Det er en varm sommerdag, og du vil lage deg et fint glass limonade. Du tilfører litt is i drinken din, og limonaden smelter over! Men vennen din, som la is til drinken sin før han hellet i limonaden, har ingen søl, selv om isen smelter inn i drikken.
For å forstå disse fenomenene, må du forstå hvordan tettheten av vann endres med temperaturen.
Hva er volumtetthet?
For å forstå hvordan du beregner et volumetrisk forhold mellom is og vann, kan du spørre: "1 kopp is tilsvarer hvor mye vann?" For å svare på dette spørsmålet, må du forstå tettheten.
Volumtettheten til vann beskriver vannmassen som lever i en volumenhet. Dimensjonene av volumtetthet er derfor masse per volumsenhet. Enhetene kan være gram per milliliter (g / ml), kg per liter (kg / l) eller en hvilken som helst annen masseenhet per volumenhet. Tettheten av flytende vann er veldig lett å huske: den er 1 g / ml.
Beregning av volumet av is
Vann er faktisk et veldig uvanlig stoff fordi fast vann (kalt is) er mindre tett enn flytende vann
. Tettheten av is er 0,92 g / ml, noe som betyr at hvis du tar ett gram vann og legger i når du tar den ut, vil den ha utvidet seg i volum og ta mer plass enn den var væske.Motsatt, (husk limonaden fra tidligere), hvis du begynner med en drink med noen få isbiter, og de smelter, vil vannstanden i koppen vil faktisk være den samme, siden den flytende isen bare tar så mye plass som den nedsenkete delen gjorde når den har smeltet.
Men hva om du har en solid kopp is? Hvor mange kopper vann vil du ha når isen smelter?
Start med å konvertere amerikanske kopper til milliliter: 1 amerikanske kopp = 236,588 ml, for å bruke den kjente tettheten i enheter gram per milliliter. Multipliser nå volumet i milliliter med tettheten av is for å få gram vann, som ikke endres når temperaturen på vannet endres.
Derfor er vannmassen 236,588 ml ganger 0,92 g / ml = 217,661 g vann. For å beregne volumet på 217,661 gram flytende vann, del enkelt gram vann med tettheten av flytende vann: 217,661 g / (1 g / ml) = 217,661 ml, eller ca. 0,92 kopper vann.
En veldig god måte å sjekke arbeidet ditt på er å sjekke om svaret du har "gir mening". I dette tilfellet vet du det volumet avtar når isen smelter til flytende vann. Så hvis volumet gikk ned, er du på rett spor! Ser man på tallene, ble det bestemt at ca. 237 ml is smelter til ca. 218 milliliter flytende vann; så svaret "gir mening!"
En rask måte å konvertere is til vannvolum
Det er verdt å huske hele prosedyren for å beregne volumer fra tettheter, men å bruke forholdet mellom is og vann er en rask måte å gjøre denne beregningen på.
Forholdet mellom tetthetene er ganske enkelt tettheten til den ene delt på densiteten til den andre: Tettheten av is til vann er 0,92. Ved å bruke forholdet kan man ganske enkelt multiplisere isvolumet med 0,92, som er konverteringsfaktoren for isvolumet til flytende vann.
Legg merke til at du tidligere kunne ha brukt dette forholdet til å raskt beregne at 1 kopp is resulterer i 0,92 kopper flytende vann.
Generelt, akkurat som eksemplet på konvertering av is til vannvolum, kan du også bruke forholdstall for raske konverteringer i andre situasjoner.
Tips
Fast vann (is) er mindre tett enn flytende vann. Forholdet mellom volumetriske tettheter (.92) kan brukes til å raskt konvertere isvolumet til volumet med flytende vann.
Vekt, masse og volum
Alle disse begrepene, vekt, masse og volum, har det som kalles "enheter". Hver og en forteller oss hvilken type mengde som måles.
Vekt er kraften til et objekt på grunn av massen og den lokale tyngdeakselerasjonen, men masse er bare mengden materie i et objekt. Massen av objektet endres bare hvis noen fysisk kutter en del av den av objektet og tar den bort, men vekten til et objekt kan endres hvis noen flytter det fra en dal til toppen av et fjell.
Volum er derimot mengden fysisk plass som trengs for en viss mengde masse.
Det er viktig å huske forskjellene mellom disse mengdene, slik at du kan sørge for at svarene dine "gir mening!"