Avainero Coulombin lain ja gravitaatiolain välillä on, että Coulombin laki kuvaa varausten välistä voimaa, kun taas gravitaatiolaki kuvaa massojen välistä voimaa.
Fysikaalisessa kemiassa on monia erilaisia tärkeitä lakeja ja teorioita, joita voidaan soveltaa kaikilla kemian aloilla. Coulombin laki ja gravitaatiolaki ovat kaksi tällaista lakia.
Mikä on Coulombin laki?
Coulombin laki on kokeellinen laki, joka voi määrittää kahden paikallaan olevan, sähköisesti varautuneen hiukkasen välisen voiman määrän. Se tunnetaan myös Coulombin käänteisen neliön laina. Se on fysiikan ja fysikaalisen kemian laki.
Lepotilassa olevien varattujen kappaleiden välistä sähkövoimaa kutsutaan perinteisesti sähköstaattiseksi voimaksi tai Coulombin voimaksi. Tämä laki julkaistiin kuitenkin jonkin ajan kuluttua sen löytämisestä, ja lain julkaisi ensimmäisenä ranskalainen fyysikko Charles-Augustin de Coulomb. Tämä laki oli olennainen osa sähkömagnetismin teorian kehittämistä. Tämä johtuu siitä, että sen avulla on helppo keskustella sähkövarauksen määrästä mielekkäällä tavalla.
Kuva 01: Coulombin laki
Coulombin lain mukaan kahden pistevarauksen välisen sähköstaattisen veto- tai hylkimisvoiman suuruus on suoraan verrannollinen varausten suuruuden tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Tämän lain yhtälö voidaan antaa seuraavasti:
F=K(q1.q2/r2)
Missä F on voima, K on Coulombin vakio, q1 ja q2 ovat varausten etumerkillisiä suuruuksia ja skalaari "r" on varausten välinen etäisyys. Voima vaikuttaa suoraa linjaa pitkin, joka yhdistää kaksi varausta. Varauksilla on sama merkki, ja niiden välinen sähköstaattinen voima on hylkivä. Jos merkit eroavat toisistaan, niiden välinen voima on houkutteleva.
Mikä on painovoimalaki?
Painovoimaa voidaan kuvata voimaksi, joka vaikuttaa kohteeseen painovoiman vaikutuksesta. Gravitaatio eli gravitaatio on luonnollinen prosessi, joka havaitaan kaikissa asioissa, joilla on massa tai energia, esimerkiksi planeetat, tähdet, galaksit ja valo. Gravitaatiovoima on heikoin voima neljästä fysiikan perusvuorovaikutuksesta (muut kolme voimaa ovat vahva vuorovaikutus, sähkömagneettinen voima ja heikko vuorovaikutus). Siksi gravitaatiovoimalla ei ole merkittävää vaikutusta subatomisten hiukkasten tasolla. Kuitenkin se on hallitseva vuorovaikutusvoima makroskooppisella tasolla, joka aiheuttaa tähtitieteellisten kappaleiden muodostumisen, muodon ja liikeradan.
Kuva 02: Gravitaatiokentän voimakkuus maan sisällä
Voimme määritellä gravitaatiovoiman voimaksi, joka vetää puoleensa mitä tahansa kahta kohdetta, joilla on tietty massa. Kutsumme sitä houkuttelevaksi voimaksi, koska se saa aina kaksi massaa vetäytymään yhteen eikä koskaan työnnä niitä erilleen. Newtonin universaali gravitaatiolaki ilmaisee, että jokainen kappale, jolla on massa, vetää kaikkia muita esineitä universumissa. Tämä vetovoima riippuu kuitenkin suurelta osin kohteen massasta; e.esim. suuret massat osoittavat v altavia nähtävyyksiä.
Mitä yhtäläisyyksiä Coulombin lain ja painovoimalain välillä on?
- Coulombin laki ja painovoimalaki kuvaavat konservatiivisia voimia
- Molemmat kuvaavat vetovoimaa ja vastustajaa esineiden välillä.
Mitä eroa on Coulombin lailla ja painovoimalailla?
Coulombin laki ja gravitaatiolaki ovat kaksi tärkeää lakia kemiassa. Tärkein ero Coulombin lain ja gravitaatiolain välillä on se, että Coulombin laki kuvaa varausten välistä voimaa, kun taas gravitaatiolaki kuvaa massojen välistä voimaa.
Alla oleva infografiikka esittelee Coulombin lain ja gravitaatiolain väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Coulombin laki vs. painovoimalaki
Coulombin laki on kokeellinen laki, joka voi kvantifioida kahden paikallaan olevan, sähköisesti varautuneen hiukkasen välisen voiman, kun taas gravitaatiovoima on voima, joka vaikuttaa kohteeseen painovoiman vaikutuksesta. Tärkein ero Coulombin lain ja gravitaatiolain välillä on se, että Coulombin laki kuvaa varausten välistä voimaa, kun taas gravitaatiolaki kuvaa massojen välistä voimaa.
