnis der Gewichte geschrieben wird:
SG = mich / mr
SG = michG / mrG
SG = Wich / Wr
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass diese Gleichung nur mit unserer früheren Annahme funktioniert, dass das Volumen der beiden Substanzen gleich ist. Wenn wir also über die Gewichte der beiden Substanzen in dieser letzten Gleichung sprechen, ist es das Gewicht von gleiche Volumen der beiden Substanzen.
Wenn wir also das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser herausfinden möchten und das Gewicht einer Gallone Wasser kennen, müssen wir das Gewicht einer Gallone Ethanol kennen, um die Berechnung abzuschließen. Oder alternativ könnten wir, wenn wir das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser und das Gewicht einer Gallone Wasser kennen, diese letzte Formel verwenden, um das Gewicht einer Gallone Ethanol zu bestimmen. (Und wenn wir das wissen, können wir es verwenden, um das Gewicht eines anderen Volumens Ethanol durch Umrechnen zu ermitteln. Dies sind die Tricks, die Sie unter Hausaufgabenproblemen finden können, die diese Konzepte beinhalten.)
Anwendungen mit spezifischem Gewicht
Das spezifische Gewicht ist ein Konzept, das sich in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zeigt, insbesondere in Bezug auf die Fluiddynamik. Wenn Sie zum Beispiel Ihr Auto jemals zur Reparatur gebracht haben und der Mechaniker Ihnen zeigte, wie kleine Plastikkugeln in Ihrer Getriebeflüssigkeit schwammen, haben Sie das spezifische Gewicht in Aktion gesehen.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung können diese Branchen das Konzept mit einer anderen Referenzsubstanz als Wasser oder Luft verwenden. Die früheren Annahmen galten nur für Hausaufgaben. Wenn Sie an einem realen Projekt arbeiten, sollten Sie genau wissen, worauf sich Ihr spezifisches Gewicht bezieht, und Sie sollten keine Annahmen darüber treffen müssen.
