Proč je slaná voda těžší než voda z vodovodu?

Slanou vodu lze popsat jako těžší než vodu z vodovodu, pokud je to chápáno jako „na jednotku objemu“ vody. Vědecky řečeno, objem slané vody je těžší než stejný objem vody z vodovodu, protože slaná voda má vyšší hustotu než voda z vodovodu. Voda z vodovodu je relativně čistá, obvykle obsahuje malá množství minerálních solí a menší množství organické hmoty. Vodní roztoky vysoce koncentrované v rozpuštěných solích mají hustoty mnohem větší než čistá voda nebo voda z vodovodu.

Hustota a specifická gravitace jsou termíny, které popisují hmotnostní koncentraci látky. Hustota je definována jako hmotnost látky na jednotku objemu, obvykle vyjádřená v gramech na kubický centimetr. Například hustota čisté vody při 39 stupních Fahrenheita je 1 gram na centimetr krychlový a průměrná hustota mořské vody je asi 1,027 gramu na centimetr krychlový. Specifická hmotnost, která je definována jako poměr hustoty látky k hustotě vody, je měření používané v mnoha vědeckých aplikacích. U většiny látek jsou hustota a měrná hmotnost při pokojové teplotě téměř identické.

Vysvětlení vyšší hustoty slané vody se nachází ve vzorcových hmotnostech solných sloučenin. Voda se skládá z relativně lehkých atomů vodíku a kyslíku, které mají atomovou hmotnost 1, respektive 16. Většina solí se skládá z těžších kovových atomů, jako je sodík, hořčík a draslík, které mají atomovou hmotnost 23, 24 a 39. Atomy kovů mohou být navázány na další těžké atomy, jako je chlor, brom a jod, které mají atomovou hmotnost 35, 80 a 127. Soli se po rozpuštění ve vodě disociují na ionty (nabité atomy). Molekuly vody se koordinují kolem těžkých iontů, takže se objem roztoku zvyšuje, ale v menší míře než hmotnost roztoku.

Stovky chemických sloučenin jsou klasifikovány jako soli. Některé soli, jako je chlorid sodný a jodid draselný, jsou při pokojové teplotě vysoce rozpustné ve vodě. Mnoho dalších, jako je síran barnatý a fosforečnan vápenatý, je prakticky nerozpustné i při vyšších teplotách. Maximální hustota solného roztoku závisí na vzorci hmotnosti soli, přirozené rozpustnosti nebo „konstantě produktu rozpustnosti“ soli a teplotě.

Předměty ponořené ve slané vodě mají větší tendenci plavat než v čisté nebo vodovodní vodě, což znamená, že jsou více nadnášené. Tento efekt vyplývá z větší vztlakové nebo vzestupné síly vyvíjené na předměty slanou vodou kvůli její větší hustotě. Vztlaková síla vyvíjená na ponořené předměty tekutinami je naznačena v Archimédově principu, který uvádí, že jakýkoli předmět zcela nebo částečně ponořený do tekutiny vytlačuje svou vlastní hmotnost tekutiny. Objekt ponořený do vody z vodovodu zažívá větší „tíhu“ než ve slané vodě, protože vytěsňuje menší hmotnost vody z vodovodu.