Es ist ein heißer Sommertag und Sie möchten sich ein schönes Glas Limonade zubereiten. Sie fügen Ihrem Getränk etwas Eis hinzu und die Limonade läuft über! Aber Ihr Freund, der seinem Getränk vor dem Einschenken der Limonade Eis hinzugefügt hat, hat keine Verschüttungen, auch wenn das Eis im Getränk schmilzt.
Um dieses Phänomen zu verstehen, müssen Sie verstehen, wie sich die Dichte von Wasser mit der Temperatur ändert.
Was ist Volumendichte?
Um zu verstehen, wie man ein volumetrisches Eis-Wasser-Verhältnis berechnet, können Sie sich fragen: "1 Tasse Eis entspricht wie viel Wasser?" Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie die Dichte verstehen.
Die Volumendichte von Wasser beschreibt die Wassermasse, die in einer Volumeneinheit lebt. Die Dimensionen der Volumendichte sind daher Masse pro Volumeneinheit. Die Einheiten können Gramm pro Einheit Milliliter (g/ml), kg pro Einheit Liter (kg/L) oder jede andere Masseneinheit pro Volumeneinheit sein. Die Dichte von flüssigem Wasser ist wirklich leicht zu merken: Sie beträgt 1 g/ml.
Berechnung des Eisvolumens
Wasser ist eigentlich eine sehr ungewöhnliche Substanz, weil festes Wasser (als Eis bezeichnet) ist weniger dicht als flüssiges Wasser. Die Dichte von Eis beträgt 0,92 g/ml, was bedeutet, dass wenn man ein Gramm Wasser nimmt und in die Gefrierschrank, wenn Sie ihn herausnehmen, hat er sein Volumen vergrößert und nimmt mehr Platz ein als vorher Flüssigkeit.
Umgekehrt (erinnern Sie sich an die Limonade von vorhin), wenn Sie mit einem Getränk mit ein paar Eiswürfeln beginnen und diese schmelzen, steigt der Wasserstand in der Becher bleibt tatsächlich gleich, da das schwimmende Eis nur so viel Platz einnimmt wie sein untergetauchter Teil, wenn er es getan hat geschmolzen.
Aber was ist, wenn Sie eine feste Tasse Eis haben? Wie viele Tassen Wasser haben Sie, wenn das Eis schmilzt?
Beginnen Sie mit der Umrechnung von US-Bechern in Milliliter: 1 US-Becher = 236,588 ml, um die bekannte Dichte in Gramm pro Milliliter zu verwenden. Multiplizieren Sie nun das Volumen in Millilitern mit der Dichte des Eises, um die Gramm Wasser zu erhalten, das sich nicht ändert, wenn sich die Temperatur des Wassers ändert.
Daher beträgt die Masse des Wassers 236,588 ml mal 0,92 g/ml = 217.661 g Wasser. Um das Volumen von 217.661 Gramm flüssigem Wasser zu berechnen, teilen Sie einfach die Gramm Wasser durch die Dichte des flüssigen Wassers: 217.661 g / (1 g/ml) = 217.661 ml oder etwa 0,92 Tassen Wasser.
Eine wirklich gute Möglichkeit, Ihre Arbeit zu überprüfen, besteht darin, zu überprüfen, ob die Antwort, die Sie erhalten haben, "sinnvoll ist". In diesem Fall wissen Sie das Volumen nimmt ab, wenn Eis zu flüssigem Wasser schmilzt. Wenn also die Lautstärke nachgelassen hat, sind Sie auf dem richtigen Weg! Anhand der Zahlen wurde festgestellt, dass etwa 237 Milliliter Eis zu etwa 218 Milliliter flüssigem Wasser schmelzen; die Antwort macht also Sinn!
Eine schnelle Möglichkeit, Eis in Wasservolumen umzuwandeln
Es lohnt sich, sich an das vollständige Verfahren zur Berechnung von Volumen aus Dichten zu erinnern, aber die Verwendung des Eis-Wasser-Verhältnisses ist eine schnelle Möglichkeit, diese Berechnung durchzuführen.
Das Verhältnis der Dichten ist einfach die Dichte der einen geteilt durch die Dichte der anderen: Die Dichte von Eis zu Wasser beträgt 0,92. Mit dem Verhältnis kann man einfach das Volumen des Eises mit 0,92 multiplizieren, was der Umrechnungsfaktor für das Volumen von Eis in flüssiges Wasser ist.
Beachten Sie, dass Sie dieses Verhältnis früher einfach hätten verwenden können, um schnell zu berechnen, dass 1 Tasse Eis 0,92 Tassen flüssiges Wasser ergibt.
Im Allgemeinen können Sie, genau wie am Beispiel der Eis-Wasser-Volumenumrechnung, auch in anderen Situationen Verhältnisse für schnelle Umrechnungen verwenden.
Tipps
Festes Wasser (Eis) hat eine geringere Dichte als flüssiges Wasser. Das Verhältnis der volumetrischen Dichten (.92) kann verwendet werden, um das Volumen von Eis schnell in Volumen von flüssigem Wasser umzurechnen.
Gewicht, Masse und Volumen
Alle diese Begriffe, Gewicht, Masse und Volumen, haben sogenannte "Einheiten". Jeder sagt uns, welche Art von Größe gemessen wird.
Gewicht ist die Kraft eines Objekts aufgrund seiner Masse und der lokalen Gravitationsbeschleunigung, aber Masse ist nur die Menge an Materie in einem Objekt. Die Masse des Objekts ändert sich nur, wenn jemand physisch einen Teil davon aus dem Objekt schneidet und abnimmt entfernt, aber das Gewicht eines Objekts kann sich ändern, wenn jemand es von einem Tal auf den Gipfel eines Berges bewegt.
Volumen hingegen ist die Menge an physischem Raum, die für eine bestimmte Menge an Masse benötigt wird.
Es ist wichtig, sich die Unterschiede zwischen diesen Mengen zu merken, damit Sie sicherstellen können, dass Ihre Antworten "sinnvoll" sind!