1.7: Вимірювання маси, довжини та об'єму

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21751

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

Мета навчання

Вивчіть одиниці, які йдуть з різними кількостями
Експрес одиниці з використанням їх скорочень
Створюйте нові одиниці, поєднуючи числові префікси з одиницями

Маса проти ваги

Однією з багатьох цікавих речей про подорожі в космічному просторі є ідея невагомості. Якщо щось не пристебнути вниз, воно буде плавати в повітрі. Ранні космонавти дізналися, що невагомість погано впливає на кісткову структуру. Якби не було тиску на ноги, ті кістки почали б втрачати масу. Вага, що забезпечується гравітацією, необхідний для підтримки здорових кісток. Спеціально розроблене обладнання тепер є частиною кожної космічної місії, щоб космонавти могли підтримувати хорошу фізичну форму тіла.

Маса - це міра кількості речовини, яку містить об'єкт. Маса предмета проводиться в порівнянні зі стандартною масою в 1 кілограм. Кілограм спочатку визначався як маса\(1 \: \text{L}\) рідкої води при\(4^\text{o} \text{C}\) (обсяг рідини трохи змінюється з температурою). У лабораторії маса вимірюється за допомогою ваг (див. Нижче), який повинен бути відкалібрований стандартною масою, щоб її вимірювання були точними.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Аналітичні ваги роблять дуже чутливі вимірювання маси в лабораторії, як правило, в грамах.

Іншими поширеними одиницями маси є грам і міліграм. Грам становить 1/1000 кілограма, це означає, що є\(1000 \: \text{g}\) в\(1 \: \text{kg}\). Міліграм дорівнює 1/1000-ї частини грама, так що є\(1000 \: \text{mg}\) в\(1 \: \text{g}\).

Різниця між масою і вагою

Маса тіла - це міра його інерційної властивості або того, скільки речовини воно містить. Вага тіла - це міра сили, що чиниться на нього силою тяжіння, або сили, необхідної для його підтримки. Гравітація на землі дає тілу низхідне прискорення близько 9,8 м/с ². У просторіччі вага часто використовується як синонім маси в вагах і заходах. Наприклад, дієслово «зважувати» означає «визначити масу» або «мати масу». Неправильне використання ваги замість маси повинно бути поетапно припинено, а термін маса, що використовується, коли маса мається на увазі. Одиницею маси СІ є кілограм (кг). У науці і техніці вага тіла в певній опорній рамці визначається як сила, яка дає тілу прискорення, рівне локальному прискоренню вільного падіння в цій опорній рамці. Таким чином, одиницею СІ величини ваги, визначеної таким чином (сила), є ньютон (N).

Довжина

Довжина - це вимір ступеня чогось уздовж його найбільшого виміру. Основною одиницею довжини СІ, або лінійною мірою, є метр\(\left( \text{m} \right)\). Всі виміри довжини можуть проводитися в метрах, хоча приставки, перераховані в різних таблицях, часто будуть зручніше. Ширина кімнати може бути виражена як близько 5 метрів\(\left( \text{m} \right)\), тоді як велика відстань, наприклад відстань між Нью-Йорком і Чикаго, краще виражати як 1150 кілометрів\(\left( \text{km} \right)\). Дуже малі відстані можуть бути виражені в таких одиницях, як міліметр або мікрометр. Ширина типового людського волоса становить близько 10 мікрометрів\(\left( \mu \text{m} \right)\).

альт — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Показані відносні довжини 1 м, 1 ярд, 1 см і 1 дюйм. (не фактичний розмір), а також порівняння 2,54 см і 1 дюйм, і 1 м і 1,094 ярд. (CC BY 4.0; OpenStax)

Обсяг

На додаток до фундаментальних одиниць, СІ також дозволяє отримувати похідні одиниці на основі фундаментальної одиниці або одиниць. Існує багато похідних одиниць, що використовуються в науці. Наприклад, похідна одиниця для площі походить від ідеї, що площа визначається як ширина разів на висоту. Оскільки і ширина, і висота є довжиною, вони обидва мають основну одиницю метра, тому одиницею площі є метр × метр, або метр ² (м ²). Про це іноді говорять як «квадратні метри». Одиниця з префіксом також може бути використана для отримання одиниці для площі, тому ми також можемо мати см ², мм ² або км ² як прийнятні одиниці для площі.

