Плотность меркурия приблизительно равна плотности земли

Сравнение размеров Меркурия, Венеры, Земли и Марса

Меркурий и Земля – сравнение планет Солнечной системы: масса, размер, описание орбиты, поверхности, состава, температуры, расстояния от Солнца, структуры.

Древним людям казалось, что Меркурий перемещается быстрее всех, потому его наименовали в честь самого быстрого посланника богов. При детальном изучении исследователи поняли, что движение связано с близким расстоянием планеты к Солнцу (Меркурий — первая планета Солнечной системы).

Но планета также выделяется своими температурными характеристиками. Ей приходится одновременно переживать адскую жару и ледниковый период. В скалистом мире практически нет атмосферы. Но если вы хотите действительно разобраться в его особенностях, то давайте поведем сравнение Меркурия и Земли.

Содержание

• 1 Виды плотности и единицы измерения
• 2 Формула нахождения плотности
• 3 Зависимость плотности от температуры
• 4 Диапазон плотностей в природе
• 5 Плотности астрономических объектов
• 6 Плотности некоторых газов
• 7 Плотности некоторых жидкостей
• 8 Плотность некоторых пород древесины
• 9 Плотность некоторых металлов
• 10 Измерение плотности
• 11 См. также
• 12 Примечания
• 13 Литература
• 14 Ссылки

Виды плотности и единицы измерения

Исходя из определения плотности, её размерность представляет собой кг/м³ в и г/см³ в системе СГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

• истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
• удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму. Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме. Для сыпучих тел удельная плотность называется насыпно́й плотностью
  .

Распределение массы Земли

Известно, что по составу наша планета неоднородная. Итак, вот примерное распределение общей массы Земли (по убывающей):

• Мантия – оболочка, состоящая из силикатов железа, кальция и магния. Ее масса составляет 4,043 х 1024 кг
• Ядро, в состав которого входит железо и никель — около 1,93 х 1024 кг
• Земная кора, являющаяся средой обитания человечества – 0,026 х 1024 кг
• Гидросфера – на ее долю приходится около 0,0014 х 1024 кг
• Атмосфера занимает примерно 0,0000051 х 1024 кг

Формула нахождения плотности

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

ρ = m V , {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}},}

где m

— масса тела,
V
— его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

• При вычислении плотности газов при нормальных условиях эта формула может быть записана и в виде:

ρ = M V m , {\displaystyle \rho ={\frac {M}{V_{m}}},} где М
— молярная масса газа, V m {\displaystyle V_{m}} — молярный объём (при нормальных условиях приближённо равен 22,4 л/моль).

Плотность тела в точке записывается как

ρ = d m d V , {\displaystyle \rho ={\frac {dm}{dV}},}

тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от координат) рассчитывается как

m = ∫ ρ ( r ) d 3 r = ∫ ρ ( r ) d V = ∫ d m . {\displaystyle m=\int \rho (\mathbf {r} )d^{3}\mathbf {r} =\int \rho (\mathbf {r} )dV=\int dm.}

Общие цифры и параметры

Плотность застройки определяется периметрами объектов и линиями между ними. При реконструкции существующего жилого фонда обычно образуются весьма сложные условия.

Расчёт и строгое соблюдение необходимых норм и требований обязательны. Но правовой аспект (прежде всего нормы строительных, архитектурных и иных основополагающих правил застройки) всегда пересекается с «неправовым», но существенным моментом – интересами жителей. Причём последние имеют вполне конкретное материальное выражение как собственники жилья и субъекты вполне конкретных прав на надлежащее благоустроенное проживание.

Требование «непросматриваемости» должно быть обеспечено – особенный обычай в жилом строительстве, имеется в виду невозможность из окон одного здания видеть внутренние помещения другого строения. Однако на практике, особенно при линейной застройке однотипными многоэтажками, об этом требовании забывается.

Линии от периметра промышленных строений до жилых зданий и общественно значимых объектов, а также до границ дошкольных и общеобразовательных организаций, центров здравоохранения, культуры и отдыха проектируются обычно более пятидесяти метров.

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность в определённом диапазоне температур ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, висмут и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при затвердевании уменьшается.

