در این مقاله می آموزیم که وزن مخصوص چیست، تعریف آن، معنی، فرمول، معادله، مثال ها، محاسبه، نحوه استخراج آن از چگالی و … در این مقاله توضیح داده شده است. بیایید کاوش کنیم!
گرانش مخصوص چیست؟ تعریف، معنا
وزن مخصوص به چه معناست؟
هنگام راه اندازی میکسر، درک وزن مخصوص سیالی که باید مخلوط شود مهم است زیرا بر گشتاور و اسب بخار مورد نیاز برای مخلوط کردن صحیح سیال تأثیر می گذارد.
هنگامی که در تابستان برای لذت بردن از استخر و رودخانه بیرون می رویم، همیشه باید مطمئن شویم که همه تجهیزات و اقدامات ایمنی ما در جای خود کار می کنند. وقتی برای سوار شدن به قایق به رودخانه می رویم، باید از نشتی قایق مطمئن شویم و جلیقه های ایمنی بپوشیم.
برای کودکان خردسالی که هنوز شنا را یاد می‌گیرند، مطمئن می‌شویم که شناور می‌آورند یا با آنها در حلقه شنا شنا می‌کنیم تا از غرق نشدن آنها مطمئن شویم. چرا قایق و حلقه شنا شناورند؟ عوامل زیادی وجود دارند که تعیین می کنند یک جسم در آب فرو می رود یا شناور می شود، یکی از آنها چیزی است که ما آن را گرانش مخصوص می نامیم.
- در کاربردهای با وزن مخصوص بالاتر، گشتاور بیشتری برای ایجاد نتایج مطلوب مورد نیاز است.
- اگر وزن مخصوص در نظر گرفته نشود و میکسر متناسب با آن بهینه نشود، نتیجه غیرقابل پیش بینی خواهد بود و ممکن است آسیب و/یا خرابی موتور رخ دهد.
در این وبلاگ قصد داریم به بررسی وزن مخصوص و جنبه های مختلف آن بپردازیم. تناسب مفهومی است که همه ما آن را دیده ایم اما نام آن را نمی دانیم. علاوه بر این، ما در مورد وزن مخصوص، فرمول های وزن مخصوص و مشتق از آنها و همچنین مثال های محاسبه در این موضوع بحث خواهیم کرد. می توانید یاد بگیرید: کاویتاسیون چیست؟
تعریف وزن مخصوص
وزن مخصوص به رابطه بین چگالی یک جسم و ماده مرجع اشاره دارد. علاوه بر این، وزن مخصوص می تواند به ما بگوید که آیا جسم در ماده مرجع فرو می رود یا شناور می شود. به عبارت ساده، وزن مخصوص تعیین می کند که آیا یک جسم در آب فرو می رود یا شناور است. علاوه بر این، عوامل زیادی وجود دارد که تعیین می کند یک جسم شناور یا غرق شود.
وزن مخصوص نسبت چگالی جسم به ماده مرجع است . وزن مخصوص می تواند به ما بگوید که آیا یک جسم بر اساس مقدار آن در ماده مرجع ما غرق می شود یا شناور می شود. به طور معمول از ماده مرجع به عنوان آب استفاده می شود.
نمونه های وزن مخصوص
وقتی برای آرزو کردن یک پنی به منبع آب می اندازید، پر ته آن را حمل می کند. به این دلیل است که این پنی با آب متراکم است. اگر برای هدف ما به فرمول وزن مخصوص متصل باشد، ما معتقدیم که وزن مخصوص بزرگتر از 1 است. اگر وزن مخصوص بزرگتر از 1 باشد، جسم غرق می شود و زمانی که وزن مخصوص کمتر از 1 باشد، جسم شناور می شود. . اگر وزن مخصوص برابر با 1 باشد، این اجازه نمی دهد جسم به داخل مایع هجوم آورد.
هنگام در نظر گرفتن چگالی مواد ناشناخته، وزن مخصوص یک شاخص اندازه گیری مهم است. رابطه بین مواد ناشناخته و مواد رایج تر، امکان مقایسه سریع از نظر چگالی را فراهم می کند. برای گازها، هوا در فشار و دمای معمولی اغلب به عنوان ماده مرجع استفاده می شود.
