Чим відрізняється щільність від питомої ваги?

Для відповіді на поставлене питання ніяк не обійтися без точного знання самих визначень - з цього і почнемо.

Що є щільність

У першому наближенні визначення щільності здається простим і зрозумілим: щільність є скалярна фізична величина (характеристика речовини), що задається як відношення власної маси тіла до загального обсягу, цим тілом займаному. Однак досвідчене око відразу помітить «слизьке» місце, а саме: про який саме стані тіла йде мова, наскільки воно є однорідним? Дійсно, газ або рідина (з деякими обмеженнями) - тіла в побутовому розумінні по суті своїй ізотропні (тобто з характеристиками, однаковими в межах даного фізичного обсягу і не залежать від обраного напрямку в цьому обсязі), проте як бути з твердими тілами?

У граничному випадку це можна продемонструвати на твердому сипучому матеріалі, де в одному загальному обсязі знаходяться і частинки самого матеріалу, і порожнечі між ними (добре вчили фізику в школі попутно заперечать, що приблизно таку ж картину можна отримати і з газами / рідинами, якщо почати «дробити» їх до молекулярного / атомного рівня). Тому вищенаведене визначення має на увазі середню (інакше - усереднену) характеристику тіла для обраного характеристичного розміру, а для сипучих тіл окремо вводяться поняття «істинної щільності» (усереднена характеристика, що розраховується тільки за фактичним обсягом самих частинок) і «насипної щільності» (розрахункова характеристика для сипучого матеріалу з урахуванням всіх його пустот - але без додаткового ущільнення).

Перед переходом до другого питання, що цікавить визначенням не зайвим буде нагадати, що також існує і іноді практично використовується на виробництві термін «питома щільність«, Що задається як відношення щільності об`єкта, що цікавить до щільності речовини-еталону (для газів і рідин такими зразками типово служать вода і повітря). Для оперування питомоющільністю важливо, щоб і об`єкт, і еталон перебували при однаковій температурі / тиску (причина в тому, що в різних системах вимірювань ці «стандартні величини» можуть братися за умовну «точку відліку» по-різному).

Що є питома вага

Під питомою вагою розуміється векторна фізична величина, яка визначається як відношення ваги тіла (ваги його речовини) до займаного тілом обсягом. Інакше кажучи, питома вага чисельно дорівнює добутку між прискоренням вільного падіння і щільністю речовини (на всякий випадок нагадаємо, що вага тіла - це сила дії тіла на опору / підвіс або інше його кріплення в гравітаційному полі).

Зрідка також використовується не має відношення до вищезазначеного окрему ухвалу, де під питомою вагою розуміється безрозмірне число, яке вказує, у скільки разів цікавить субстанція важча за воду (в умовах її максимальної щільності, при 4 ° C) при рівному обсязі.

Крім звичної побутової плутанини у вигляді ототожнення маси і ваги, стосовно до розглянутого випадку потрібно згадати хибне ототожнення, що випливає з використання схожою розмірності в технічної системи одиниць МКГСС, де питома вага задається як [кілограм-сила / метр кубічний] (кгс / м ).

Відмінності між питомою вагою / щільністю

Зі сказаного вище видно, що виключно уявна схожість щільності і питомої ваги породжується мінімум двома факторами: загальною схожістю побудови їх визначень і типовим помилковим побутовим ототожненням ваги і маси. Щільність і питома вага - це кардинально різняться поняття.

Ось їх найбільш важливі відмінності, які слід знати (крім визначень):

1. Питома вага (як, втім, і будь-яка сила взагалі) - векторна фізична величина, а щільність - скалярна фізична величина і характеристика речовини.
2. Щільність як характеристика речовини при інших рівних умовах незмінна від місця проведення вимірювання - а питома вага сильно залежить навіть від зміни розташування місця вимірювання в межах Землі (наприклад, через варіацій прискорення вільного падіння між екваторіальними і приполярними зонами), тим більше - при наявності істотні зовнішні прискорень.
3. Одиниці виміру (в використовуваних системах СІ / СГС) в обох випадках повністю різні: для щільності - [кілограм / метр кубічний] або [грам / сантиметр кубічний], а для питомої ваги - [ньютон / метр кубічний] або [дин / сантиметр кубічний ].