Eksempler på, hvordan tæthed fungerer

I daglig brug refererer ordet "tæthed" normalt til tilstanden af ​​at være tæt, som i "trafikken er tæt, "eller" den person er for tæt til at forstå dig. "Definitionen af ​​densitet (D) i videnskab er meget mere bestemt. Det er mængden af ​​masse (m), der optager et bestemt volumen (v). Matematisk er D = m / v. Tæthed gælder for stof i fast, flydende og gasformig tilstand, og - ingen overraskelse her - faste stoffer er tættere end væsker (normalt), og væsker er mere tætte end gasser.

På et mikroskopisk niveau er densitet et mål for, hvor tæt pakket de atomer, der udgør et bestemt stof, er. Hvis to genstande optager samme volumen, er den tættere en tungere, fordi flere atomer er pakket sammen i det samme rum. Tætheden påvirkes af temperaturen, og den påvirkes også af det omgivende tryk, selvom disse afhængigheder er mest udtalt i luftform. Tæthedsforskelle driver verden; livet ville ikke være det samme uden dem.

Vand har en densitet på 1 kg pr. Kubikmeter. Hvis det lyder som en tilfældighed, er det ikke. De metriske masseenheder er baseret på tætheden af ​​vand. De fleste olier er mindre tætte end vand, og det er derfor, de flyder. Når du blander to væsker eller gasser, falder den tættere ned i bunden af ​​beholderen, så længe den ikke opløses og danner en opløsning. Årsagen til dette er enkel. Tyngdekraften udøver en stærkere kraft på et tæt materiale. Det faktum, at olie ikke opløses i vand, og at den flyder, gør oprydning mulig efter et stort oliespild. Arbejdere genvinder normalt olien ved at skumme den af ​​vandoverfladen.

Blæs en ballon op med luft fra lungerne, og ballonen vil sidde lykkeligt på et bord eller en stol, indtil nogen kaster den i luften. Selv da kan det flyde på luftstrømme et stykke tid, men til sidst vil det falde til jorden. Fyld det dog med det samme volumen helium, og du er nødt til at binde en streng på det for at forhindre det i at flyde væk. Det er fordi, i forhold til ilt- og nitrogenmolekylerne i luft, er heliummolekyler meget lette. Faktisk er helium cirka 10 gange mindre tæt end luft. Ballonen flyder endnu hurtigere væk, hvis du fylder den med brint, hvilket er mere som 100 gange mindre tæt end luft, men brintgas er meget brandfarligt. Derfor bruger de det ikke til at fylde balloner på karnevaler.

Tilføj varme til luft, og molekylerne flyver rundt med mere energi, hvilket giver mere plads mellem dem. Med andre ord bliver luften mindre tæt, så den har en tendens til at stige. Imidlertid bliver temperaturen i troposfæren koldere med højden, så der er mere kold luft i højere højder, og den har en tendens til at falde. Den konstante bevægelse af faldende kold luft og stigende varm luft skaber luftstrømme og vind, der driver vejret på planeten.

Temperaturvariationer i havene skaber også tæthedsforskelle, der driver strømme, men saltholdighedsvariationer er lige så vigtige. Havvand er ikke ensartet saltvand, og jo mere salt det indeholder, jo tættere er det. Variationer i temperatur og saltholdighed skaber tæthedsforskelle, der driver lokale hvirvelstrømme som samt dybe undersøiske floder, der skaber levesteder for marine skabninger og påvirker verden klima.

Labforskere er afhængige af densitetsforskelle for at adskille stoffer i flydende eller fast tilstand. De gør dette med en centrifuge, som er en enhed, der spinder en blanding så hurtigt, at den skaber en kraft, der er flere gange større end tyngdekraften. I centrifugen oplever de tætteste komponenter i en blanding den største kraft og migrerer til ydersiden af ​​fartøjet, hvorfra de kan hentes.

Densitet kan også bruges til at identificere materialer fremstillet af ukendte forbindelser. Proceduren er at veje materialerne og måle det volumen, de optager, ved hjælp af vandforskydning eller en anden metode. Du finder derefter materialets densitet ved hjælp af ligningen D = m / v og sammenligner den med de kendte densiteter af almindelige forbindelser, der er anført i referencetabeller.