2.1: Матерія, маса та об'єм

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19388

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: люб'язно надано Л.Дж. Вітменом, Дж. Строшіо, Р.А. Драгосетом, Р.Дж. Челотта та Національним інститутом стандартів і технологій; Джерело: NIST, Лабораторія фізичних вимірювань, Скануючий тунельний мікроскоп (відкривається в новому вікні) [www.nist.gov]; Ліцензія: Громадський Домен)

Чи можете ви здогадатися, що показує це барвисте зображення?

Вірте чи ні, але насправді він зображує окремі атоми цезію (червонувато-оранжевого кольору) на поверхні молекул арсеніду галію (синього кольору). Зображення було створено за допомогою надзвичайно потужного мікроскопа, званого скануючим тунельним мікроскопом. Це один з небагатьох типів мікроскопа, який може робити зображення атомів, основних будівельних блоків речовини.

У чому справа?

Матерія - це все «речі», які існують у Всесвіті. Все, що ви можете побачити і доторкнутися, зроблено з матерії, включаючи вас! Єдині речі, які не мають значення, - це форми енергії, такі як світло та звук. У науці матерія визначається як все, що має масу і обсяг. Маса і об'єм вимірюють різні аспекти матерії.

Маса

Маса - це міра кількості речовини в речовині або предметі. Основною одиницею СІ для маси є кілограм (кг), але менші маси можуть вимірюватися в грамах (г). Для вимірювання маси ви б використовували баланс. У лабораторії масу можна виміряти за допомогою потрійного балансу променя або електронного балансу, але старомодний баланс, зображений нижче, може дати вам краще уявлення про те, що таке маса. Якби обидві сторони цього балансу були на одному рівні, це означало б, що фрукти в лівій каструлі мають таку ж масу, як і залізний предмет в правій каструлі. У такому випадку плід мав би масу 1 кг, таку ж, як і залізо. Як бачите, однак, плід знаходиться на більш високому рівні, ніж залізо. Це означає, що плід має меншу масу, ніж залізо, тобто маса плодів менше 1 кг.

Малюнок\(\PageIndex{2}\) (Кредит: CK-12 Foundation; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CK-12 Навчальні матеріали Ліцензія (відкривається в новому вікні))

Q: Зверніться до малюнка вище. Якби фрукти були на нижчому рівні, ніж залізний предмет, якою була б маса плодів?

Відповідь: Маса плодів буде більше 1 кг.

Маса проти ваги

Масу зазвичай плутають з вагою. Вони тісно пов'язані між собою, але вони вимірюють різні речі. Тоді як маса вимірює кількість речовини в об'єкті, вага вимірює силу тяжіння, що діє на об'єкт. Сила тяжіння на об'єкті залежить від його маси, а також від сили тяжіння. Якщо сила тяжіння тримається постійною (як і по всій Землі), то маса об'єкта прямо пропорційна вазі предметів, тому більша маса також має більшу вагу.

Q: При гравітації Землі об'єкт масою 1 кг має вагу 2,2 фунта Скільки важить об'єкт 10 кг на Землі?

A: Об'єкт 10 кг важить в десять разів більше, ніж об'єкт 1 кг: 10 × 2,2 фунта = 22 фунтів

Обсяг

Обсяг - це міра кількості простору, яке займає речовина або предмет. Основною одиницею СІ для обсягу є кубічний метр (м ³), але менші обсяги можуть вимірюватися в см ³, а рідини - в літрах (L) або мілілітрах (мл). Те, як вимірюється обсяг речовини, залежить від її стану.

Обсяг рідини вимірюється за допомогою мірної ємності, наприклад мірної чашки або градуйованого циліндра.
Обсяг газу залежить від обсягу його контейнера: гази розширюються, щоб заповнити будь-який простір, який їм доступний.
Обсяг твердого тіла правильної форми можна розрахувати за його розмірами. Наприклад, обсяг прямокутної суцільної форми - це твір його довжини, ширини і висоти.
Обсяг твердого тіла неправильної форми можна виміряти методом зміщення. Про те, як працює цей метод, ви можете прочитати нижче.

Обчислення обсягу за розмірами

З: Як ви могли знайти об'єм повітря в іншому порожньому приміщенні?

Відповідь: Якщо кімната має правильну форму, ви можете обчислити її обсяг за його габаритами. Наприклад, обсяг прямокутної кімнати можна розрахувати за формулою:

Обсяг = довжина × ширина × висота

Якщо довжина приміщення 5,0 метра, ширина - 3,0 метра, а висота - 2,5 метра, то обсяг приміщення дорівнює:

Обсяг = 5,0 м × 3,0 м × 2,5 м = 37,5 м3

Вимірювання об'єму методом зміщення

Наступне відео показує, як об'єм об'єкта неправильної форми, як ваш вчитель науки, може бути виміряний методом зміщення.

Питання: Який обсяг динозавра на схемі нижче?

Відповідь: Обсяг однієї лише води становить 4,8 мл. Обсяг води і динозавра разом становить 5,6 мл. Тому обсяг одного динозавра становить 5,6 мл — 4,8 мл = 0,8 мл.

Резюме

Матерія - це все «речі», які існують у Всесвіті. Має як масу, так і об'єм.
Маса вимірює кількість речовини в речовині або предметі. Основною одиницею СІ по масі є кілограм (кг).
Об'єм вимірює кількість простору, яке займає речовина або предмет. Основною одиницею СІ за обсягом є кубічний метр (м ³).

Рецензія

Як вчені визначають матерію?
Що таке маса? Що таке базова одиниця маси СІ?
Що вимірює обсяг? Назвіть дві різні одиниці, які можуть бути використані для вимірювання гучності.
Поясніть, як використовувати метод зміщення, щоб знайти об'єм об'єкта неправильної форми.