برای مایعات، آب اغلب به عنوان ماده مرجع استفاده می شود. نمونه ای از مقایسه دو مایع زمانی است که نفت سفید در مقایسه با آب خالص در دمای 40 درجه فارنهایت (104 درجه سانتیگراد) در فشار اتمسفر معمولی دارای ارزش کمتر از 1 باشد. این بدان معناست که چگالی نفت سفید در این دما کمتر از چگالی آب است.
این همچنین به این معنی است که وقتی هر دو در یک ظرف قرار می گیرند، نفت سفید روی آب شناور می شود. آنچه برای محاسبه وزن مخصوص مورد نیاز است، ماده و چگالی آن، ماده مرجع و چگالی، دما و فشار آن است؟ سپس، ماده مورد ارزیابی، چگالی خود را در دما و فشار معین اندازه گیری می کند و بسته به تفاوت آنها، عددی کمتر، مساوی یا بزرگتر از 1 را به آن اختصاص می دهد. نسبت به تراکم سوالات مرتبط با مواد مرجع.
- وزن مخصوص مبنای روش های تاریخی مورد استفاده برای تغلیظ سنگ معدن است. Panning، Jigging، Shaking، جداسازی مارپیچی و جداسازی رسانه های سنگین یکی از روش های به دست آوردن کنسانتره بر اساس تفاوت وزن مخصوص است.
- وزن مخصوص در بین سنگ های غنی از آهن، منیزیم و فلزات سنگین بیشترین و در بین سنگ های غنی از قلیایی، سیلیس و آب کمترین وزن مخصوص را دارد. از آنجا که وزن مخصوص را می توان به سرعت و دقیق محاسبه کرد، به طور گسترده ای در علم و فناوری شیمی استفاده می شود. به عنوان مثال، تعیین وزن مخصوص یک عنصر مشترک در توصیف ترکیبات مایع جدید است.
- وزن مخصوص اکثر مولکول های آلی که فقط کربن، هیدروژن و اکسیژن دارند کمتر از یک است. دستگاهی که برای اندازه گیری نیروهای گرانشی خاص استفاده می شود.
بنابراین، چگالی دقیقا چیست؟ چگالی یک جسم در یک حجم خاص معیاری است برای اینکه چقدر فشرده یا سنگین است. ما چگالی را بر حسب گرم بر میلی لیتر (گرم بر میلی لیتر)، گرم بر سانتی متر مکعب (گرم بر سانتی متر مکعب) یا کیلوگرم بر لیتر (کیلوگرم بر لیتر) اندازه می گیریم که همه واحدهای جرم در واحد حجم هستند.
عوامل موثر بر وزن مخصوص
- همانطور که بحث شد، وزن مخصوص اندازه گیری چگالی یک
جسم در مقایسه با چگالی آب در دما و فشار دقیق است. - چگالی اجسام و مایعات به نوعی به تغییر فشار و دما بستگی دارد و به همین دلیل است که بر وزن مخصوص تأثیر می گذارد.
- هنگام محاسبه وزن مخصوص از دما و فشار استاندارد استفاده کنید. اگر تأثیر خارجی تنظیم نشود، نسبت تغییر خواهد کرد.
- حالا بیایید وزن مخصوص شیر را بررسی کنیم. تراکم شیر تحت تأثیر تراکم ترکیبی اجزای مختلف آن است. بنابراین بستگی به میزان مواد محلول یا معلق، تغییر ترکیب و وضعیت فیزیکی مواد تشکیل دهنده شیر دارد.
- تراکم شیر نیز تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله تاریخچه دمایی نمونه، تفاوت های بیولوژیکی در میسل ها و شرایط فرآوری شیر است. در میان ترکیبات مختلف شیر، میزان چربی شیر به عنوان دلیل اصلی تغییر تراکم شیر شناخته شده است. مشاهده شده است که وضعیت فیزیکی چربی شیر تأثیر بیشتری بر تراکم دارد.
فرمول و معادله وزن مخصوص
با فرض آب به عنوان ماده مرجع، فرمول وزن مخصوص، تقسیم چگالی هر جسم است که سپس بر چگالی آب تقسیم می شود.
- وزن مخصوص = چگالی هر جسم / چگالی آب.
