Статья

Удельный вес

Автор

Шпак Юрий Григорьевич

Наверное, нет школьника, которому не приходилось слышать следующую задачу: «Что легче - килограмм пуха или килограмм кирпича?». Самое любопытное, что, несмотря на словесный абсурд, очень многие ввязываются в бесполезный спор. Когда появился удельный вес в общественной практике – неизвестно, но можно предположить, что оценка весовых данных окружающих предметов на основании сравнения их объемных характеристик была известна еще со времен Архимеда. Удельные характеристики понимаются как отношение некоторых измеряемых величин, допустим, веса и объема. Вычисляют удельный вес G через соотношение:

G = P / V, а единица измерения в СИ – н/м куб.

Вес – это мера Земного тяготения, и удельный вес по этой причине не является физической характеристикой веществ, поскольку зависит от места проведения измерений. Из чего это следует? Вспомним, что вес Р – это силовая характеристика поля тяготения, которая связана с инерционной характеристикой вещества, массой m, через ускорение свободного падения g. С другой стороны, g – величина непостоянная, и зависит, в т.ч., и от географических координат. Поскольку первый закон Ньютона P = m * g справедлив всегда, то можно сделать вывод об изменчивости веса одновременно с изменением ускорения свободного падения.

Классическое определение звучит так: «Удельный вес – это отношение веса тела к его объему». Однако в этой простоте кроется вполне существенная сложность – некорректное применение единиц измерения привело к смешению понятий, относящихся к массе и весу тела. Как известно, системная единица массы (СИ) равна 1 кг, а сила в этой системе, согласно закону Ньютона, измеряется в ньютонах, причем 1Н = 0,102 кг * 9,8 м/сек. кв.

Для многих технических применений единица силы ньютон несколько неудобна, поэтому даже пошли на создание новой системы измерений – МКГСС. В нее вошли смешанные единицы измерения: метр – кг-сила – секунда. Что это дает? Упрощает пользование единицами силы в реальной жизни за счет одинакового численного выражения удельного веса и удельной массы, т.е. плотности в разных системах, при условии, что ускорение g –постоянное, либо пренебрежительно мало.

Потребность использовать удельный вес востребована в технологиях идентификации материалов, определения примесей в них или пористости структуры.

Хорошо известен метод определения пробы золота, плотности структуры драгоценных камней и т.д. Основной способ проведения измерений удельного веса основан на различных вариантах вытеснения: измеряется вес тела и, путем погружения в воду, его объем, а остальное, как говорят, – дело техники. Особенно эффективно использование данных, полученных таким способом, при исследовании металлов и их сплавов. Обычно, априори, известен удельный вес металлов с хорошо изученными свойствами. Их идентичность с новыми образцами устанавливают по многим показателям, но начинают исследование с измерения удельного веса.

В качестве жидкости используют, как правило, воду, а при измерениях высокой точности ей обеспечивают высокую стабильность внешних параметров – температуры и давления. Иногда, например, при исследовании янтаря на предмет подделки применяют специальные жидкости с удельным весом более 2 Г/см куб.

Удельный вес стал основным технологическим элементом при внедрении в промышленное производство магнитных жидкостей. Мелкодисперсная керосиновая суспензия с ферропорошком позволяет с помощью магнитного поля легко создавать жидкость с переменным управляемым, или наперед заданным удельным весом. Для такого технологического процесса по плечу обогащение полиметаллических руд и многих других материалов с большим количеством примесей, которые слоями разделяются по высоте флотационной ванны в точном соответствии с их индивидуальным удельным весом. Вполне возможно, что за такими экологичными технологиями обогащения руд – большое будущее.

Комментарии

Самые Популярные Статьи Категории «Наука»