Medžiagos turi daugelį savybių, kurias galima apibūdinti fizikiniais dydžiais. Vienas iš tokių dydžių yra medžiagos tankis. Jis rodo, kokia yra vienetinio tūrio (1 m³ arba 1 cm³) medžiagos masė, todėl, norėdami sužinoti medžiagos, iš kurios pagamintas kūnas, tankį, turime to kūno masę padalyti iš jo tūrio: medžiagos tankis = kūno masė / kūno tūris.
Medžiagos tankį pažymėję graikiška raide ρ (tariame „ro“), gausime tankio formulę: ρ = m / V. Iš jos nesunku nustatyti pagrindinį tankio matavimo vienetą: [ρ] = [m] / [V] = 1 kg / 1 m³ = 1 kg/m³. Šis vienetas skaitomas taip: kilogrãmas kùbiniam mètrui. Tačiau praktikoje tankis dažnai reiškiamas smulkesniais vienetais - gramais kubiniam centimetrui (g/cm³).
Tankis ir Matavimo Vienetai
Kaip šis vienetas susijęs su pagrindiniu tankio vienetu? Norėdami atsakyti, pasitelkime tankio formulę: [ρ] = 1 kg / 1 m³ = 1000 g / 1 000 000 cm³ = 1/1000 g/cm³. Vadinasi, 1 g/cm3 = 1000 kg/m3.
Atlikime bandymą, kuris rodo, kad tankis iš tikrųjų apibūdina medžiagą.
Bandymas su Aliuminiu
Paimkime kelis įvairaus dydžio aliuminio tašelius arba gabalėlius. Svarstyklėmis nustatykime kiekvieno jų masę, o matavimo cilindru (menzūra) arba apskaičiuodami - tūrį. Kiekvieno gabalėlio masę padalykime iš jo tūrio. Matavimo ir skaičiavimo duomenis surašykime lentelėje (pateikiame vieno tokio bandymo rezultatus):
| Masė, g | Tūris, cm³ | Tankis, g/cm³ |
|---|---|---|
| 28,7 | 10,4 | 2,76 |
| 57,2 | 21,4 | 2,67 |
| 114,6 | 42,5 | 2,70 |
| 810,5 | 300,0 | 2,70 |
| Vidurkis | 2,71 | |
Matome, kad visų aliuminio tašelių masės ir tūrio santykis yra apytiksliai toks pat. Vadinasi, jis nepriklauso nuo tašelio didumo ir yra būdingas tik medžiagai, iš kurios padarytas tašelis, t. y. aliuminiui. Iš kitų medžiagų pagamintų tašelių šis santykis bus kitoks.
Žinodami medžiagų tankį, galime: palyginti iš įvairių medžiagų pagamintų kūnų masę ir neklysdami pasakyti, kuri tokio pat tūrio medžiaga yra sunkesnė, o kuri - lengvesnė; apskaičiuoti kūno, kurio neįmanoma pasverti, masę arba kūno, kurio nepavyksta išmatuoti, tūrį.
Anksčiau sakėme, kad medžiagos tankis rodo, kokia yra 1 m³ tos medžiagos masė. Tačiau iš formulės m = ρV matyti, kad masė ir tankis yra skirtingi fizikiniai dydžiai. Žinant tik medžiagos tankį, dar negalima pasakyti, kokia yra kūno, padaryto iš tos medžiagos, masė.
Aliejus ir Vanduo: Tankio ir Klampumo Pavyzdys
„Tankis yra tik savitojo svorio nustatymas, tai nėra kokybę nusakantis dydis. Tą puikiai iliustruoja aliejaus ir vandens palyginimas. Vanduo turi didesnį tankį nei aliejus („alyva iškyla į viršų“), tačiau aliejus turi daug didesnį klampumą (pvz., kambario temperatūroje). Štai kodėl arbatinis šaukštelis, įmestas į stiklinę vandens, greičiau grimzta į dugną nei stiklinėje aliejaus. Taigi, parametras, dėl kurio vairuotojai ir mechanikai pasąmoningai nerimauja, yra būtent alyvos klampumas, kuris lemia alyvos tekėjimo lengvumą tam tikroje temperatūroje. Kuo didesnis klampumas, tuo didesnis vidinis pasipriešinimas, o tai reiškia, kad skystis teka lėčiau“, - pasakoja „TotalEnergies“ atstovas.
Rinkoje esančių alyvų klampumas nustatomas pagal Automobilių inžinierių asociacijos (SAE) standartus, pavyzdžiui, SAE 0W-20; 5W-30; 5W-40; 10W-60. Visgi eksperto teigimu, klampesnė alyva ne visuomet yra geresnis pasirinkimas Jūsų automobiliui: „Didėjant klampumui, didėja vidinis variklio pasipriešinimas, todėl gali sumažėti galia ir padidėti degalų sąnaudos. Be to, alyvos su didesniu klampumu variklį vėsina prasčiau, o tai labai svarbu naujausiuose varikliuose su dideliu galios ir darbinio tūrio santykiu“, - akcentuoja A. Husiatynskis.
Mažo klampumo alyva, kuri vienu metu užtikrina puikų sutepimą plačiame temperatūrų diapazone ir stabilią alyvos plėvelę, dažnai yra ideali kombinacija, apjungianti dvi, iš pažiūros prieštaringas, kryptis. Juk mažesnis klampumas aukštoje temperatūroje (priešingai nei didesnio klampumo alyva) reiškia mažesnes degalų sąnaudas, o nors ir didesnis klampumas teoriškai suteikia geresnę variklio apsaugą nuo nusidėvėjimo, naudojant modernią aktyvią dėvėjimąsi stabdančių priedų technologiją, variklis yra visiškai apsaugotas.