Het is een warme zomerdag en je wilt voor jezelf een lekker glaasje limonade maken. Je voegt wat ijs toe aan je drankje en de limonade loopt over! Maar je vriend, die ijs aan zijn drankje heeft toegevoegd voordat hij de limonade inschenkt, morst niet, zelfs niet als het ijs in de drank smelt.
Om dit fenomeen te begrijpen, moet je begrijpen hoe de dichtheid van water verandert met de temperatuur.
Wat is volumedichtheid?
Om te begrijpen hoe u een volumetrische verhouding ijs tot water kunt berekenen, kunt u zich afvragen: "1 kopje ijs is gelijk aan hoeveel water?" Om deze vraag te beantwoorden, moet je dichtheid begrijpen.
De volumedichtheid van water beschrijft de massa water die in één volume-eenheid leeft. De afmetingen van de volumedichtheid zijn daarom: massa per volume-eenheid. De eenheden kunnen gram per eenheid milliliter (g/ml), kg per eenheid liter (kg/L) of elke andere eenheid van massa per volume-eenheid zijn. De dichtheid van vloeibaar water is heel gemakkelijk te onthouden: het is 1 g/ml.
Het ijsvolume berekenen
Water is eigenlijk een heel ongebruikelijke stof omdat vast water (ijs genoemd) heeft een lagere dichtheid dan vloeibaar water. De dichtheid van ijs is 0,92 g/ml, wat betekent dat als je één gram water neemt en in de vriezer, als je hem eruit haalt, is hij groter geworden en neemt hij meer ruimte in dan toen hij was vloeistof.
Omgekeerd, (denk aan de limonade van eerder), als je begint met een drankje met een paar ijsblokjes, en ze smelten, zal het waterpeil in de beker zal eigenlijk hetzelfde blijven, omdat het drijvende ijs slechts zoveel ruimte in beslag neemt als het ondergedompelde deel nadat het eenmaal is gesmolten.
Maar wat als je een stevige kop ijs hebt? Hoeveel kopjes water heb je als het ijs smelt?
Begin met het converteren van Amerikaanse kopjes naar milliliter: 1 Amerikaanse kopje = 236.588 ml, om de bekende dichtheid in eenheden van gram per milliliter te gebruiken. Vermenigvuldig nu het volume in milliliter met de dichtheid van ijs om de grammen water te krijgen, die niet veranderen als de temperatuur van het water verandert.
Daarom is de massa van het water 236,588 ml maal 0,92 g/ml = 217,661 g water. Om het volume van 217,661 gram vloeibaar water te berekenen, deelt u eenvoudig de grammen water door de dichtheid van vloeibaar water: 217,661 g / (1 g/ml) = 217,661 ml, of ongeveer 0,92 kopjes water.
Een heel goede manier om je werk te controleren, is door te controleren of het antwoord dat je hebt 'logisch' is. In dit geval weet je dat volume neemt af wanneer ijs smelt tot vloeibaar water. Dus als het volume is afgenomen, bent u op de goede weg! Kijkend naar de cijfers, werd vastgesteld dat ongeveer 237 milliliter ijs smelt tot ongeveer 218 milliliter vloeibaar water; dus het antwoord "is logisch!"
Een snelle manier om het volume van ijs in water om te zetten
Het is de moeite waard om de volledige procedure voor het berekenen van volumes uit dichtheden te onthouden, maar het gebruik van de ijs-waterverhouding is een snelle manier om deze berekening uit te voeren.
De verhouding van de dichtheden is eenvoudig de dichtheid van de ene gedeeld door de dichtheid van de andere: de dichtheid van ijs tot water is 0,92. Met behulp van de verhouding kan men het volume van het ijs eenvoudig vermenigvuldigen met 0,92, wat de conversiefactor is voor het volume ijs naar vloeibaar water.
Merk op dat je eerder deze verhouding had kunnen gebruiken om snel te berekenen dat 1 kopje ijs 0,92 kopjes vloeibaar water oplevert.
Over het algemeen kunt u, net als in het voorbeeld van de volumeconversie van ijs naar water, verhoudingen ook in andere situaties gebruiken voor snelle conversies.
Tips
Vast water (ijs) heeft een lagere dichtheid dan vloeibaar water. De verhouding van de volumetrische dichtheden (.92) kan worden gebruikt om het volume ijs snel om te rekenen naar het volume vloeibaar water.
Gewicht, massa en volume
Al deze termen, gewicht, massa en volume, hebben zogenaamde "eenheden". Elk vertelt ons welk type hoeveelheid wordt gemeten.
Gewicht is de kracht van een object vanwege zijn massa en de lokale versnelling van de zwaartekracht, maar massa is gewoon de hoeveelheid materie in een object. De massa van het object verandert alleen als iemand fysiek een deel van het object afsnijdt en het wegneemt weg, maar het gewicht van een object kan veranderen als iemand het van een vallei naar de top van een berg verplaatst.
Volume daarentegen is de hoeveelheid fysieke ruimte die nodig is voor een bepaalde hoeveelheid massa.
Het is belangrijk om de verschillen tussen deze hoeveelheden te onthouden, zodat u ervoor kunt zorgen dat uw antwoorden "begrijpelijk" zijn!