كيفية حساب حجم الجليد

إنه يوم صيفي حار وتريد أن تصنع لنفسك كأسًا رائعًا من عصير الليمون. تضيف بعض الثلج إلى مشروبك ، وينسكب عصير الليمون! لكن صديقك ، الذي أضاف الثلج إلى مشروبه قبل سكبه في عصير الليمون ، لم ينسكب ، حتى عندما يذوب الجليد في المشروب.

لفهم هذه الظاهرة ، عليك أن تفهم كيف تتغير كثافة الماء مع درجة الحرارة.

من أجل فهم كيفية حساب نسبة الجليد إلى الماء ، قد تسأل ، "كوب واحد من الجليد يساوي كمية الماء؟" للإجابة على هذا السؤال ، يجب أن تفهم الكثافة.

تصف كثافة حجم الماء كتلة الماء التي تعيش في وحدة حجم واحدة. لذلك فإن أبعاد كثافة الحجم الكتلة لكل وحدة حجم. يمكن أن تكون الوحدات جرامات لكل وحدة مليلتر (جم / مل) أو كجم لكل وحدة لتر (كجم / لتر) أو أي وحدة كتلة أخرى لكل وحدة حجم. من السهل حقًا تذكر كثافة الماء السائل: فهي 1 جم / مل.

الماء هو في الواقع مادة غير عادية للغاية لأن الماء الصلب (يسمى الثلج) أقل كثافة من الماء السائل. كثافة الثلج 0.92 جم / مل ، مما يعني أنك إذا أخذت جرامًا واحدًا من الماء ووضعت في الفريزر ، عندما تقوم بإخراجه سوف يتوسع في الحجم ويأخذ مساحة أكبر مما كان عليه سائل.

على العكس ، (تذكر عصير الليمون من قبل) ، إذا بدأت بمشروب مع القليل من مكعبات الثلج ، ثم تذوب ، فإن مستوى الماء في سيظل الكوب كما هو بالفعل ، لأن الجليد العائم لا يشغل سوى مساحة كبيرة كما فعل الجزء المغمور بمجرد احتوائه ذاب.

ولكن ماذا لو كان لديك كوب واحد من الثلج الصلب؟ كم عدد أكواب الماء التي ستحصل عليها عندما يذوب الجليد؟

ابدأ بتحويل أكواب الولايات المتحدة إلى مليلتر: 1 كوب أمريكي = 236.588 مل ، من أجل استخدام الكثافة المعروفة بوحدات جرامات لكل مليلتر. الآن ، اضرب الحجم بالملليترات في كثافة الجليد للحصول على جرامات الماء ، والتي لا تتغير مع تغير درجة حرارة الماء.

لذلك ، تبلغ كتلة الماء 236.588 مل مضروبًا في 0.92 جم / مل = 217.661 جم من الماء. لحساب حجم 217.661 جرامًا من الماء السائل ، اقسم جرامات الماء على كثافة الماء السائل: 217.661 جم / (1 جم / مل) = 217.661 مل ، أو حوالي 0.92 كوب ماء.

هناك طريقة جيدة للتحقق من عملك وهي التحقق مما إذا كانت الإجابة التي حصلت عليها "منطقية". في هذه الحالة ، أنت تعرف ذلك ينخفض ​​الحجم عندما يذوب الجليد في الماء السائل. لذلك إذا انخفض الحجم ، فأنت على الطريق الصحيح! وبالنظر إلى الأرقام ، تبين أن حوالي 237 مليلترًا من الجليد يذوب إلى حوالي 218 مليلترًا من الماء السائل ؛ لذا فإن الجواب "منطقي!"

يجدر تذكر الإجراء الكامل لحساب الأحجام من الكثافات ، ولكن استخدام نسبة الجليد إلى الماء هو طريقة سريعة للقيام بهذا الحساب.

نسبة الكثافة هي ببساطة كثافة أحدهما مقسومة على كثافة الآخر: كثافة الجليد إلى الماء 0.92. باستخدام النسبة ، يمكن ببساطة ضرب حجم الجليد في 0.92 ، وهو عامل تحويل حجم الجليد إلى ماء سائل.

لاحظ أنه في وقت سابق ، كان من الممكن استخدام هذه النسبة بسرعة لحساب أن كوبًا واحدًا من الثلج ينتج 0.92 كوبًا من الماء السائل.

بشكل عام ، تمامًا مثل مثال تحويل حجم الجليد إلى الماء ، يمكنك استخدام النسب للتحويلات السريعة في المواقف الأخرى أيضًا.

• الماء الصلب (الجليد) أقل كثافة من الماء السائل. يمكن استخدام نسبة الكثافة الحجمية (0.92) لتحويل حجم الجليد بسرعة إلى حجم الماء السائل.

كل هذه المصطلحات ، الوزن والكتلة والحجم ، لها ما يسمى "الوحدات". يخبرنا كل واحد عن نوع الكمية التي يتم قياسها.

الوزن هو قوة الجسم بسبب كتلته وتسارع الجاذبية المحلي ، لكن الكتلة هي مجرد كمية المادة في الجسم. لا تتغير كتلة الجسم إلا إذا قام شخص ما بقطع جزء منه عن الجسم وأخذها بعيدًا ، لكن وزن الشيء يمكن أن يتغير إذا نقله شخص ما من واد إلى قمة جبل.

الحجم من ناحية أخرى هو مقدار المساحة المادية اللازمة لكمية معينة من الكتلة.

من المهم أن تتذكر الاختلافات بين هذه الكميات ، لذا يمكنك التأكد من أن إجاباتك "منطقية!"