- (SG) = ρ جسم / ρ آب
جایی که SG = وزن مخصوص
واحد وزن مخصوص
ما از فرمول وزن مخصوص بدست می آوریم،
- وزن مخصوص = چگالی هر جسم / چگالی آب.
برای اطلاع از واحد،
- واحد وزن مخصوص = واحد چگالی هر جسم/واحد چگالی آب
- واحد وزن مخصوص = واحد چگالی/واحد چگالی
- واحد وزن مخصوص = Unitless
وزن مخصوص واحد ندارد، زیرا صورت و مخرج یک واحد دارند، بنابراین آنها فقط یکدیگر را خنثی می کنند.
بیایید به یک مثال نگاه کنیم. چگالی یک ماده 20 گرم در میلی لیتر [چگالی در CGS] و چگالی آب 1 گرم بر میلی لیتر [چگالی در CGS] است.
از معادله،
- واحد وزن مخصوص ماده = چگالی ماده / چگالی آب
- واحد وزن مخصوص ماده = [20 گرم بر میلی لیتر] / [1 گرم بر میلی لیتر]
واحد g/mL را هم در صورت و هم در مخرج لغو می کنیم زیرا هر دو یکسان هستند. بنابراین، بدون واحد است. تصویر سازی چگالی بالا و پایین به شرح زیر است:
چگالی رابطه مستقیمی با جرم جسم دارد (واحد: معمولاً بر حسب گرم، اما می تواند بر حسب کیلوگرم یا پوند نیز باشد)، بنابراین وزن مخصوص را نیز می توان با تقسیم جرم جسم بر جرم آب تعیین کرد. توجه داشته باشید که همه این واحدها یکسان هستند، بنابراین نتیجه واحد نخواهد داشت زیرا یکدیگر را خنثی می کنند.
حال بیایید به وزن مخصوص مواد مختلف در شرایط فیزیکی معمولی نگاه کنیم: بیایید این موضوع را با بررسی مثال های حل شده بهتر درک کنیم:
چگونه وزن مخصوص را از چگالی بدست آوریم؟
ساده است، فقط باید از فرمول وزن مخصوص استفاده کنید، فرمول یا معادله وزن مخصوص به صورت زیر نوشته شده است:
⇒ ماده SG = ρ ماده / ρ H2O
⇒ وزن مخصوص هر ماده = چگالی آن ماده / چگالی آب
⇒ وزن مخصوص هر ماده = چگالی آن ماده بر حسب کیلوگرم بر مترمربع 3 / 1000 بر حسب کیلوگرم بر مترمربع
حال اگر داده‌های چگالی هر ماده‌ای داده شود، می‌توانیم وزن مخصوص استفاده از فرمول بالا را دریابیم.
چگونه از وزن مخصوص چگالی بدست آوریم؟
بدست آوردن چگالی از وزن مخصوص بسیار آسان است، بیایید ببینیم چگونه آن را بدست آوریم؟ فرمول یا معادله وزن مخصوص به صورت زیر نوشته می شود:
⇒ ماده SG = ρ ماده / ρ H2O
⇒ ρ ماده / ρ H2O = ماده SG
⇒ ρ ماده = SG x ρ H2O
⇒ چگالی هر ماده = وزن مخصوص آن ماده x چگالی آب
⇒ چگالی هر ماده بر حسب کیلوگرم بر مترمربع = وزن مخصوص آن ماده x 1000 کیلوگرم بر متر مکعب
حال اگر داده های وزن مخصوص هر ماده ای داده شود، با استفاده از فرمول بالا می توانیم چگالی را دریابیم.
مثال های محاسبه وزن مخصوص
مثال 1: محاسبه وزن مخصوص آهن
وزن مخصوص آهن را محاسبه کنید. چگالی آهن 7850 کیلوگرم بر متر مکعب است. وزن مخصوص آهن و آب به صورت زیر محاسبه می شود:
(SG)آهن = [7850 کیلوگرم بر متر مکعب ] / [1000 کیلوگرم بر متر مکعب ] = 7.85
بنابراین وزن مخصوص آهن 85/7 محاسبه شد
مثال 2: محاسبه وزن مخصوص طلا
اگر چگالی طلا 19300 کیلوگرم بر متر مکعب باشد ، وزن مخصوص طلا چقدر است؟
وزن مخصوص طلا را به صورت زیر محاسبه می کنیم:
(SG)طلا = [19300 کیلوگرم بر متر مکعب ] / [1000 کیلوگرم بر متر مکعب ] = 19.3
بنابراین وزن مخصوص آهن 19.3 است.
