Είναι μια καυτή καλοκαιρινή μέρα και θέλετε να κάνετε τον εαυτό σας ένα ωραίο ποτήρι λεμονάδα. Προσθέτετε λίγο πάγο στο ποτό σας και η λεμονάδα χύνεται! Αλλά ο φίλος σας, ο οποίος πρόσθεσε πάγο στο ποτό τους πριν ρίξει στη λεμονάδα, δεν έχει διαρροές, ακόμη και όταν ο πάγος λιώνει στο ποτό.
Για να κατανοήσετε αυτά τα φαινόμενα, πρέπει να καταλάβετε πώς αλλάζει η πυκνότητα του νερού με τη θερμοκρασία.
Τι είναι η πυκνότητα όγκου;
Για να καταλάβετε πώς να υπολογίσετε μια ογκομετρική αναλογία πάγου προς νερό, μπορείτε να ρωτήσετε, "1 φλιτζάνι πάγο ισούται με πόση ποσότητα νερού;" Για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει να κατανοήσετε την πυκνότητα.
Η πυκνότητα όγκου νερού περιγράφει τη μάζα του νερού που ζει σε μία μονάδα όγκου. Οι διαστάσεις της πυκνότητας όγκου είναι επομένως μάζα ανά μονάδα όγκου. Οι μονάδες μπορεί να είναι γραμμάρια ανά μονάδα χιλιοστόλιτρου (g / mL), kg ανά μονάδα λίτρου (kg / L) ή οποιαδήποτε άλλη μονάδα μάζας ανά μονάδα όγκου. Η πυκνότητα του υγρού νερού είναι πολύ εύκολο να θυμόμαστε: είναι 1 g / mL.
Υπολογισμός του όγκου του πάγου
Το νερό είναι στην πραγματικότητα μια πολύ ασυνήθιστη ουσία επειδή το στερεό νερό (που ονομάζεται πάγος) είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό. Η πυκνότητα του πάγου είναι 0,92 g / mL, πράγμα που σημαίνει ότι εάν πάρετε ένα γραμμάριο νερού και το βάλετε στο κατάψυξη, όταν το βγάλετε θα έχει επεκταθεί σε όγκο και θα καταλάβει περισσότερο χώρο από ό, τι ήταν υγρό.
Αντίθετα, (θυμηθείτε τη λεμονάδα από νωρίτερα), εάν ξεκινήσετε με ένα ποτό με λίγα παγάκια και λιώσουν, η στάθμη του νερού το κύπελλο θα παραμείνει το ίδιο, αφού ο πλωτός πάγος καταλαμβάνει τόσο χώρο όσο το βυθισμένο τμήμα του μόλις είχε λειωμένο.
Τι γίνεται όμως αν έχετε ένα στερεό φλιτζάνι πάγου; Πόσα φλιτζάνια νερό θα έχετε όταν λιώσει ο πάγος;
Ξεκινήστε μετατρέποντας κύπελλα ΗΠΑ σε χιλιοστόλιτρα: 1 κύπελλο ΗΠΑ = 236,588 ml, για να χρησιμοποιήσετε τη γνωστή πυκνότητα σε μονάδες γραμμαρίων ανά χιλιοστόλιτρο. Τώρα, πολλαπλασιάστε τον όγκο σε χιλιοστόλιτρα με την πυκνότητα του πάγου για να πάρετε τα γραμμάρια νερού, το οποίο δεν αλλάζει καθώς αλλάζει η θερμοκρασία του νερού.
Επομένως, η μάζα του νερού είναι 236,588 mL φορές 0,92 g / mL = 217,661 g νερού. Για να υπολογίσετε τον όγκο των 217,661 γραμμάρια υγρού νερού, απλώς διαιρέστε τα γραμμάρια νερού με την πυκνότητα του υγρού νερού: 217,661 γραμ. / (1 γραμ. / Κ.εκ.) = 217,661 κ.εκ. ή περίπου 0,92 φλιτζάνια νερό.
Ένας πολύ καλός τρόπος για να ελέγξετε τη δουλειά σας είναι να ελέγξετε αν η απάντηση που έχετε «έχει νόημα». Σε αυτήν την περίπτωση, το γνωρίζετε Ο όγκος μειώνεται όταν ο πάγος λιώνει σε υγρό νερό. Αν λοιπόν μειωθεί η ένταση, είστε στο σωστό δρόμο! Εξετάζοντας τους αριθμούς, προσδιορίστηκε ότι περίπου 237 χιλιοστόλιτρα πάγου λιώνουν σε περίπου 218 χιλιοστόλιτρα υγρού νερού. οπότε η απάντηση "έχει νόημα!"
Ένας γρήγορος τρόπος για να μετατρέψετε τον όγκο του πάγου σε νερό
Αξίζει να θυμόμαστε την πλήρη διαδικασία για τον υπολογισμό των όγκων από τις πυκνότητες, αλλά η χρήση του λόγου πάγου προς νερό είναι ένας γρήγορος τρόπος για να γίνει αυτός ο υπολογισμός.
Η αναλογία πυκνότητας είναι απλώς η πυκνότητα του ενός διαιρούμενη με την πυκνότητα του άλλου: Η πυκνότητα του πάγου προς το νερό είναι 0,92. Χρησιμοποιώντας την αναλογία, μπορεί κανείς απλά να πολλαπλασιάσει τον όγκο του πάγου με 0,92, που είναι ο συντελεστής μετατροπής για τον όγκο του πάγου σε υγρό νερό.
Παρατηρήστε ότι νωρίτερα, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την αναλογία για να υπολογίσετε γρήγορα ότι 1 φλιτζάνι πάγου οδηγεί σε 0,92 φλιτζάνια υγρού νερού.
Σε γενικές γραμμές, όπως και το παράδειγμα της μετατροπής όγκου πάγου σε νερό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αναλογίες για γρήγορες μετατροπές και σε άλλες καταστάσεις.
Συμβουλές
Το στερεό νερό (πάγος) είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό. Η αναλογία των ογκομετρικών πυκνότητας (0,92) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη γρήγορη μετατροπή του όγκου του πάγου στον όγκο του υγρού νερού.
Βάρος, μάζα και όγκος
Όλοι αυτοί οι όροι, το βάρος, η μάζα και ο όγκος, έχουν αυτό που ονομάζεται «μονάδες». Ο καθένας μας λέει τι είδους ποσότητα μετράται.
Το βάρος είναι η δύναμη ενός αντικειμένου λόγω της μάζας του και της τοπικής επιτάχυνσης της βαρύτητας, αλλά η μάζα είναι μόνο η ποσότητα της ύλης σε ένα αντικείμενο. Η μάζα του αντικειμένου αλλάζει μόνο εάν κάποιος κόψει ένα μέρος του από το αντικείμενο και το πάρει μακριά, αλλά το βάρος ενός αντικειμένου μπορεί να αλλάξει εάν κάποιος το μετακινήσει από μια κοιλάδα στην κορυφή ενός βουνού.
Ο όγκος από την άλλη πλευρά είναι το ποσό του φυσικού χώρου που απαιτείται για κάποιο ποσό μάζας.
Είναι σημαντικό να θυμάστε τις διαφορές μεταξύ αυτών των ποσοτήτων, ώστε να μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι οι απαντήσεις σας "έχουν νόημα!"