Плотность вещества

Плотность вещества

«Сперва собирать факты и

только после этого связывать их мыслью»

Аристотель

В данной теме будет говориться о новой физической величине – о плотности

. В прошлой теме говорилось о такой физической величине, как масса.
Масса – это количественная мера инертности тел.В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг).Эталоном массы является цилиндр из сплава иридия и платины, масса которого принята равной одному килограмму.
Известно, что
масса тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого это тело состоит.
Например, если изготовить цилиндр точно таких же размеров из алюминия, то его масса будет меньше массы эталона.

И наоборот, можно найти тела одинаковой массы, но это вовсе не будет означать, что их объемы будут равны.

Это объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность

. То есть,
в более плотном теле, в единице объёма находится больше частиц, чем в том же объеме менее плотного тела.
Плотность позволяет узнать, чему равна масса данного вещества объемом в один кубический метр.

Например, 1 м3 чугуна имеет массу 7 т (то есть, 7 кг). А 1 м3 древесины дуба имеет массу 7 ц (то есть, 700 кг).

Рассмотрим простой пример. Глыба льда имеет массу 1800 кг, а её объём составляет 2 м3. Можно ли, исходя из этих данных, найти плотность льда?
Плотность показывает массу вещества объемом 1 м3.
В условии задана масса льда объемом 2 м3. Значит, в 1 м3 содержится вдвое меньше, то есть 900 кг.

Итак, плотность – это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму.

Плотность обозначается греческой буквой r (ро).

Так как масса в системе СИ измеряется в кг, а объём – в м3, единицей измерения плотности в системе СИ является килограмм на метр кубический.

[r] = [кг/м3]

Иногда используют и другие единицы измерения – это грамм на сантиметр кубический (г/см3). Возникает вопрос, как перевести кг/м3 в г/см3. Известно, что в одном метре сто сантиметров. Это не означает, что кубический метр равен ста кубическим сантиметрам. Изобразим куб, длина, ширина и высота которого равны 1 м.

Из математики известно, как найти объем куба или прямоугольного параллелепипеда: необходимо длину умножить на ширину и умножить на высоту. То есть, объём нашего куба будет равен одному кубическому метру.

А теперь, заменим метры на сантиметры: таким образом, получается куб размером сто на сто на сто сантиметров. Если определить объем этого куба, то получится миллион кубических сантиметров.

Следовательно, один кубический сантиметр в миллион раз меньше кубического метра.

Но килограмм в тысячу раз больше грамма. Таким образом, один грамм на сантиметр кубический равен тысяче килограммов на метр кубический.

Необходимо отметить, что плотность одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях различна.

Например, плотность ртути в твердом состоянии составляет 14 200 кг/м3, а в жидком – 13 600 кг/м3. А вот плотность паров ртути составляет менее 20 мг/м3.

Итак, в твердом состоянии вещества наиболее плотные, при переходе в жидкое состояние их плотность уменьшается, ну а при переходе в газообразное состояние плотность уменьшается в сотни и тысячи раз

.

Исключение из этого правила – это вода.

Плотность льда равна 900 кг/м3. Плотность воды составляет 1 000 кг/м3.

Это является одной из семи аномалий воды.

Ознакомление с аномалиями воды происходит на уроках химии.

Приведем еще один интересный пример: это плотность планет Солнечной системы. Это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун

называют
планетами-гигантами
. Действительно, эти планеты в сотни раз превосходят размеры Земли. Но вот их
плотность довольно мала, потому что они в основном состоят из водорода и гелия, находящихся в газообразном и жидком состоянии.
Например, плотность Сатурна меньше плотности воды. Поэтому, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать.

Другие четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс

называются
планетами земной группы
.
Эти планеты состоят из твердых веществ, поэтому, их плотность в пять-шесть раз превышает плотность планет гигантов.
Различные вещества могут иметь самые различные плотности. В таблице указаны плотности для некоторых веществ в килограммах на метр кубический.

Например, серебро имеет плотность более чем в два раза меньше, чем платина, а сталь почти втрое плотнее алюминия. Примечательно и то, что ртуть даже будучи в жидком состоянии, плотнее некоторых металлов в твердом состоянии

. Следует отметить, что
плотности газов в сотни, а чаще в тысячи раз меньше плотностей жидкостей и, тем более, твердых тел.
Упражнения.

Задача 1

. Вы купили арбуз, масса которого равна 13 кг. Если объём арбуза равен 12 л, то какова его плотность?

