Aineen ominaispaino on sen suhde tiheys määriteltyyn vertailuaineeseen. Tämä suhde on puhdas luku, joka ei sisällä yksiköitä.
Jos tietyn aineen ominaispaino on alle 1, se tarkoittaa, että materiaali kelluu vertailuaineessa. Kun tietyn materiaalin ominaispaino on yli 1, se tarkoittaa, että materiaali uppoaa vertailuaineeseen.
Tämä liittyy kelluvuuden käsitteeseen. Jäävuori kelluu valtameressä (kuten kuvassa), koska sen ominaispaino veteen nähden on alle 1.
Tämä nousu vs. uppoamisilmiö on syy siihen, että termiä "ominaispaino" käytetään, vaikka itsessään painovoimalla ei ole merkittävää roolia tässä prosessissa. Jopa olennaisesti erilaisessa painovoimakenttä, tiheyssuhteet olisivat muuttumattomat. Tästä syystä olisi paljon parempi käyttää termiä "suhteellinen tiheys" kahden aineen välillä, mutta historiallisista syistä termi "ominaispaino" on juuttunut.
Nesteiden ominaispaino
Nesteiden kohdalla vertailuaine on yleensä vesi, jonka tiheys on 1,00 x 103 kg / m3 lämpötilassa 4 celsiusastetta (veden tihein lämpötila), käytetään määrittämään, upottaako neste vai kelluu vedessä vai ei. Kotitehtävissä tämän oletetaan yleensä olevan referenssiaine nesteiden kanssa työskennellessä.
Kaasujen ominaispaino
Kaasujen vertailumaine on yleensä normaali ilma huoneenlämpötilassa, jonka tiheys on noin 1,20 kg / m3. Kotitehtävissä, jos vertailuainetta ei ole määritelty tiettyyn painovoimaongelmaan, on yleensä turvallista olettaa, että käytät tätä vertailuaineena.
Ominaispainon yhtälöt
Ominaispaino (SG) on mielenkiinnon kohteena olevan aineen tiheyden (ρminä) vertailuaineen tiheyteen (ρR). (Huomautus: Kreikan symboli rho, ρ, käytetään yleisesti edustamaan tiheyttä.) Tämä voidaan määrittää käyttämällä seuraavaa kaavaa:
SG = ρminä ÷ ρR = ρminä / ρR
Ottaen nyt huomioon, että tiheys lasketaan massa ja tilavuus yhtälön läpi ρ = m/V, tämä tarkoittaa, että jos otat kaksi saman tilavuuden ainetta, SG voidaan kirjoittaa uudelleen suhteessa niiden yksittäisiin massoihin:
SG = ρminä / ρR
SG = mminä/ V / mR/ V
SG = mminä / mR
Ja painosta lähtien W = mg, mikä johtaa kaavaan, joka kirjoitetaan painosuhteina:
SG = mminä / mR
SG = mminäg / mRg
SG = Wminä / WR
On tärkeää muistaa, että tämä yhtälö toimii vain aikaisemman oletuksemme kanssa, että näiden kahden tilavuus aineet ovat yhtä suuret, joten kun puhutaan kahden viimeisen yhtälön kahden aineen painosta, se on paino of yhtä suuret määrät kahdesta aineesta.
Joten jos haluaisimme selvittää etanolin veden ominaispainon, tiedämme yhden painon gallona vettä, niin meidän olisi tiedettävä yhden gallonan etanolin paino täyttääksesi laskeminen. Tai vaihtoehtoisesti, jos tiedämme etanolin veden ominaispainon veteen ja tiedämme yhden gallonan veden painon, voimme käyttää tätä viimeistä kaavaa löytääksesi yhden gallonan paino etanolia. (Ja tietäen sen, että voisimme käyttää sitä löytääkseen muun tilavuuden etanolin painon muuntamalla. Nämä ovat sellaisia temppuja, joita saatat löytää kotitehtäviä koskevista ongelmista, jotka sisältävät nämä käsitteet.)
Ominaispainon sovellukset
Ominaispaino on käsite, joka näkyy monissa teollisissa sovelluksissa, etenkin koska se liittyy nesteen dynamiikkaan. Esimerkiksi, jos olet joskus ottanut auton huoltoon ja mekaanikko on osoittanut sinulle kuinka pienet muovikuulat leijuvat vaihdenesteessäsi, olet nähnyt erityisen painovoiman toiminnassa.
Kyseisestä erityissovelluksesta riippuen nämä teollisuudenalat voivat käyttää konseptia eri vertailuaineen kanssa kuin vesi tai ilma. Aikaisemmat oletukset koskivat vain kotitehtäviä. Kun työskentelet todellisen projektin parissa, sinun pitäisi tietää varmasti, mihin erityinen vakavuus viittaa, eikä sen pitäisi joutua tekemään oletuksia siitä.