Оюутнууд физикийн бодисын масс, эзэлхүүний тухай ойлголттой танилцсаны дараа аливаа биеийн нэг чухал шинж чанарыг судалдаг бөгөөд үүнийг нягтрал гэж нэрлэдэг. Доорх нийтлэлийг энэ үнэ цэнэд зориулав. Нягтын физик утгын талаархи асуултуудыг доор харуулав. Нягтын томъёог мөн өгсөн болно. Үүнийг туршилтаар хэмжих аргуудыг тайлбарласан болно.
Нягтын тухай ойлголт
Өгүүллэгээ бодисын нягтын томъёоны шууд бичлэгээр эхэлцгээе. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна:
ρ=м / V.
Энд m нь авч үзсэн биеийн масс юм. Энэ нь SI системд килограммаар илэрхийлэгдэнэ. Даалгаврууд болон практик дээр та түүний хэмжилтийн бусад нэгжийг олох боломжтой, жишээлбэл, грамм эсвэл тонн.
Томьёоны V тэмдэг нь биеийн геометрийн параметрүүдийг тодорхойлох эзэлхүүнийг илэрхийлнэ. Үүнийг SI-д куб метрээр хэмждэг боловч куб километр, литр, миллилитр гэх мэтийг бас ашигладаг.
Нягтын томъёо нь тухайн нэгжид ямар масс агуулагдаж байгааг харуулдагэзлэхүүн. ρ-ийн утгыг ашиглан хоёр биеийн аль нь тэнцүү эзэлхүүнтэй илүү жинтэй, аль нь ижил масстай их эзэлхүүнтэй байхыг тооцоолж болно. Жишээлбэл, мод нь төмрөөс бага нягттай байдаг. Иймд эдгээр бодисыг тэнцүү хэмжээгээр хэрэглэвэл төмрийн масс нь модны ижил утгаас илт давах болно.
Харьцангуй нягтын тухай ойлголт
Энэ хэмжигдэхүүний нэр нь нэг биеийн судалж буй утгыг нөгөө биеийн ижил төстэй шинж чанартай харьцуулан авч үзэхийг харуулж байна. Харьцангуй нягтын ρr томъёо дараах байдалтай байна:
ρr=ρs / ρ0.
Энд ρs нь хэмжсэн материалын нягт, ρ0 нь ρ утгатай харьцах нягт юм. r нь хэмжигддэг. ρr нь хэмжээсгүй гэдэг нь ойлгомжтой. Энэ нь хэмжсэн бодис нь сонгосон стандартаас хэд дахин илүү нягт болохыг харуулдаг.
Шингэн болон хатуу бодисын хувьд стандартын хувьд ρ0 4 oC температурт нэрмэл усны хувьд энэ утгыг сонгоно. Энэ температурт ус хамгийн их нягттай байдаг бөгөөд энэ нь тооцоолоход тохиромжтой утга юм - 1000 кг/м3 эсвэл 1 кг/л.
Хийн системийн хувьд атмосферийн даралт болон 0 температурт агаарын нягтыг стандарт болгон ашигладаг oC.
Нягтын даралт ба температураас хамаарах хамаарал
Судлагдсан утга нь тодорхой биеийн хувьд тогтмол биш,хэрэв та түүний температур эсвэл гадаад даралтыг өөрчилвөл. Гэсэн хэдий ч шингэн болон хатуу биетүүд олон тохиолдолд шахагдах боломжгүй байдаг тул даралт өөрчлөгдөх, температур өөрчлөгдөх үед тэдгээрийн нягт нь тогтмол хэвээр байна.
Даралтын нөлөө нь дараах байдлаар илэрдэг: ихсэх үед атом хоорондын болон молекул хоорондын дундаж зай багасч, нэгж эзэлхүүн дэх бодисын молийн тоог нэмэгдүүлдэг. Тиймээс нягтрал нэмэгдэж байна. Судалж буй шинж чанарт даралтын тодорхой нөлөөлөл нь хийн хувьд ажиглагдаж байна.
Температур нь даралтын эсрэг нөлөөтэй. Температур нэмэгдэхийн хэрээр бодисын хэсгүүдийн кинетик энерги нэмэгдэж, тэд илүү идэвхтэй хөдөлж эхэлдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн хоорондох дундаж зай нэмэгдэхэд хүргэдэг. Сүүлийн баримт нь нягтрал буурахад хүргэдэг.
Дахин хэлэхэд энэ нөлөө нь шингэн болон хатуу биетүүдээс илүү хийн хувьд илүү тод илэрдэг. Энэ дүрэмд үл хамаарах зүйл байдаг - энэ бол ус юм. 0-4 oС температурт түүний нягт нь халах тусам нэмэгддэг болохыг туршилтаар тогтоосон.
Нэг төрлийн ба нэг төрлийн бус биет
Дээр бичсэн нягтын томьёо нь авч үзэж буй биеийн дундаж ρ хэмжигдэхүүнтэй тохирч байна. Хэрэв бид түүнд бага хэмжээний эзэлхүүнийг хуваарилах юм бол тооцоолсон ρi нь өмнөх утгаас эрс ялгаатай байж болно. Энэ баримт нь эзэлхүүн дэх массын жигд бус хуваарилалттай холбоотой юм. Энэ тохиолдолд нягтралρi-г орон нутгийн гэж нэрлэдэг.
Бодисын жигд бус хуваарилалтын асуудлыг авч үзвэл нэг зүйлийг тодруулах нь сонирхолтой санагдаж байна. Бид атомын масштабтай ойролцоо энгийн эзэлхүүнийг авч үзэхэд дунд зэргийн тасралтгүй байдлын тухай ойлголт зөрчигдөж байгаа бөгөөд энэ нь орон нутгийн нягтын шинж чанарыг ашиглах нь утгагүй гэсэн үг юм. Атомын бараг бүхэлдээ масс нь цөмд нь төвлөрч, радиус нь 10-13 метр орчим байдаг нь мэдэгдэж байна. Цөмийн нягтыг асар их тоогоор үнэлдэг. Энэ нь 2, 31017 кг/м3.
Нягтын хэмжилт
Томъёоны дагуу нягт нь массын эзэлхүүний харьцаатай тэнцүү болохыг дээр харуулсан. Энэ баримт нь биеийг жинлэж, түүний геометрийн параметрүүдийг хэмжих замаар тодорхойлсон шинж чанарыг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Хэрэв биеийн хэлбэр нь маш нарийн төвөгтэй бол нягтыг тодорхойлох түгээмэл арга бол гидростатик жин юм. Энэ нь Архимедийн хүчийг ашиглахад суурилдаг. Аргын мөн чанар нь энгийн зүйл юм. Биеийг эхлээд агаарт, дараа нь усанд жинлэнэ. Үл мэдэгдэх нягтыг тооцоолоход жингийн зөрүүг ашиглана. Үүнийг хийхийн тулд дараах томъёог ашиглана уу:
ρ=ρl P0 / (P0 - P l),
хаана P0, Pl - агаар болон шингэн дэх биеийн жин. Үүний дагуу ρl нь шингэний нягт юм.
Нягтыг тодорхойлох гидростатик жингийн аргыг домог ёсоор анх Сиракузийн гүн ухаантан ашигласан байдаг. Архимед. Тэрээр титмийн бие махбодийн бүрэн бүтэн байдлыг зөрчихгүйгээр титэм хийхэд зөвхөн алт төдийгүй бусад нягтрал багатай металл ашигласан болохыг тогтоож чадсан.
