Kāpēc sālsūdens ir smagāks par krāna ūdeni?

Sālsūdeni var raksturot kā smagāku par krāna ūdeni, ja to saprot kā “ūdens tilpuma vienību”. Zinātniski apgalvots, ka sālsūdens tilpums ir smagāks par vienādu krāna ūdens tilpumu, jo sāļajam ūdenim ir lielāks blīvums nekā krāna ūdenim. Krāna ūdens ir samērā tīrs, parasti satur nelielu daudzumu minerālsāļu un mazāku organisko vielu daudzumu. Ūdens šķīdumiem, kas ļoti koncentrēti izšķīdušos sāļos, blīvums ir daudz lielāks nekā tīrajam vai krāna ūdenim.

Blīvums un īpaša gravitāte ir termini, kas raksturo vielas koncentrāciju pēc masas. Blīvumu definē kā vielas masu tilpuma vienībā, ko parasti izsaka gramos uz kubikcentimetru. Piemēram, tīra ūdens blīvums 39 grādos pēc Fārenheita ir 1 grams uz kubikcentimetru, un jūras ūdens vidējais blīvums ir aptuveni 1,027 grami uz kubikcentimetru. Īpatnējais svars, kas tiek definēts kā vielas blīvuma attiecība pret ūdens blīvumu, ir mērījums, ko izmanto daudzos zinātniskos pielietojumos. Lielākajai daļai vielu blīvums un īpatnējais svars istabas temperatūrā ir gandrīz identisks.

Lielāka sālsūdens blīvuma izskaidrojums ir atrodams sāls savienojumu formulas svaros. Ūdens sastāv no salīdzinoši viegliem ūdeņraža un skābekļa atomiem, kuru atomu svars ir attiecīgi viens un 16. Lielāko daļu sāļu veido smagāki metāla atomi, piemēram, nātrijs, magnijs un kālijs, kuru atomu svars ir attiecīgi 23, 24 un 39. Metāliskie atomi var būt saistīti ar citiem smagajiem atomiem, piemēram, hloru, bromu un jodu, kuru atomu svars ir attiecīgi 35, 80 un 127. Sāļi, izšķīdinot ūdenī, sadalās jonos (lādētos atomos). Ūdens molekulas koordinējas ap smagajiem joniem tā, ka šķīduma tilpums tomēr palielinās, bet mazākā mērā nekā šķīduma svars.

Simtiem ķīmisko savienojumu tiek klasificēti kā sāļi. Daži sāļi, piemēram, nātrija hlorīds un kālija jodīds, istabas temperatūrā labi šķīst ūdenī. Daudzi citi, piemēram, bārija sulfāts un kalcija fosfāts, praktiski nešķīst pat augstākā temperatūrā. Maksimālais sāls šķīduma blīvums ir atkarīgs no sāls formulas svara, sāls dabiskās šķīdības vai “šķīdības produkta konstante” un temperatūras.

Objektiem, kas iegremdēti sālsūdenī, ir lielāka tendence peldēt nekā tīrā vai krāna ūdenī, proti, tie ir peldošāki. Šis efekts rodas no lielāka peldoša vai uz augšu vērsta spēka, ko uz sālsūdeni iedarbojas uz priekšmetiem, pateicoties lielākam blīvumam. Peldošais spēks, ko šķidrumi iedarbojas uz iegremdētiem objektiem, ir paredzēts Arhimēda principā, kurā teikts, ka jebkurš objekts, kas pilnīgi vai daļēji iegremdēts šķidrumā, izspiež pats savu šķidruma svaru. Objekts, kas iegremdēts krāna ūdenī, piedzīvo lielāku “smagumu” nekā sālsūdenī, jo tas izspiež mazāku krāna ūdens svaru.