Soortelijk gewicht

Het soortelijk gewicht van een stof is de verhouding van zijn dichtheid tot een gespecificeerde referentiestof. Deze verhouding is een puur getal, zonder eenheden.

Als de specifieke zwaartekrachtverhouding voor een bepaalde stof kleiner is dan 1, betekent dit dat het materiaal in de referentiestof zal zweven. Wanneer de soortelijk gewichtsverhouding voor een bepaald materiaal groter is dan 1, betekent dit dat het materiaal zal zinken in de referentiestof.

Dit hangt samen met het concept van drijfvermogen. De ijsberg drijft in de oceaan (zoals op de foto) omdat het soortelijk gewicht ten opzichte van het water minder is dan 1.

Dit stijgende versus zinkende fenomeen is de reden dat de term "soortelijk gewicht" wordt toegepast, hoewel de zwaartekracht zelf geen belangrijke rol speelt in dit proces. Zelfs in een aanzienlijk ander zwaartekrachtsveld zouden de dichtheidsrelaties onveranderd blijven. Om deze reden zou het veel beter zijn om de term "relatieve dichtheid" tussen twee stoffen toe te passen, maar om historische redenen is de term "soortelijk gewicht" blijven hangen.

Soortelijk gewicht voor vloeistoffen

Voor vloeistoffen is de referentiestof meestal het water, met een dichtheid van 1,00 x 10³ kg / m³ bij 4 graden Celsius (de dichtste temperatuur van water), gebruikt om te bepalen of de vloeistof in water zinkt of drijft. In huiswerk wordt dit meestal als referentiestof beschouwd bij het werken met vloeistoffen.

Soortelijk gewicht voor gassen

Voor gassen is de referentiestof gewoonlijk normale lucht bij kamertemperatuur, die een dichtheid van ongeveer 1,20 kg / m heeft³. Als in huiswerk de referentiestof niet is gespecificeerd voor een specifiek zwaartekrachtprobleem, is het meestal veilig om aan te nemen dat u deze gebruikt als uw referentiestof.

Vergelijkingen voor soortelijk gewicht

Het soortelijk gewicht (SG) is een verhouding van de dichtheid van de stof van belang (ρ_ik) naar de dichtheid van de referentiestof (ρ_r). (Notitie: Het Griekse symbool rho, ρ, wordt meestal gebruikt om de dichtheid weer te geven.) Dat kan worden bepaald met behulp van de volgende formule:

SG = ρ_ik ÷ ρ_r = ρ_ik / ρ_r

Nu, gezien het feit dat de dichtheid wordt berekend uit massa en volume door de vergelijking ρ = m/V, dit betekent dat als je twee stoffen van hetzelfde volume zou nemen, de SG zou kunnen worden herschreven als een verhouding van hun individuele massa:

SG = ρ_ik / ρ_r

SG = m_ik/ V / m_r/ V

SG = m_ik / m_r

En sinds het gewicht w = mg, dat leidt tot een formule geschreven als een gewichtsverhouding:

SG = m_ik / m_r

SG = m_ikg / m_rg

SG = w_ik / w_r

Het is belangrijk om te onthouden dat deze vergelijking alleen werkt met onze eerdere veronderstelling dat het volume van de twee stoffen gelijk is, dus als we het hebben over de gewichten van de twee stoffen in deze laatste vergelijking, is het het gewicht van gelijke volumes van de twee stoffen.

Dus als we het soortelijk gewicht van ethanol op water wilden weten, en we kennen het gewicht van een gallon water, dan zouden we het gewicht van een gallon ethanol moeten kennen om de berekening te voltooien. Of, als alternatief, als we het soortelijk gewicht van ethanol tot water kenden en het gewicht van een gallon water kenden, zouden we deze laatste formule kunnen gebruiken om het gewicht van een gallon ethanol te vinden. (En wetende dat we het kunnen gebruiken om het gewicht van een ander volume ethanol te vinden door te converteren. Dit zijn de soorten trucs die je misschien wel tegenkomt bij huiswerkproblemen die deze concepten bevatten.)

Toepassingen van soortelijk gewicht

Soortelijk gewicht is een concept dat zich voordoet in verschillende industriële toepassingen, vooral als het gaat om vloeistofdynamica. Als je bijvoorbeeld ooit je auto hebt laten repareren en de monteur je liet zien hoe kleine plastic ballen in je transmissievloeistof zweefden, heb je het soortelijk gewicht in actie gezien.

Afhankelijk van de specifieke toepassing in kwestie, kunnen deze industrieën het concept gebruiken met een andere referentiestof dan water of lucht. De eerdere veronderstellingen waren alleen van toepassing op huiswerk. Wanneer u aan een echt project werkt, moet u zeker weten waar uw specifieke zwaartekracht naar verwijst, en er geen veronderstellingen over hoeven te maken.