È una calda giornata estiva e vuoi prepararti un bel bicchiere di limonata. Aggiungi del ghiaccio al tuo drink e la limonata trabocca! Ma il tuo amico, che ha aggiunto ghiaccio alla sua bevanda prima di versare la limonata, non ha perdite, anche se il ghiaccio si scioglie nella bevanda.
Per comprendere questo fenomeno, è necessario capire come la densità dell'acqua cambia con la temperatura.
Che cos'è la densità del volume?
Per capire come calcolare un rapporto volumetrico tra ghiaccio e acqua, potresti chiedere: "1 tazza di ghiaccio equivale a quanta acqua?" Per rispondere a questa domanda, è necessario comprendere la densità.
La densità volumetrica dell'acqua descrive la massa d'acqua che vive in un'unità di volume. Le dimensioni della densità di volume sono quindi massa per unità di volume. Le unità possono essere grammi per unità millilitro (g/mL), kg per unità litro (kg/L) o qualsiasi altra unità di massa per unità di volume. La densità dell'acqua liquida è davvero facile da ricordare: è 1 g/mL.
Calcolare il volume del ghiaccio
L'acqua è in realtà una sostanza molto insolita perché l'acqua solida (chiamata ghiaccio) è meno densa dell'acqua liquida. La densità del ghiaccio è 0,92 g/ml, il che significa che se prendi un grammo di acqua e lo metti nel congelatore, quando lo estrai si sarà espanso di volume e occuperà più spazio di quando lo era liquido.
Al contrario, (ricordate la limonata di prima), se iniziate con una bevanda con alcuni cubetti di ghiaccio, e si sciolgono, il livello dell'acqua in la tazza rimarrà effettivamente la stessa, poiché il ghiaccio galleggiante occupa solo lo spazio della sua parte sommersa una volta che è fuso.
Ma cosa succede se si dispone di una solida tazza di ghiaccio? Quante tazze d'acqua avrai quando il ghiaccio si scioglierà?
Inizia convertendo le tazze americane in millilitri: 1 tazza USA = 236,588 ml, per utilizzare la densità nota in unità di grammi per millilitro. Ora, moltiplica il volume in millilitri per la densità del ghiaccio per ottenere i grammi di acqua, che non cambia al variare della temperatura dell'acqua.
Pertanto, la massa dell'acqua è 236,588 mL per 0,92 g/mL = 217.661 g di acqua. Per calcolare il volume di 217.661 grammi di acqua liquida, dividi semplicemente i grammi di acqua per la densità dell'acqua liquida: 217.661 g / (1 g/mL) = 217.661 ml, o circa 0,92 tazze di acqua.
Un ottimo modo per controllare il tuo lavoro è verificare se la risposta che hai ricevuto "ha senso". In questo caso, lo sai il volume diminuisce quando il ghiaccio si scioglie in acqua liquida. Quindi, se il volume è diminuito, sei sulla strada giusta! Guardando i numeri, è stato determinato che circa 237 millilitri di ghiaccio si sciolgono in circa 218 millilitri di acqua liquida; quindi la risposta "ha senso!"
Un modo rapido per convertire il volume del ghiaccio in acqua
Vale la pena ricordare la procedura completa per il calcolo dei volumi dalle densità, ma l'utilizzo del rapporto ghiaccio/acqua è un modo rapido per eseguire questo calcolo.
Il rapporto tra le densità è semplicemente la densità di una divisa per la densità dell'altra: la densità del ghiaccio e dell'acqua è 0,92. Usando il rapporto, si può semplicemente moltiplicare il volume del ghiaccio per 0,92, che è il fattore di conversione per il volume del ghiaccio in acqua liquida.
Nota che prima avresti potuto usare questo rapporto per calcolare rapidamente che 1 tazza di ghiaccio risulta in 0,92 tazze di acqua liquida.
In generale, proprio come nell'esempio della conversione del volume del ghiaccio in acqua, è possibile utilizzare i rapporti per conversioni rapide anche in altre situazioni.
Suggerimenti
L'acqua solida (ghiaccio) è meno densa dell'acqua liquida. Il rapporto delle densità volumetriche (.92) può essere utilizzato per convertire rapidamente il volume del ghiaccio nel volume dell'acqua liquida.
Peso, massa e volume
Tutti questi termini, peso, massa e volume, hanno le cosiddette "unità". Ognuno ci dice che tipo di grandezza viene misurata.
Il peso è la forza di un oggetto dovuta alla sua massa e all'accelerazione locale di gravità, ma la massa è solo la quantità di materia in un oggetto. La massa dell'oggetto cambia solo se qualcuno ne taglia fisicamente una parte dall'oggetto e la prende lontano, ma il peso di un oggetto può cambiare se qualcuno lo sposta da una valle alla cima di una montagna.
Il volume d'altra parte è la quantità di spazio fisico necessaria per una certa quantità di massa.
È importante ricordare le differenze tra queste quantità, così puoi assicurarti che le tue risposte "abbiano un senso!"