Введение

Объем трехмерного пространства

Объем – это мера пространства, занимаемого телом в трех измерениях. Он часто выражается численно с использованием производных единиц СИ (таких как кубический метр и литр) или различных имперских и общепринятых единиц США (таких как галлон, кварта, кубический дюйм). Определение длины, ширины и высоты (в кубе) связано с объемом. Объем контейнера обычно понимается как его вместимость, то есть количество жидкости (газа или жидкости), которое он может вместить, а не объем пространства, вытесняемого самим контейнером. По метонимии термин "объем" иногда используется для обозначения соответствующей области (например, ограничивающего объема). В древности объем измеряли с помощью природных емкостей схожей формы. Позднее стали использовать стандартизированные емкости. Объем некоторых простых трехмерных фигур можно легко вычислить с помощью арифметических формул. Объем более сложных фигур можно вычислить с помощью интегрального исчисления, если существует формула для границы фигуры. Объекты нулевой, одномерной и двумерной размерности не имеют объема; в четырех и более измерениях аналогичным понятием объема является гиперобъем.

Древняя история

Точность измерений объема в древние времена обычно колеблется между… Египтяне использовали свои единицы длины (локоть, ладонь, палец) для создания своих единиц объема, таких как объемный локоть. Столетие спустя Архимед (ок. 287 – 212 гг. до н.э.) разработал приближенные формулы для вычисления объема различных фигур, используя метод исчерпывания, то есть выводя решения из ранее известных формул для подобных фигур. Примитивное интегрирование фигур также было независимо открыто Лю Хуэйем в III веке н.э., Цзу Чунчжи в V веке н.э., а также на Ближнем Востоке и в Индии. Вместо этого он, вероятно, разработал примитивную форму гидростатических весов. Здесь корона и кусок чистого золота с аналогичным весом помещаются на разные чаши весов, погруженных в воду, которые будут наклоняться в зависимости от принципа Архимеда.

Расчет и стандартизация единиц

В Средние века было создано множество единиц измерения объема, таких как сестерций, янтарь, комб и шев. Огромное количество таких единиц побудило британских королей к их стандартизации, что вылилось в принятие в 1258 году Генрихом III английского статута об оценке хлеба и эля. Статут стандартизировал вес, длину и объем, а также ввел пенни, унцию, фунт, галлон и бушель, или конгий, в качестве базовой единицы объема и предоставил таблицу перевода в аптекарские единицы веса. Переопределение метра в 1960 году – от Международного прототипа метра к оранжево-красной линии излучения атомов криптона-86 – освободило метр, кубический метр и литр от привязки к физическим объектам. Это также сделало метр и единицы объема, производные от метра, нечувствительными к изменениям Международного прототипа метра. Определение метра было пересмотрено вновь в 1983 году с использованием скорости света и секунды (которая выводится из цезиевого стандарта) и уточнено в 2019 году.

Геометрическое моделирование

Полигональная сетка — это представление поверхности объекта с помощью полигонов. Объёмная сетка явно определяет свойства объёма и поверхности.

Выведенные количества

Плотность — это масса вещества, приходящаяся на единицу объема, или общая масса, делённая на общий объем. Удельный объем — это общий объем, делённый на массу, или величина, обратная плотности. Объемный расход — это объем жидкости, проходящий через заданную поверхность в единицу времени. Объёмная теплоёмкость — это теплоёмкость вещества, делённая на его объем.