Нягтыг хэрхэн олох, энэ нь юу болохыг өгүүллээр авч үзье. Олон барилга байгууламж, тээврийн хэрэгслийн дизайн хийхдээ тодорхой материалд байх ёстой хэд хэдэн физик шинж чанарыг харгалзан үздэг. Үүний нэг нь нягтрал юм.
Масс ба хэмжээ
Түүнтэй шууд холбоотой хоёр физик хэмжигдэхүүний утгыг тайл - энэ бол масс ба эзэлхүүн юм. Бид нягтралыг хэрхэн олох вэ гэсэн асуултанд хариулахаас өмнө.
Масс гэдэг нь биетүүдийн инерцийн шинж чанар болон бие биедээ татах хүчний таталцлыг харуулах чадварыг тодорхойлдог шинж чанар юм. SI систем дэх массыг килограммаар хэмждэг.
Инерцийн болон таталцлын массын тухай ойлголтыг Исаак Ньютон механик болон дэлхийн таталцлын хуулиудыг боловсруулахдаа анх физикт нэвтрүүлсэн.
Эзлэхүүн нь тухайн биеийн зөвхөн геометрийн шинж чанар бөгөөд түүний эзэлж буй орон зайн хэсгийг тоон байдлаар илэрхийлдэг. Эзлэхүүнийг уртын шоо нэгжээр хэмждэг, жишээлбэл, SI-д метр куб байна.
Мэдэгдэж буй хэлбэрийн биед зориулагдсан(параллелепипед, бөмбөлөг, пирамид) энэ утгыг тусгай томьёогоор тодорхойлж болно, жигд бус геометрийн хэлбэртэй объектуудын эзлэхүүнийг шингэнд дүрэх замаар тодорхойлно.
Физик хэмжигдэхүүний нягт
Одоо та нягтыг хэрхэн олох вэ гэсэн асуултын хариулт руу шууд очиж болно. Энэ шинж чанарыг биеийн жингийн эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлдог бөгөөд үүнийг математикийн хувьд дараах байдлаар бичнэ:
ρ=м/V.
Энэ тэгшитгэл нь ρ (кг/м3)-ийн нэгжийг харуулж байна. Тиймээс нягт, масс, эзэлхүүн нь нэг тэгшитгэлээр хамааралтай бөгөөд аливаа материалын ρ утга нь түүний массын эзлэхүүний концентрацийг харуулдаг.
Энгийн жишээ хэлье: Хэрэв та ижил хэмжээтэй хуванцар болон төмөр бөмбөгийг гартаа авбал хоёр дахь нь эхнийхээс хамаагүй илүү жинтэй болно. Энэ нь хуванцартай харьцуулахад төмрийн нягтрал өндөртэй холбоотой юм.
Байгалийн нягтын харьцааны нэг гол илрэл нь биеийн хөвөх чадвар байх болно. Хэрэв бие нь шингэнээс бага нягттай бол тэр шингэнд хэзээ ч живэхгүй.
Материалын нягт
Зарим материалын нягтын тухай ярихад тэдгээр нь хатуу биетийг хэлдэг. Хий болон шингэн нь тодорхой нягттай байдаг ч бид энд ярихгүй.
Хатуу материал нь талст эсвэл аморф байж болно. ρ-ийн утга нь бүтэц, атом хоорондын зай, материалын атом ба молекулын массаас хамаарна. Жишээлбэл, бүх металлууд болор, шил эсвэл мод нь талст байдагаморф бүтэц. Төрөл бүрийн модны нягтын хүснэгтийг доор харуулав.
Энэ тохиолдолд дундаж нягтыг өгсөн гэдгийг анхаарна уу. Бодит амьдрал дээр мод бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц онцлогтой, үүнд хоосон зай, нүх сүв, модны чийгийн тодорхой хувь байдаг.
Доор өөр хүснэгт байна. Үүнд тасалгааны температурт байгаа бүх цэвэр химийн элементийн нягтыг г/см3-аар өгсөн болно.
Бүх элементүүд нь усны нягтралаас их байгааг хүснэгтээс харж болно. Үл хамаарах зүйл бол зөвхөн гурван металл болох лити, кали, натри бөгөөд тэдгээр нь живдэггүй, харин усны гадаргуу дээр хөвдөг.
Нягтыг туршилтаар хэрхэн хэмждэг вэ?
Үнэндээ судалж буй шинж чанарыг тодорхойлох хоёр арга байдаг. Эхнийх нь биеийг шууд жинлэж, шугаман хэмжээг нь хэмжих явдал юм.
Хэрэв биеийн геометрийн хэлбэр нь нарийн төвөгтэй бол гидростатик гэж нэрлэгддэг аргыг хэрэглэнэ.
Түүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна: эхлээд биеийг агаарт жинлэнэ. Үүссэн жин нь P1 байсан гэж үзье. Үүний дараагаар биеийг ρl мэдэгдэж байгаа нягттай шингэнд жинлэнэ. Шингэн дэх биеийн жин P2 байна. Дараа нь судалж буй материалын нягтын ρ утга нь:болно.
ρ=ρlP1/(P1-P 2).
Архимедийн хуулийг авч үзвэл энэ томьёог оюутан бүр бие даан авч болно.тайлбарласан хэргийн хувьд.
Түүхэнд анх удаа гидростатик жинг Грекийн гүн ухаантан Архимед хуурамч алтан титмийг тодорхойлоход ашигласан гэж үздэг. Анхны гидростатик тэнцвэрийг 16-р зууны төгсгөлд Галилео Галилей зохион бүтээжээ. Одоогоор электрон пикнометр болон нягтын хэмжигчийг шингэн, хатуу болон хийн ρ-ийн утгыг туршилтаар тодорхойлоход өргөнөөр ашиглаж байна.
Нягтын онолын тодорхойлолт
Нягтыг туршилтаар хэрхэн олох тухай асуултыг дээр хэлэлцсэн. Гэсэн хэдий ч үл мэдэгдэх материалын энэ ρ-ийг онолын хувьд олж болно. Үүнийг хийхийн тулд болор торны төрөл, энэ торны параметрүүд, түүнчлэн түүнийг бүрдүүлж буй атомуудын массыг мэдэх шаардлагатай. Аливаа энгийн болор тор нь тодорхой геометрийн хэлбэртэй байдаг тул эзлэхүүнийг тодорхойлох томъёог олоход хялбар байдаг.
Хэрэв талст материал нь металл хайлш зэрэг хэд хэдэн химийн элементүүдээс бүрддэг бол түүний дундаж нягтыг дараах энгийн томъёогоор тодорхойлж болно:
ρ=∑mi/∑(mi/ρi).
Энд mi, ρi нь i-р бүрэлдэхүүн хэсгийн масс ба нягт юм.
Хэрэв материал нь аморф бүтэцтэй бол онолын хувьд түүний нягтыг нарийн тодорхойлох боломжгүй тул туршилтын аргыг ашиглах шаардлагатай.
