Das spezifische Gewicht eines Stoffes ist das Verhältnis seiner Dichte auf eine bestimmte Referenzsubstanz. Dieses Verhältnis ist eine reine Zahl, die keine Einheiten enthält.
Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für eine bestimmte Substanz weniger als 1 beträgt, bedeutet dies, dass das Material in der Referenzsubstanz schwimmt. Wenn das spezifische Gewichtsverhältnis für ein bestimmtes Material größer als 1 ist, bedeutet dies, dass das Material in der Referenzsubstanz versinkt.
Dies hängt mit dem Konzept des Auftriebs zusammen. Der Eisberg schwimmt im Ozean (wie im Bild), weil sein spezifisches Gewicht in Bezug auf das Wasser weniger als 1 beträgt.
Dieser Anstieg vs. Das Sinkphänomen ist der Grund dafür, dass der Begriff "spezifisches Gewicht" verwendet wird, obwohl die Schwerkraft selbst in diesem Prozess keine wesentliche Rolle spielt. Auch in einem wesentlich anderen Schwerkraftfeldwären die Dichteverhältnisse unverändert. Aus diesem Grund wäre es weitaus besser, den Begriff "relative Dichte" zwischen zwei Substanzen anzuwenden, aber aus historischen Gründen ist der Begriff "spezifisches Gewicht" geblieben.
Spezifisches Gewicht für Flüssigkeiten
Bei Flüssigkeiten ist die Referenzsubstanz normalerweise das Wasser mit einer Dichte von 1,00 x 103 kg / m3 bei 4 Grad Celsius (dichteste Wassertemperatur), um zu bestimmen, ob die Flüssigkeit im Wasser sinkt oder schwimmt oder nicht. Bei Hausaufgaben wird normalerweise angenommen, dass dies die Referenzsubstanz beim Arbeiten mit Flüssigkeiten ist.
Spezifisches Gewicht für Gase
Bei Gasen ist die Referenzsubstanz normalerweise normale Luft bei Raumtemperatur, die eine Dichte von ungefähr 1,20 kg / m aufweist3. Wenn bei den Hausaufgaben die Referenzsubstanz nicht für ein Problem mit einem bestimmten Gewicht angegeben ist, kann normalerweise davon ausgegangen werden, dass Sie diese als Referenzsubstanz verwenden.
Gleichungen für das spezifische Gewicht
Das spezifische Gewicht (SG) ist ein Verhältnis der Dichte der interessierenden Substanz (ρich) auf die Dichte der Referenzsubstanz (ρr). (Hinweis: Das griechische Symbol rho, ρwird üblicherweise zur Darstellung der Dichte verwendet.) Dies kann unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt werden:
SG = ρich ÷ ρr = ρich / ρr
Nun, wenn man bedenkt, dass die Dichte aus berechnet wird Masse und Volumen durch die Gleichung ρ = m/V.Dies bedeutet, dass wenn Sie zwei Substanzen des gleichen Volumens nehmen, die SG als Verhältnis ihrer einzelnen Massen umgeschrieben werden könnte:
SG = ρich / ρr
SG = mich/ V. / mr/ V.
SG = mich / mr
Und da das Gewicht W. = mg, das zu einer Formel führt, die als Gewichtsverhältnis geschrieben ist:
SG = mich / mr
SG = michG / mrG
SG = W.ich / W.r
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass diese Gleichung nur mit unserer früheren Annahme funktioniert, dass das Volumen der beiden Substanzen sind gleich. Wenn wir also in dieser letzten Gleichung über die Gewichte der beiden Substanzen sprechen, ist es das Gewicht von gleiche Volumina der beiden Substanzen.
Wenn wir also das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser herausfinden wollen und das Gewicht von einem kennen Gallone Wasser, dann müssten wir das Gewicht von einer Gallone Ethanol kennen, um das zu vervollständigen Berechnung. Oder alternativ, wenn wir das spezifische Gewicht von Ethanol zu Wasser kennen und das Gewicht einer Gallone Wasser kennen, könnten wir diese letzte Formel verwenden, um das Gewicht einer Gallone Wasser zu ermitteln Ethanol. (Und wenn wir das wüssten, könnten wir es verwenden, um das Gewicht eines anderen Volumens Ethanol durch Umwandlung zu ermitteln. Dies sind die Arten von Tricks, die Sie unter Hausaufgabenproblemen finden können, die diese Konzepte beinhalten.)
Anwendungen mit spezifischem Gewicht
Das spezifische Gewicht ist ein Konzept, das sich in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zeigt, insbesondere in Bezug auf die Fluiddynamik. Wenn Sie beispielsweise Ihr Auto jemals zur Wartung gebracht haben und der Mechaniker Ihnen gezeigt hat, wie kleine Plastikkugeln in Ihrer Getriebeflüssigkeit schwebten, haben Sie ein spezifisches Gewicht in Aktion gesehen.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung können diese Branchen das Konzept mit einer anderen Referenzsubstanz als Wasser oder Luft verwenden. Die früheren Annahmen galten nur für Hausaufgaben. Wenn Sie an einem realen Projekt arbeiten, sollten Sie sicher wissen, worauf sich Ihr spezifisches Gewicht bezieht, und Sie sollten keine Annahmen darüber treffen müssen.