물리 공부를 할때 흔히 비중과 밀도가 많이 햇갈린다.
나같은 경우 현재 일반기계기사를 공부하는 중인데 그 중 한
문제를 예로 들어보려고 한다.
예를들어 “스프링 탄성한도가 0.74[GPa], 비중이 7.8일때 최대탄성 에너지[J/kg]는?”라는 질문이 나왔다.
그리고 공식에 나는 밀도(q)를 대입해야 한다. 하지만 그대로 7.8을 밀도에 집어넣으면 안된다.
먼저 해당 공식에서 사용하는 밀도가 어떤 단위인지 부터 알아야 한다.
나같은 경우 해당 공식은 kg/m^3 단위를 사용하도록 되어있다. (구해야 할 최종 값의 단위에 kg가 포함되어 있으므로)
일단 결론은 7.8에 10^3을 곱하여 7800kgm/m^3를 넣어주어야 한다.
그 이유를 알아보자
먼저 밀도란 어떤 물체가 있을때 그 물체의 질량단위에서 부피단위로 나누어준 것이다. (질량/밀도)
여기서 유의해야할 것이 밀도란 차원이 있고 단위가 있지만 어떤 단위량을 사용하는지 정해져있지 않다. (질량은 Kg, g 부피는 L, mL, m^3 정해져있지 않음)
따라서 밀도는 단위가 정해지지 않으면 단순 숫자부분은 계속 바뀔 수있다는 말이다.
다음은 비중인데 비중이란 상대적인 계수다. 쉽게 말하면 비중의 절대 단위는 물이다. 무조건 물을 기준으로 한다. 따라서 비중이 7.8이라면 물의 밀도보다 7.8배 높다는 것이다. 그리고 이 비중은 물의 g/cm^3 밀도단위계를 기준으로 한다.
따라서 비중값이 먼저 제시되어 있다면 밀도로 바꾸어줄 때 g/cm^3 단위계를 문제에서 원하는 단위계로 바꾸어 주고 그 과정에서 바뀌는 자리수를 반영해주어야 한다.
위의 문제로 예를 들어보면,
주어진
비중은 1g/cm^3보다 7.8배 무겁다는 의미 이고 내가 원하는 밀도 단위계는 kg/m^3 이므로
((10^3)g/(100^3)cm^3) * (100^3/10^3) 으로 단위환산을 해주면 1000 kg/m^3 라는 결론이 나온다.
만약 반대로 밀도에서 비중으로 단위환산을 한다면?
반대로 주어진 밀도 단위에서 물의 비중의 몇배인지 알려주면 되므로 g/cm^3 단위계로 바꾸어주면 된다.
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안녕하세요.
이번에는 밀도와 비중에 대해 간단하게 소개 드리겠습니다.
밀도 : 어떤 물체의 단위체적당 질량
공식
단위 : g/cm^3 또는 g/ml
ex) 물의 밀도(1기압, 4℃에서의 물이 이용.)에 대한 단위 환산.
: 1g/ml = 1g/cm^3 = 10^(3) Kg/m^3 = 10^(-6)Kg/mm^3
부피는 온도의 영향을 많이 받기 때문에(일반적으로 온도가 높아질수록 부피가 증가)
밀도를 나타날 때에는 온도를 함께 표시하여야 합니다.
특히 기체 상태일 때는 온도와 함께 압력의 영향도 크게 받기 때문에(압력이 줄어들면 부피가 증가)
기체의 밀도는 온도와 압력도 함께 표시하여야 합니다.
비중 (SG , Specific gravity)
밀도와 비슷하게 비중이라것도 있습니다.
비중이란, 기준으로 정한 물질의 밀도에 대해, 상대적으로 얼마의 밀도를 가지고 있는지에
대해 알 수 있는 ‘상대적 밀도’라고 할 수 있습니다.
비중 공식
단위 : 없음.
온도 및 기압 조건이 따로 제시되지 않았다면
일반적인 비중을 측정하는 데 쓰이는 기준이 되는 물질은 다음과 같습니다.
* 고체와 액체의 경우 1기압, 4℃에서의 물이 이용.
* 기체의 경우에는 1기압, 0℃에서의 공기가 이용.
그런데 왜,
밀도라는 개념이 있는데 이를 다시 계산하여 비중이라는 개념을 사용할까요?
서로 다른 밀도를 갖는 물질을 섞었을 때, 작은 밀도를 가진 물질이 뜬다는 것을 알 수 있는데
비중은 어떤 고체와 액체가 물에 뜨는지, 어떤 기체가 공기에 뜨는지를 알 수 있도록 해주는
역할을 합니다.
일반적으로 고체와 액체는 공기보다 항상 밀도가 크기 때문에 공기와 비교하는 것은 의미가
없습니다.
고체와 액체의 경우 비중이 1보다 크면 물보다 밀도가 크다는 의미이므로 물속으로 가라앉고
비중이 1보다 작으면 물 위에 뜬다는 것을 알 수 있지요.
기체의 경우도 마찬가지 입니다.
다만 기체의 비중은 밀도보다 계산이 복잡해지기 때문에, 잘 사용하지 않는 편이기는 합니다.
비중표
어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비율이다.
비중은 기체의 경우 온도와 압력에 따라 달라지며,
대부분의 경우 밀도와 같은 개념으로 생각해도 무방하다.
라고 두산백과에 명시되어 있습니다.
사용 예)
가로 X 세로 X 높이 가 1m인 정육면체의 무게는?
1) 물인 경우, 2) 알루미늄인 경우, 3) 철인 경우
Sol ))
부피 = 1 X 1 X 1 = 1 [단위 : m^3]
무게 = 부피 X 비중 ---> [ kg] = [m^3] X [10^3 kg/m^3 ]
1) 물의 비중 : 1 X 10^3 kg/m^3 -->
물의 무게 = 1 X 10^3 = 10^3 Kg = 1 Ton
2) 알루미늄의 비중 : 2.8 X 10^3 kg/m3 --->
알루미늄의 무게 = 1 X 2.8 X 10^3 = 2.8 X 10^3 Kg = 2.8 Ton
3) 철의 비중 : 7.87 X 10^3 kg/m3 --->
철의 무게 = 1 X 7.87 X 10^3 = 7.87 X 10^3 Kg = 7.87 Ton
위와 같이 무피가 같아도 재료에 따라 무게가 달라집니다. ^^
그럼 즐거운 하루 하루 되세요.