Кіріспе

Үш өлшемді кеңістіктің көлемі – үш өлшемді кеңістіктегі аймақтардың мөлшерін анықтайды. Ол көбінесе сандық түрде SI жүйесінен туындаған бірліктер (мысалы, текше метр және литр) немесе әртүрлі британдық және АҚШ жүйелерінің бірліктері (мысалы, галлон, кварт, текше дюйм) арқылы өлшенеді. Ұзындық пен биіктіктің (кубталуының) анықтамасы көлеммен байланысты. Контейнердің көлемі, әдетте, контейнердің сыйымдылығы ретінде түсініледі, яғни контейнердің өзі ығыстыратын кеңістік емес, қандай сұйықтық (газ немесе сұйықтық) сыйып алатыны. Метонимиялық тұрғыдан, "көлем" термині кейде сәйкес келетін аймаққа (мысалы, шекаралық көлем) сілтеме жасау үшін қолданылады. Көне заманда көлемді өлшеу үшін ұқсас пішіндегі табиғи ыдыстар пайдаланылған. Кейін стандартталған контейнерлер қолданылды. Кейбір қарапайым үш өлшемді пішіндердің көлемін арифметикалық формулалар арқылы оңай есептеуге болады. Күрделі пішіндердің көлемін, егер пішіннің шекарасы үшін формула болса, интегралдық есептеу арқылы анықтауға болады. Нөл, бір және екі өлшемді объектілердің көлемі болмайды; ал төртінші және одан жоғары өлшемдерде, қалыпты көлемге ұқсас түсінік – гиперкөлем болып табылады.

Ежелгі тарих

Ежелгі дәуірде көлемді өлшеудің дәлдігі көбінесе белгілі бір шекте болды. Мысырлықтар ұзындық өлшемдерін (құлақ, алақан, саусақ) пайдаланып, көлем өлшемдерін жасады, мысалы, көлемдік құлақ. Бір ғасырдан кейін Архимед (б.з.д. 287 – 212 жж.) еңбектің шегін қолдану арқылы бірнеше пішіндердің шамамен көлемін анықтайтын формула ойлап тапты, яғни бұрын белгілі пішіндердің формулаларынан шешімдер шығарды. Пішіндерді интеграциялауды Лю Хуй 3-шы ғасырда, Зу Чонцзи 5-ші ғасырда, сондай-ақ Таяу Шығыс және Үндістанда тәуелсіз түрде ашты. Оның орнына, ол гидростатикалық тепе-теңдіктің қарапайым түрін жасаған болуы мүмкін. Мұнда тәж бен оған тең салмақтағы таза алтынның бір бөлігі суға батырылған таразының екі басына қойылады, ол Архимед принципіне сәйкес бір жаққа иеді.

Бөлшектерді есептеу және стандарттау

Орта ғасырларда көлемді өлшеуге арналған көптеген бірліктер жасалды, мысалы, сестер, янтарь, комб және тігіс. Мұндай бірліктердің көптігі британдық патшаларды оларды стандарттауға итермеледі, бұл 1258 жылы Англияның Генри III-і қабылдаған Нан мен сыра заңымен аяқталды. Бұл заң салмақ, ұзындық және көлемді стандарттады, сондай-ақ пенни, унция, фунт, галлон және бушель немесе конгиус сияқты көлемнің негізгі бірліктерін енгізді, аптекарьлардың салмақ бірліктеріне түрлендіру кестесін ұсынды. 1960 жылы метрдің Халықаралық прототиптік метрден криптон-86 атомдарының қызыл-сары сәуле шығару сызығына қайта анықталуы метр, куб метр және литрді физикалық нысандармен байланысты шектеулерден босатты. Бұл метрді және метрге негіделген көлем бірліктерін Халықаралық прототиптік метрдегі өзгерістерге бейімдемелі етті. Метрдің анықтамасы 1983 жылы жарық жылдамдығы мен секундты (цезий стандартынан туындаған) пайдалану үшін қайта анықталды және 2019 жылы түсініктілік үшін қайта жазылды.

Геометриялық модельдеу

Көпбұрышты тор — объектінің бетін көпбұрыштарды пайдаланып көрсету тәсілі. Көлемдік тор оның көлемін және беттік қасиеттерін нақты анықтайды.

Алынған мөлшерлер

Тығыздық – заттың бірлік көлемге шаққандағы массасы, немесе жалпы массаның жалпы көлемге бөлінуі. Нақты көлем – жалпы көлемді массаға бөлу, немесе тығыздықтың кері шамасы. Көлемдік ағын жылдамдығы немесе шығын – белгілі бір беттен уақыт бірлігінде өтетін сұйықтықтың көлемі. Көлемдік жылу сыйымдылығы – заттың жылу сыйымдылығының оның көлеміне бөлінуі.