مثال: محاسبه چگالی یخ
اگر وزن مخصوص یخ 0.92 باشد، چگالی یخ چقدر است؟ چگالی یخ را می توان با استفاده از فرمول وزن مخصوص تبادل به صورت زیر محاسبه کرد:
(SG) = ρ ماده / ρ H2O
⇒ρ ماده = SG⋅ρ H2O
با جایگزینی فرمول فوق به دست می آوریم
ماده Ρ = 0.92 x 1000 kg/m 3 = 920 kg/m 3
روشهای تعیین وزن مخصوص
صنعت نفت و گاز از انواع مختلفی از ابزارها برای تعیین وزن مخصوص استفاده می کند.
فناوری افیوژن و توزین
معروفترین اگزودا و وسیله توزین، ترازوی ثقلی است. اصل کار ترازوی ثقلی اندازه گیری فشاری است که توسط گازی با چگالی معین و فشاری که توسط هوای هم چگالی وارد می شود اندازه گیری می شود و وزن مخصوص با نسبت این اندازه گیری های فشار تعیین می شود.
در این ابزار، وسیله ای که برای اندازه گیری شناوری اعمال شده بر روی اجسام معلق در گاز یا هوا استفاده می شود، توسط یک تیر تعادل ارائه می شود، یک سر تیر تعادل دارای شناور آب بندی شده و سر دیگر دارای وزنه تعادل و ترازو A است. شناوری نمونه گاز به طور مداوم آزمایش شده و هوا برابر است، چگالی برابر است.
فناوری توزین مستقیم
وزن سنج UGC پرکاربردترین وسیله توزین مستقیم است. همان مخزن، که مرجع و نمونه نامیده می شود، در هر انتهای تیر تعادل، در فاصله مساوی از محور محوری معلق است.
فشار، دما و سایر تغییرات محیطی تأثیر یکسانی بر دو مخزن ذخیره دارد و در نتیجه این تغییرات را جبران می کند. به عنوان مثال، با استفاده از یک تنظیم کننده فشار مخصوصا مناسب، می توان از فشار هوای مخزن مرجع برای تنظیم فشار هوای مخزن نمونه استفاده کرد تا تأثیر نوسانات دمای محیط را از بین ببرد. دمای محیطی که فشار را در مخزن مرجع مهر و موم شده کنترل می کند می تواند فشار در مخزن نمونه را کنترل کند. فقط تغییر واقعی وزن مخصوص ثبت می شود و تغییر آشکار ناشی از تغییرات دمای محیط ثبت نخواهد شد. کالیبراسیون با استفاده از یک دیسک کالیبراسیون برابر با اختلاف وزن بین گرانش “مقیاس کامل” و شدت “مقیاس کم” انجام می شود.
کاربردهای وزن مخصوص
کاربردهای زیادی برای وزن مخصوص وجود دارد. بعضی از آنها … هستند:
- با مقایسه مقادیر جواهرات با یک مجموعه ایده آل می توان خلوص جواهرات را محاسبه کرد.
- مقادیر وزن مخصوص هر ماده می تواند توسط زمین شناسان و کانی شناسان برای تعیین محتوای معدنی هر یک از سنگ ها استفاده شود.
- یک متخصص آنالیز ادرار، وزن مخصوص ادرار را برای تعیین محتوای آن اندازه گیری می کند.
- دانش‌آموزان و محققان نیز یاد می‌گیرند که نسبت‌ها را از میان آنها بیابند.
- در داروسازی گاهی لازم است از مفاهیم چگالی، وزن مخصوص و حجم مخصوص برای تعیین وزن و حجم مایعات خاص استفاده شود.
نتیجه
در وبلاگ فوق ما چیزهای زیادی در مورد وزن مخصوص آموخته ایم زیرا بخش مهمی از حوزه های علم و اندازه گیری است. همچنین زمانی فرا خواهد رسید که به وزن دقیق مایعات و حجم جامدات عمدتاً هنگام ترکیب شدن نیاز خواهیم داشت و به همین دلیل تعیین وزن مخصوص بسیار مهم است.