Литр – это внесистемная единица объёма, равная одному кубическому дециметру (дм3).

Используем тот же прием, что использовали при переводе кубических сантиметров в кубические метры. Изобразим куб со стороной один дм. Тогда его объём будет равен 1 дм3. Деци – это приставка, означающая в десять раз меньше, то есть дм – это 0,1 м. Таким образом, 1 дм3 – это 0,001 м3. Следовательно, 12 л – это 0,012 м3. Эта задача решается очень просто: вспомним формулу, по которой рассчитывается плотность.
Плотность – это отношение массы к объёму.
Масса и объём заданы по условию задачи. Просто подставляем числа в формулу.

То есть, плотность арбуза почти такая же, как и плотность воды.

Задача 2.

В баллоне находится газ, плотность которого равна 1,25 кг/м3. Найдите объём баллона, если масса газа равна 8 г.

Задача 3

. Известно, что плотность ртути, находящейся в термометре равна 13 600 кг/м3. Радиус трубки термометра равен 0,1 мм. После того, как температура увеличилась, плотность ртути составила 13 520 кг/м3. Изначально объём ртути был равен 0,5 см3. Зная, что объём цилиндра равен произведению площади основания и высоты
V
ц =
Sh
, определите, насколько сантиметров поднялся уровень ртути в термометре.

Основные выводы:

– Плотность

– это величина, равная отношению массы тела к его объёму.

– В системе СИ плотность измеряется в кг/м3

, но на практике часто используются и другие единицы плотности – г/см3.

[r] = [кг/м3]

– Внесистемная единица объёма: литр

1 м3 = 1000 л

Диапазон плотностей в природе

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.

• Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10−31—5·10−31 кг/м³, без учёта тёмной материи)[3].
• Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10−23—10−21 кг/м³.
• Средняя плотность красных гигантов в пределах их фотосфер много меньше, чем у Солнца — из-за того, что их радиус в сотни раз больше при сравнимой массе.
• Плотность газообразного водорода (самого лёгкого газа) при нормальных условиях равна 0,0899 кг/м³.
• Плотность сухого воздуха при нормальных условиях составляет 1,293 кг/м³.
• Один из самых тяжёлых газов, гексафторид вольфрама, примерно в 10 раз тяжелее воздуха (12,9 кг/м³ при +20 °C)
• Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
• Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
• Усреднённая плотность тела человека от 940—990 кг/м³ при полном вдохе, до 1010—1070 кг/м³ при полном выдохе.
• Плотность пресной воды при 4 °C 1000 кг/м³.
• Средняя плотность Солнца в пределах фотосферы около 1410 кг/м³, примерно в 1,4 раза выше плотности воды.
• Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
• Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
• Плотность железа равна 7874 кг/м³.
• Плотность металлического урана 19100 кг/м³.
• Плотность атомных ядер приблизительно 2·1017 кг/м³.
• Теоретически верхняя граница плотности по современным физическим представлениям это планковская плотность 5,1·1096 кг/м³.

Сравнение Меркурия и Земли: Атмосфера и температура

Тут обе планеты полные противоположности. Земля обладает прочной атмосферой, у которой есть слои, а также богатый запас азота и кислорода.

Спектрометру MESSENGER удалось зафиксировать, как солнечный ветер взрывает частички с поверхности Меркурия в тонкую атмосферу

Средняя земная температурная отметка – 14°C. Максимум приходился на 70.7°C, а минимум на -89.2°C. Но у Меркурия всего лишь тонкая экзосфера, которой не удается удерживать тепло. Если учитывать и давление в 10-14 бар, то солнечная сторона прогревается на 427°C, а температура на ночной опускается до -173°C.

Удивительно, но при таких показателях на полюсах сохраняется водяной лед. Дело в том, что он прячется на глубине кратеров, куда не попадают прямые солнечные лучи.

