घनत्व, द्रव्यमान और आयतन कैसे संबंधित हैं?

विषय

• द्रव्यमान, घनत्व और आयतन के बीच संबंध
• टिप्स
• माप की मात्रा
• दबाव, मात्रा और तापमान के बीच संबंध
• द्रव्यमान का अर्थ
• ब्रह्मांड का द्रव्यमान और घनत्व
• डार्क मैटर और डार्क एनर्जी
• Buoyant Force और विशिष्ट गुरुत्व

द्रव्यमान, घनत्व और आयतन के बीच संबंध

घनत्व किसी वस्तु या पदार्थ के आयतन के द्रव्यमान के अनुपात का वर्णन करता है। द्रव्यमान जब कोई बल उस पर कार्य करता है, तो सामग्री के प्रतिरोध को तेज करने के लिए। न्यूटन के अनुसार गति का दूसरा नियम (च = मा), किसी वस्तु पर कार्य करने वाला शुद्ध बल उसके द्रव्यमान के त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है।

द्रव्यमान की यह औपचारिक परिभाषा आपको इसे अन्य विपक्षों में रखने की सुविधा देती है जैसे कि ऊर्जा, संवेग, केन्द्रक बल और गुरुत्वाकर्षण बल की गणना। चूंकि गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी की सतह पर लगभग समान है, वजन द्रव्यमान का एक अच्छा संकेतक बन जाता है। मापी गई सामग्री की मात्रा बढ़ने और घटने से पदार्थ का द्रव्यमान कम हो जाता है।

टिप्स

द्रव्यमान, घनत्व और आयतन के बीच एक स्पष्ट संबंध है। द्रव्यमान और आयतन के विपरीत, मापी गई सामग्री की मात्रा बढ़ने से घनत्व में वृद्धि या कमी नहीं होती है। दूसरे शब्दों में, 10 ग्राम से 100 ग्राम तक मीठे पानी की मात्रा बढ़ाने से भी मात्रा 10 मिली लीटर से बढ़कर 100 मिलीलीटर हो जाएगी लेकिन घनत्व 1 ग्राम प्रति मिलीलीटर (100 ग्राम m 100 एमएल = 1 ग्राम / एमएल) रहता है।

यह घनत्व को कई पदार्थों की पहचान करने में एक उपयोगी संपत्ति बनाता है। हालांकि, चूंकि तापमान और दबाव में परिवर्तन से विचलन होता है, इसलिए तापमान और दबाव के साथ घनत्व भी बदल सकता है।

माप की मात्रा

किसी दिए गए द्रव्यमान के लिए और मात्रा किसी वस्तु या पदार्थ का भौतिक स्थान कितना भौतिक है, घनत्व किसी दिए गए तापमान और दबाव पर स्थिर रहता है। इस रिश्ते के लिए समीकरण है ρ = एम / वी जिसमें ρ (आरएचओ) घनत्व है, म द्रव्यमान है और वी मात्रा है, जिससे घनत्व इकाई किलो / मी हो जाती है³। घनत्व का पारस्परिक (1/ρ) के रूप में जाना जाता है विशिष्ट आयतन, मी में मापा जाता है³ /किलोग्राम।

आयतन बताता है कि कोई पदार्थ कितना स्थान घेरता है और लीटर (एसआई) या गैलन (अंग्रेजी) में दिया गया है। किसी पदार्थ का आयतन इस बात से निर्धारित होता है कि कितनी सामग्री मौजूद है और सामग्री के कणों को कितनी बारीकी से एक साथ पैक किया गया है।

नतीजतन, तापमान और दबाव किसी पदार्थ, विशेष रूप से गैसों की मात्रा को बहुत प्रभावित कर सकते हैं। द्रव्यमान के साथ, सामग्री की मात्रा बढ़ने और घटने से पदार्थ का आयतन भी बढ़ता और घटता है।