Обсяг - це кількість простору, зайнятого зразком речовини. Обсяг звичайного предмета можна обчислити, помноживши його довжину на ширину і висоту. Оскільки кожен з них є лінійним виміром, ми говоримо, що одиниці об'єму походять від одиниць довжини. Однією одиницею об'єму є кубічний метр\(\left( \text{m}^3 \right)\), який є об'ємом, зайнятим кубом, який вимірює з кожного\(1 \: \text{m}\) боку. Цей дуже великий обсяг не дуже зручний для типового використання в хімічній лабораторії. Літр\(\left( \text{L} \right)\) - це обсяг куба, який вимірює з кожного\(10 \: \text{cm}\)\(\left( 1 \: \text{dm} \right)\) боку. А літр при цьому дорівнює і тому\(1000 \: \text{cm}^3\)\(\left( 10 \: \text{cm} \times 10 \: \text{cm} \times 10 \: \text{cm} \right)\) і до\(1 \: \text{dm}^3\). Меншою одиницею об'єму, яка зазвичай використовується, є мілілітр (\(\text{mL}\)- зверніть увагу на капітал\(\text{L}\), який є стандартною практикою). Мілілітр - це обсяг куба, який вимірює з кожного\(1 \: \text{cm}\) боку. Тому мілілітр дорівнює кубічному сантиметру\(\left( \text{cm}^3 \right)\). Є\(1000 \: \text{mL}\) в\(1 \: \text{L}\), що те саме, що сказати, що є\(1000 \: \text{cm}^3\) в\(1 \: \text{dm}^3\).

Приблизні еквіваленти деяким одиницям SI

1 м ≈ 39.36 дюйма ≈ 3.28 футів ≈ 1.09 ярд
1 дюйм ≈ 2.54 см
1 км ≈ 0.62 км
1 кг ≈ 2,20 фунта
1 фунт ≈ 454 г
1 л ≈ 1.06 т
1 т ≈ 0.946 л

Інше визначення літра - одна десята метра в кубі. Оскільки одна десята метра дорівнює 10 см, то літр дорівнює 1 000 см ³ (рис.\(\PageIndex{3}\)). Оскільки 1 л дорівнює 1000 мл, ми робимо висновок, що 1 мл дорівнює 1 см ³; таким чином, ці одиниці є взаємозамінними.

Одиниці не тільки множаться разом, але і можуть бути розділені. Наприклад, якщо ви подорожуєте зі швидкістю одного метра за кожну секунду часу, що минув, ваша швидкість становить 1 метр в секунду або 1 м/с Слово per передбачає поділ, тому швидкість визначається діленням кількості відстані на величину часу. Інші одиниці вимірювання швидкості включають кілометри на годину (км/год) або навіть мікрометри на наносекунду (мкм/нс). Пізніше ми побачимо інші похідні одиниці, які можуть бути виражені у вигляді дробів.

Ключові виноси

Маса - це міра кількості речовини, яку містить об'єкт.
Вага - це міра сили, яка дорівнює гравітаційної тяги на предмет.
Маса не залежить від місця розташування, тоді як вага залежить від місця розташування.
Одиниці можна помножити та розділити, щоб генерувати нові одиниці для таких кількостей, як літр для обсягу

Автори та атрибуція

ParseError: invalid DekiScript (click for details)

Callstack:
    at (Хімія/Вступний,_концептуальний_та_ЗОБ_Хімія/Карта:_Основи_загальної_органічної_та_біологічної_хімії_(McMurry_et_al.)/01:_Матерія_та_вимірювання/1.07:_Вимірювання_маси,_довжини_та_об'єму), /content/body/div[5]/ul/li/span, line 1, column 1