Плотности астрономических объектов

Средняя плотность небесных тел Солнечной системы (в г/см³)[4][5][6]

• Средние плотности небесных тел Солнечной системы см. на врезке.
• Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли ~10−21÷10−20 кг/м³.
• Плотность межзвёздной среды ~10−23÷10−21 кг/м³.
• Плотность межгалактической среды 2×10−34÷5×10−34 кг/м³.
• Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
• Плотность белых карликов 108÷1012 кг/м³
• Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017÷1018 кг/м³.
• Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры зависит от её массы и выражается формулой:

ρ = 3 c 6 32 π M 2 G 3 . {\displaystyle \rho ={\frac {3\,c^{6}}{32\pi M^{2}G^{3}}}.} Средняя плотность падает обратно пропорционально квадрату массы чёрной дыры (ρ~M−2). Так, если чёрная дыра с массой порядка солнечной обладает плотностью около 1019 кг/м³, превышающей ядерную плотность (2×1017 кг/м³), то сверхмассивная чёрная дыра с массой в 109 солнечных масс (существование таких чёрных дыр предполагается в квазарах) обладает средней плотностью около 20 кг/м³, что существенно меньше плотности воды (1000 кг/м³).

Сравнение Меркурия и Земли: Состав и структура

Это планета земного типа, поэтому представлена силикатными минералами и металлами. Но, если Земля практически полностью состоит из силикатных, то Меркурий на 70% металлический.

Ядро – расплавленное железо, вокруг которого сосредоточена силикатная мантия. Земля выигрывает по толщине ядра и мантии (3478 км и 2800 км против 1800 км и 600 км), но проигрывает по коре (100 км против 100-300 км). Кроме того, меркурианское ядро охватывает 42% всего планетарного объема, а у Земли всего 17%. Полюбуйтесь на схему строения Меркурия.

Внутренняя структура Меркурия: кора (100-300 км), мантия (600 км), ядро (1800 км)

Если сравнивать поверхность, то Меркурий схож с Луной (земной спутник). Это сухая пустыня с огромным количеством ударных кратеров. Он лишен активности уже миллиарды лет. Астероидная атака началась еще в период формирования 4.6 миллиардов лет назад. Отверстия могут быть крошечными или гигантскими.

Самым большим кратером на поверхности считается Равнина Жары с диаметром в 1550 км. Удар был настолько сильным, что привел к активации вулкана на противоположной стороне, а вокруг кратера образовалось кольцо с высотой в 2 км.

Улучшенный кадр с кратерами Манч, Сандер и По недалеко от Равнины Жары

Земная поверхность сильно отличается. Мы обладаем не только горами и равнинами, но и континентами с океанами. Есть пустыни, ущелья, вулканы и плато.

Меркурий показывает, что в прошлом также был активным. Главное доказательство – узкие гребни, растянувшиеся на сотни км. Полагают, что они сформировались, когда планета начала сжиматься. Но если там все затихло, то Земля по-прежнему дышит. Тектонические плиты продолжают свое перемещение, что приводит к периодическим вулканическим извержениям и землетрясениям.

Плотности некоторых газов

Плотность газов, кг/м³ при .

Плотности некоторых жидкостей

Плотность жидкостей, кг/м³

Плотность некоторых пород древесины

Плотность древесины, г/см³

Плотность некоторых металлов

Значения плотности металлов могут изменяться в весьма широких пределах: от наименьшего значения у лития, который легче воды, до наибольшего значения у осмия, который тяжелее золота и платины.
Плотность металлов, г/см³

Магнитные поля Земли и Марса

Земное динамо обеспечивается вращением ядра, что вырабатывает токи и магнитное поле. Этот процесс крайне важен, ведь защищает земную жизнь. Полюбуйтесь на магнитные поля Марса и Земли на схеме НАСА.

Магнитное поле Земли защищает нас от воздействия солнечного ветра. Марс лишен такой возможности

Земная магнитосфера функционирует в качестве щита, который не позволяет пробиваться к поверхности опасным комическим лучам. Но у Марса она слабая и лишена целостности. Полагают, что это лишь остатки от изначальной магнитосферы, которая сейчас рассредоточена на различных территориях планеты. Наибольшая напряженность ближе к южной стороне.

Возможно, магнитосфера пропала из-за интенсивной метеоритной атаки. Или же все дело в процессе остывания, что привело к остановке динамо 4.2 млрд. лет назад. Дальше за дело принялся солнечный ветер, который снес остатки вместе с атмосферой и водой.

Измерение плотности

Для измерений плотности используются:

• Пикнометр — прибор для измерения истинной плотности
• Различные виды ареометров — измерители плотности жидкостей.
• Бурик Качинского и бур Зайдельмана — приборы для измерения плотности почвы.
• Вибрационный плотномер — прибор для измерения плотности жидкости и газа под давлением.

