Gravité spécifique

La gravité spécifique d'une substance est le rapport de sa densité à une substance de référence spécifiée. Ce rapport est un nombre pur, ne contenant aucune unité.

Si le rapport de gravité spécifique pour une substance donnée est inférieur à 1, cela signifie que le matériau flottera dans la substance de référence. Lorsque le rapport de gravité spécifique pour un matériau donné est supérieur à 1, cela signifie que le matériau coulera dans la substance de référence.

Ceci est lié au concept de flottabilité. L'iceberg flotte dans l'océan (comme sur la photo) car sa gravité spécifique par rapport à l'eau est inférieure à 1.

Ce phénomène de montée / descente est la raison pour laquelle le terme "gravité spécifique" est appliqué, bien que la gravité elle-même ne joue aucun rôle significatif dans ce processus. Même dans un champ gravitationnel sensiblement différent, les relations de densité seraient inchangées. Pour cette raison, il serait préférable d’appliquer le terme "densité relative" entre deux substances, mais pour des raisons historiques, le terme "densité" est resté.

Densité spécifique pour les fluides

Pour les fluides, la substance de référence est généralement l'eau, avec une densité de 1,00 x 10³ kg / m³ à 4 degrés Celsius (température la plus dense de l'eau), utilisé pour déterminer si le fluide coulera ou flottera dans l'eau. Dans les devoirs, cela est généralement supposé être la substance de référence lorsque l'on travaille avec des liquides.

Gravité spécifique pour les gaz

Pour les gaz, la substance de référence est généralement de l'air normal à température ambiante, qui a une densité d'environ 1,20 kg / m³. Dans les devoirs, si la substance de référence n'est pas spécifiée pour un problème de gravité spécifique, il est généralement prudent de supposer que vous l'utilisez comme substance de référence.

Equations pour la gravité spécifique

La gravité spécifique (SG) est un rapport de la densité de la substance d'intérêt (ρ_je) à la densité de la substance de référence (ρ_r). (Remarque: Le symbole grec rho, ρ, est couramment utilisé pour représenter la densité.) Cela peut être déterminé à l'aide de la formule suivante:

SG = ρ_je ÷ ρ_r = ρ_je / ρ_r

Maintenant, considérant que la densité est calculée à partir de la masse et du volume à travers l'équation ρ = m/V, cela signifie que si vous avez pris deux substances du même volume, le SG pourrait être réécrit en proportion de leurs masses individuelles:

SG = ρ_je / ρ_r

SG = m_je/ V / m_r/ V

SG = m_je / m_r

Et, puisque le poids W = mg, qui conduit à une formule écrite comme un rapport de poids:

SG = m_je / m_r

SG = m_jeg / m_rg

SG = W_je / W_r

Il est important de se rappeler que cette équation ne fonctionne qu'avec notre hypothèse précédente selon laquelle le volume des deux substances est égal, donc lorsque nous parlons des poids des deux substances dans cette dernière équation, c'est le poids de volumes égaux des deux substances.

Donc, si nous voulions connaître la gravité spécifique de l'éthanol à l'eau et que nous connaissons le poids d'un gallon d'eau, nous aurions besoin de connaître le poids d'un gallon d'éthanol pour terminer le calcul. Ou, alternativement, si nous connaissions la gravité spécifique de l'éthanol à l'eau et connaissions le poids d'un gallon d'eau, nous pourrions utiliser cette dernière formule pour trouver le poids d'un gallon d'éthanol. (Et, sachant cela, nous pourrions l'utiliser pour trouver le poids d'un autre volume d'éthanol en le convertissant. Ce sont les sortes d'astuces que vous pourriez bien trouver parmi les problèmes de devoirs qui incorporent ces concepts.)

Applications de la gravité spécifique

La gravité spécifique est un concept qui apparaît dans une variété d'applications industrielles, en particulier en ce qui concerne la dynamique des fluides. Par exemple, si vous avez déjà mis votre voiture en service et que le mécanicien vous a montré comment de petites billes en plastique flottaient dans votre liquide de transmission, vous avez vu la gravité spécifique en action.

Selon l'application spécifique en question, ces industries peuvent utiliser le concept avec une substance de référence différente de l'eau ou de l'air. Les hypothèses antérieures ne s'appliquaient qu'aux devoirs. Lorsque vous travaillez sur un vrai projet, vous devez savoir avec certitude à quoi votre gravité spécifique fait référence et ne pas avoir à faire d'hypothèses à ce sujet..