Содержание материала
Масса тела в физике
Масса тела (m) — это скалярная физическая величина, которая является мерой инертности тела и гравитационного взаимодействия.
Масса тела отображает, как оно сопротивляется изменению скорости и как сильно притягивается к Земле. Чем больше масса тела, тем меньше изменяется его скорость при воздействии на него.
В международной системе единиц (СИ) массу измеряют в килограммах.
Масса — это аддитивная (то есть добавочная) величина. Масса совокупности тел или материальных точек равна сумме масс всех отдельных тел. m=∑i=1nmi
Масса тела не зависит от движения тела, его расположения и воздействия других тел. Согласно закону сохранения массы, в замкнутой механической системе тел масса неизменна во времени.
Чем отличается от веса тела, связь инерции и массы
Хотя в повседневности понятие «масса» часто путают с понятием «вес», в физике они сильно отличаются.
Вес тела (P) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес.
P=mg, где P — вес тела, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, равное на Земле 9,8м/с2.
Перечислим основные различия массы и веса.
- Масса отражает инертность тела или заряд гравитационного поля. Вес, в свою очередь, отражает силу, с которой тело действует на опору или подвес.
- Масса — скалярная величина, она не имеет направления. Вес — векторная величина.
- Вес определяется не внутренними свойствами объекта, а гравитационными силами. Это означает, что на разных планетах вес тела будет отличаться, а масса останется неизменной. В невесомости масса космонавта будет такой же, как на Земле, а вот вес будет равен нулю.
- Масса тела измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах.
Инертность — это свойство тела препятствовать изменению своей скорости при воздействии на него внешних сил.
Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной или находится в покое, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.
Закон инерции постулируется первым законом Ньютона. Приведем современную формулировку закона.
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
Второй закон Ньютона в классической механике вводит массу как проявление инертности тела или материальной точки в определенной системе отсчета.
Согласно современной формулировке, второй закон Ньютона звучит следующим образом.
В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.
В виде формулы закон выглядит как: a→=F→m, где a→ — ускорение материальной точки, F→ — равнодействующая сил, приложенных к материальной точке, m — масса материальной точки.
Видео
Как определить молярную массу
Данная величина тесно связана с такими понятиями, как относительные атомная и молекулярная массы. Именно относительные, потому что абсолютную массу молекулы или атома вещества в химии не используют для решения задач — это слишком малые величины.
Относительная атомная масса вещества (Ar) показывает, во сколько раз его атом больше 1/12 атома углерода. Это значение для каждого химического элемента можно увидеть в таблице Менделеева.
Относительная молекулярная масса (Mr) складывается из Ar каждого атома в молекуле вещества с учетом индексов. Она показывает, на сколько масса молекулы больше 1/12 атома углерода.
Разберемся на примерах.
В молекуле хлорида натрия NaCl есть 1 атом натрия и 1 атом хлора, при этом Ar(Na) = 23, Ar (Cl) = 35,5.
Mr(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5.
В молекуле NaNO2 есть 1 атом натрия, 1 атом азота и 2 атома кислорода.
Ar(Na) = 23, Ar(N) = 14, Ar(O) = 16.
Mr(NaNO2) = 23 + 14 + 16 · 2 = 69.
Собственно, для вычисления молярной массы больше ничего и не требуется.
Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе. Но путать эти два понятия не стоит — у них разный физический смысл. Молярная масса характеризует 1 моль, а относительная молекулярная — 1 молекулу.
Молярная масса вещества
Молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах. Молярную массу одного моля любого химического элемента без труда находят из таблицы Менделеева, так как молярная масса численно равна атомной массе, но размерности у них разные (молярная масса имеет размерность г/моль). Запишите и запомните формулы для вычисления молярной массы, количества вещества и числа молекул:
- Молярная масса формула M=m/n
- Количество вещества формула n=m/M
- Число молекул формула N =NA·n
где m — масса вещества, n — количество вещества (число молей), М — молярная масса, N — число молекул, NA — число Авогадро. Благодаря молярной массе вещества химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. Этим и удобно использование понятия моль.
На рисунке изображены четыре колбы с различными веществами, но в каждой из них всего 1 моль вещества. Можете перепроверить, используя формулы выше.
Примеры задач
Итак, мы разобрались, как находить молярную массу жидкости, газа или твердого тела и как это понятие связано с количеством вещества, а также с относительной плотностью одного газа по другому. Чтобы закрепить знания, посмотрите, как эти сведения применяются в решении задач.
Как выражается через плотность и объем, формула
Плотность вещества (ρ) — это постоянная величина, равная частному от деления массы вещества на его объем. Плотность отображает, чему равна масса вещества в объеме 1м3. Измеряется в кг/м3.
ρ=mV, где ρ — плотность вещества, m — масса вещества, V — объем вещества.
Из этой формулы можно вывести формулу массы.
m=ρV
Относительная
Понятие об относительной массе применяется в атомной физике и в химии. Поскольку массы атомов и молекул имеют очень маленькие значения (≈10-27 кг), то оперировать ими на практике при решении задач оказывается крайне неудобно. Поэтому сообществом ученых было решено использовать так называемую относительную массу, то есть рассматриваемая величина выражается в единицах массы по отношению к массе известного эталона. Этим эталоном стала 1/12 массы атома углерода, которая равна 1,66057*10-27 кг. Соответствующая относительная величина получила название атомной единицы (а. е. м.).
Формулу относительной массы M можно записать так:
M = ma / (1 / 12 * mC)
Где ma — масса атома в килограммах, mC — масса атома углерода в килограммах. Например, если в это выражение подставить значение массы атома кислорода, то его а. е. м. будет равна:
M = 26,5606 * 10-27 / (1,66057 * 10-27) = 15,9949.
Поскольку а. е. м. является относительной величиной, то она не имеет размерности.
Удобство применения этого термина на практике заключается не только в небольших и целых значениях этой единицы измерения. Дело в том, что значение а. е. м. совпадает по величине с молярной массой, выраженной в граммах. Последняя представляет собой массу одного моль вещества.