См. также

Воспроизвести медиафайл

Видеоурок: плотность вещества

• Список химических элементов с указанием их плотности
• Удельный вес
• Удельная плотность
• Относительная плотность
• Объёмная плотность
• Конденсация
• Консистенция (лат. consistere — состоять) — состояние вещества, степень мягкости или плотности (твёрдости) чего-либо — полутвердых-полумягких веществ (масел, мыла, красок, строительных растворов и т. д.); наприм., глицерин имеет сиропообразную консистенцию.
• Консистометр — прибор для измерения в условных физических единицах консистенции различных коллоидных и желеобразных веществ, а также суспензий и грубодисперсных сред, к примеру, паст, линиментов, гелей, кремов, мазей.
• Концентрация частиц
• Концентрация растворов
• Плотность заряда
• Уравнение неразрывности

Примечания

1. Существуют также поверхностная плотность
   (отношение массы к площади) и
   линейная плотность
   (отношение массы к длине), применяемые соответственно к плоским (двумерным) и вытянутым (одномерным) объектам.
2. Подразумевается также, что область стягивается к точке, то есть, не только её объём стремится к нулю (что могло бы быть не только при стягивании области к точке, но, например, к отрезку), но также стремится к нулю и её диаметр (максимальный линейный размер).
3. Агекян Т. А.
   Расширение Вселенной. Модель Вселенной // Звёзды, галактики, Метагалактика. 3-е изд. / Под ред. А. Б. Васильева. — М.: Наука, 1982. — 416 с. — С. 249.
4. Planetary Fact Sheet (англ.)
5. Sun Fact Sheet (англ.)
6. Stern, S. A., et al. (2015). «The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons». Science350
   (6258): 249–352. DOI:10.1126/science.aad1815.
7. Krebs, 2006, p. 158.
8. Krebs, 2006, p. 136.
9. Krebs, 2006, p. 96.
10. Krebs, 2006, p. 160.
11. Krebs, 2006, p. 138.
12. Krebs, 2006, p. 198.
13. Krebs, 2006, p. 319.
14. ↑ 12
    Krebs, 2006, p. 165.
15. Krebs, 2006, p. 179.
16. Krebs, 2006, p. 163.
17. Krebs, 2006, p. 141.
18. Krebs, 2006, p. 67.
19. Krebs, 2006, p. 151.
20. Krebs, 2006, p. 111.
21. Krebs, 2006, p. 60.
22. Krebs, 2006, p. 108.
23. Krebs, 2006, p. 57.
24. Krebs, 2006, p. 313.
25. Krebs, 2006, p. 105.
26. Krebs, 2006, p. 50.
27. Krebs, 2006, p. 168.
28. Krebs, 2006, p. 101.
29. Krebs, 2006, p. 54.
30. Krebs, 2006, p. 134.
31. Krebs, 2006, p. 98.
32. Krebs, 2006, p. 47.

Сравнение размера, массы, орбиты Земли и Марса

Средний земной радиус – 6371 км, а масса – 5.97 × 1024 кг, из-за чего мы стоим на 5-м месте по величине и массивности. Радиус Марса – 3396 км на своем экваторе (0.53 земного), а масса – 6.4185 х 1023 кг (15% земной). На верхнем фото можно заметить, насколько Марс меньше Земли.

Художественная интерпретация земной и марсианской орбит

Земной объем – 1.08321 x 1012 км3, а марсианский – 1.6318 × 10¹¹ км³ (0.151 земного). Поверхностная плотность Марса – 3.711 м/с², что составляет 37.6% от Земли.

Их орбитальные пути полностью отличаются. Средняя удаленность Земли от Солнца – 149 598 261 км, а колебания от 147 095 000 км до 151 930 000 км. Максимальная удаленность Марса – 249 200 000 000 км, а приближенность – 206 700 000 000 км. При этом его орбитальный период достигает 686.971 дней.

Но их сидерический оборот практически одинаковый. Если у нас – 23 часа, 56 минут и 4 секунды, то у Марса – 24 часа и 40 минут. На фото показан уровень наклона оси Марса и Земли.

Осевой наклон Земли и Марса

Также есть схожесть в наклоне оси: марсианские 25.19° против земных 23°. А значит, от Красной планеты можно ожидать сезонности.