दबाव, मात्रा और तापमान के बीच संबंध

गैसों के लिए, मात्रा हमेशा उस कंटेनर के बराबर होती है जो गैस अंदर होती है। इसका मतलब है कि, गैसों के लिए, आप आदर्श गैस कानून का उपयोग करके मात्रा को तापमान, दबाव और घनत्व से संबंधित कर सकते हैं पीवी = एनआरटी जिसमें पी एटीएम (वायुमंडलीय इकाइयों) में दबाव है, वी मी में मात्रा है³ (मीटर क्यूबेड), n गैस के मोल्स की संख्या है, आर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (आर = 8.314 जे / (मोल एक्स के)) और टी केल्विन में गैस का तापमान होता है।

••• सैयद हुसैन अतहर

तीन और कानून मात्रा, दबाव और तापमान के बीच संबंधों का वर्णन करते हैं क्योंकि वे बदलते हैं जब अन्य सभी मात्राओं को स्थिर रखा जाता है। समीकरण हैं पी₁वी₁ = पी₂वी₂, पी₁/ टी₁ = पी₂/ टी₂ तथा वी₁/ टी₁ = वी₂/ टी₂ क्रमशः बॉयलेस लॉ, गे-लुसैक लॉ और चार्लेस लॉ के नाम से जाना जाता है।

प्रत्येक कानून में, बाएं हाथ के चर एक प्रारंभिक बिंदु पर मात्रा, दबाव और तापमान का वर्णन करते हैं, जबकि दाएं हाथ के चर उन्हें दूसरे बाद के समय बिंदु पर बताते हैं। बॉयल्स लॉ के लिए तापमान स्थिर है, गे-लुसैक लॉ के लिए वॉल्यूम स्थिर है और चार्लेस लॉ के लिए दबाव निरंतर है।

ये तीन कानून आदर्श गैस कानून के समान सिद्धांतों का पालन करते हैं, लेकिन तापमान, दबाव, या मात्रा के स्थिर होने की स्थिति में बदलाव का वर्णन करते हैं।

द्रव्यमान का अर्थ

हालांकि आम तौर पर लोग द्रव्यमान का उपयोग इस बात के संदर्भ में करते हैं कि कोई पदार्थ कितना मौजूद है या किसी पदार्थ को कितना भारी है, विभिन्न तरीकों से लोग विभिन्न वैज्ञानिक घटनाओं के द्रव्यमान का उल्लेख करते हैं, इसका मतलब है कि द्रव्यमान को अधिक एकीकृत परिभाषा की आवश्यकता है जो इसके सभी उपयोगों को शामिल करता है।

वैज्ञानिक आमतौर पर उप-परमाणु कणों, जैसे कि इलेक्ट्रॉनों, बोसोन या फोटॉन के बारे में बात करते हैं, द्रव्यमान की बहुत कम मात्रा के रूप में। लेकिन इन कणों का द्रव्यमान वास्तव में सिर्फ ऊर्जा है। जबकि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान ग्लून्स (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ रखने वाली सामग्री) में जमा होता है, जबकि एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बहुत अधिक नगण्य होता है, जो इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की तुलना में लगभग 2,000 गुना हल्का होता है।

न्यूट्रॉन और प्रोटॉन को एक साथ बांधे रखने के लिए ग्लून्स में मजबूत परमाणु बल, ब्रह्मांड के चार मौलिक बलों में से एक के साथ विद्युत चुम्बकीय बल, गुरुत्वाकर्षण बल और कमजोर परमाणु बल होता है।

ब्रह्मांड का द्रव्यमान और घनत्व

हालाँकि पूरे ब्रह्मांड का आकार बिल्कुल ज्ञात नहीं है, लेकिन यह देखने योग्य ब्रह्मांड है, ब्रह्मांड में जिस पदार्थ का वैज्ञानिकों ने अध्ययन किया है, उसका द्रव्यमान लगभग 2 x 10 है⁵⁵ जी, लगभग 25 बिलियन आकाशगंगाएं मिल्की वे के आकार की हैं। यह 14 बिलियन प्रकाश वर्ष तक फैला है, जिसमें डार्क मैटर, पदार्थ शामिल हैं जो वैज्ञानिकों को इस बात से पूरी तरह आश्वस्त करते हैं कि इसका बना और चमकदार पदार्थ, सितारों और आकाशगंगाओं के लिए क्या खाता है। ब्रह्मांड का घनत्व लगभग 3 x 10 है^-30 ग्राम / सेमी³.

कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (ब्रह्मांड के आदिम चरणों से विद्युत चुम्बकीय विकिरण की कलाकृतियां), सुपरक्लस्टर (आकाशगंगाओं के समूह) और बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस (गैर-हाइड्रोजन नाभिक का उत्पादन) के शुरुआती चरणों के दौरान वैज्ञानिक इन अनुमानों को देखते हैं। ब्रम्हांड)।

डार्क मैटर और डार्क एनर्जी

वैज्ञानिक अपने भाग्य का निर्धारण करने के लिए ब्रह्माण्ड की इन विशेषताओं का अध्ययन करते हैं, चाहे वह स्वयं के किसी बिंदु पर विस्तार करना जारी रखे या चाहे। जैसा कि ब्रह्मांड का विस्तार जारी है, वैज्ञानिक सोचते थे कि गुरुत्वाकर्षण बल वस्तुओं को विस्तार को धीमा करने के लिए एक दूसरे के बीच एक आकर्षक बल देते हैं।

लेकिन 1998 में, दूर के सुपरनोवा के हबल स्पेस टेलीस्कोप अवलोकनों से पता चला कि ब्रह्मांड ब्रह्मांड का विस्तार समय के साथ बढ़ा है। हालांकि वैज्ञानिकों को पता नहीं था कि वास्तव में त्वरण का कारण क्या था, इस विस्तार त्वरण के कारण वैज्ञानिक उस अंधेरे ऊर्जा का नाम लेते हैं, जो इस अज्ञात घटना का नाम है, इसके लिए जिम्मेदार होगा।

ब्रह्मांड में द्रव्यमान के बारे में कई रहस्य बने हुए हैं, और वे अधिकांश ब्रह्मांडों के द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार हैं। ब्रह्मांड में लगभग 70% द्रव्यमान ऊर्जा अंधेरे ऊर्जा से और लगभग 25% अंधेरे पदार्थ से आती है। केवल 5% साधारण पदार्थ से आता है। ब्रह्मांड में विभिन्न प्रकार के द्रव्यमानों की ये विस्तृत तस्वीरें दिखाती हैं कि विभिन्न वैज्ञानिक विपक्षों में कितने बड़े पैमाने पर हो सकते हैं।

Buoyant Force और विशिष्ट गुरुत्व

पानी में किसी वस्तु का गुरुत्वाकर्षण बल और उत्प्लावक बल इससे यह निर्धारित होता है कि कोई वस्तु तैरती है या डूबती है। यदि वस्तुओं में बल या घनत्व अधिक होता है, तो यह तरल से अधिक होता है, यह तैरता है, और यदि नहीं, तो यह डूब जाता है।

स्टील का घनत्व पानी के घनत्व की तुलना में बहुत अधिक है, लेकिन उचित रूप से आकार दिया गया है, स्टील के जहाजों को बनाते हुए, घनत्व को वायु रिक्त स्थान के साथ कम किया जा सकता है। बर्फ के घनत्व से अधिक पानी का घनत्व भी बताता है कि बर्फ पानी में क्यों तैरती है।

विशिष्ट गुरुत्व संदर्भ पदार्थों के घनत्व द्वारा विभाजित पदार्थ का घनत्व है। यह संदर्भ या तो गैसों के पानी के बिना हवा है या तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों के लिए ताजे पानी है।