Hæfniviðmið náttúrugreina/Massi (10)

... getur nemandi mælt og reiknað eðlismassa efna og útskýrt muninn á massa og þyngd

Ítarefni[breyta | breyta frumkóða]

Massi[breyta | breyta frumkóða]

Hugtakið massi er mörgum nemendum framandi enda ekki sérlega hversdagslegt hugtak. Oft tengja nemendur efnismagn við þyngd efnis enda er það algengasta leiðin sem við skynjum og mælum efnismagn. Þyngdin er hins vegar birtingarmynd massa þegar á hann verkar þyngdarkraftur. Í þyngdarleysi (t.d. í frjálsu falli á sporbraut um Jörðu) er efnismagnið það sama, en þyngdin er ... ja, engin.

Reyndar sést þetta líka á Jörðu niðri. Þyngdarsvið Jarðar er ekki jafn sterkt allstaðar. Á Íslandi er það t.a.m. 0,4% sterkara en við suðurodda Indlands. Þetta er lítill munur en þó mælanlegur og skiptir máli þegar við vinnum formlega með massa og þyngd. Athugum þó að til að flækja málin þá er mælieiningin fyrir massa sú sem við notum venjulega til að mæla þyngd.

	Hversdagsleg notkun	Formleg merking í vísindum
Massi	Eitthvað mikið eða flott ("massaflottir tónleikar"), styrkur ("alger massi"), efnismagn ("massíft borð").	Efnismagn hlutar. SI eining: kg
Þyngd	Hversu mikið af efni er. Yfirleitt talað um það í (formlegum) einingum massa eins og kg, g, tonn, pund, o.s.frv.	Kraftur á massa í þyngdarsviði. SI eining: N

Eðlismassi[breyta | breyta frumkóða]

Eðlismassi er mörgum nemendum flókið hugtak; líklega að nokkru leyti fyrir það að það er ógagnsætt. Það er nógu erfitt að læra hvað massi er þó ekki sé eðlismassa bætt ofaná! Það má reyndar segja að til sé öllu gagnsærra orð sem mætti þess vegna skipta eðlismassanum út fyrir: þéttleiki.

Þetta er sambærilegt orðunum sem notuð eru á ýmsum öðrum germönskum málum (de. Dichte, en. density, no. tetthet, sv. densitet) þótt Danir noti reyndar "massefylde".

Eðlismassi/þéttleiki efnis er það hversu þétt efnismagnið situr. Er einu kílógrammi dreift yfir heilan rúmmeter (u.þ.b. þéttleiki lofts) eða er það samankomið í t.d. 50 ${\text{cm}}^{3}$ eins og í tilviki gulls.

Einingar og umbreytingar á milli þeirra[breyta | breyta frumkóða]

Í SI-einingum er eðlismassi grjóts um 5.000 kg/m^3 og gulls 19.320 kg/m^3. Það eru heldur óhentugar stærðir, sér í lagi þegar við erum oftar að handleika efni nær einingunni rúmsentímeter en rúmmeter og því er oft notuð einingin g/cm^3. Til að skipta á milli þurfum við að skipta á milli kg og g, og cm^3 og m^3. Ein leið er að gera það svo:

1{\text{ kg}}/{\text{m}}^{3}={\frac {1000{\text{ g}}}{(100{\text{ cm}})^{3}}}={\frac {1000}{1.000.000}}{\text{ g}}/{\text{cm}}^{3}=0,001{\text{ g}}/{\text{cm}}^{3}

1{\text{ g}}/{\text{cm}}^{3}={\frac {0,001{\text{ kg}}}{(0,01{\text{ m}})^{3}}}={\frac {0,001}{0,000.001}}{\text{ kg}}/{\text{m}}^{3}=1000{\text{ kg}}/{\text{m}}^{3}

Nokkrir eðlismassar[breyta | breyta frumkóða]

Hér að neðan eru eðlismassar/þéttleikar nokkurra efna:

Efni	Eðlismassi (g/cm³)	Hamur
Vetni (við staðalaðstæður)	0.00009	gas
Helíum (við staðalaðstæður)	0.000178	gas
Kolmónoxíð (við staðalaðstæður)	0.00125	gas
Nitur (við staðalaðstæður)	0.001251	gas
Loft (við staðalaðstæður)	0.001293	gas
Koldíoxíð (við staðalaðstæður)	0.001977	gas
Liþíum	0.534	fast efni
Ís	0.920	fast efni
Vatn við 20°C	0.998	vökvi
Vatn við 4°C	1.000	vökvi
Sjór	1.03	vökvi
Mjólk	1.03	vökvi
Kol	1.1-1.4	fast efni
Blóð	1.600	vökvi
Magnesíum	1.7	fast efni
Granít	2.6-2.7	fast efni
Ál	2.7	fast efni
Stál	7.8	fast efni
Járn	7.8	fast efni
Kopar	8.3-9.0	fast efni
Blý	11.3	fast efni
Kvikasilfur	13.6	vökvi
Úran	18.7	fast efni
Gull	19.3	fast efni
Platína	21.4	fast efni
Osmíum	22.6	fast efni
Iridíum	22.6	fast efni
Hvítur dvergur	10 $^{7}$	fast efni