Gęstość to fizyczna właściwość substancji, którą można określić za pomocą eksperymentu naukowego. Mogłeś się nauczyć, że gęstość to masa podzielona przez objętość, co oznacza, że jeśli możesz zmierzyć zarówno masę, jak i objętość obiektu, możesz obliczyć jego gęstość. Substancja zawsze będzie miała tę samą gęstość, bez względu na wielkość próbki, dzięki czemu gęstość można wykorzystać do identyfikacji substancji. Ponieważ jajko to obiekt, który ma masę i objętość, możesz obliczyć jego gęstość.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Jaja (od ptaków i innych zwierząt) mają dość zmienną gęstość. Jaja ptasie często mają gęstość nieco większą niż woda, około jednego grama na cm3 i toną w wodzie.
Zdefiniowana gęstość
Gęstość jest definiowana jako masa obiektu podzielona przez jego objętość. To stwierdzenie można zapisać jako równanie: D = m / V. Obiekt, który ma dużą masę w małej objętości będzie miał dużą gęstość, a obiekt o małej masie w dużej objętości będzie miał małą gęstość. Na przykład ołów ma bardzo dużą gęstość (11,35 g/cm3), a aluminium ma stosunkowo małą gęstość (2,70 g/cm3). Oznacza to, że ołów ma znacznie większą masę upakowaną w kostkę o wymiarach 1 stopa na 1 stopa na 1 stopę niż aluminium. W rzeczywistości aluminiowa kostka tego rozmiaru waży około 170 funtów, ale ołowiana kostka tego samego rozmiaru waży około 710 funtów!
Fakty o jajkach
Najpierw określmy, co rozumiemy przez „jajko”. Ptaki nie są jedynymi stworzeniami, które składają jaja; podobnie jak ryby, żółwie, węże, żaby i owady, żeby wymienić tylko kilka. W tym artykule ograniczymy naszą dyskusję do jaj ptasich (ptasich) – w szczególności jaj kurzych.
Aby określić gęstość jajka, najpierw musimy opisać składniki jajka. W końcu to właśnie te składniki nadają jajku masę i objętość. Według American Egg Board w IncredibleEgg.org, główne części jajka to:
- Skorupa, która składa się głównie z węglanu wapnia i stanowi od 9 do 12 procent całkowitej masy jaja (i która w rzeczywistości jest bardzo porowata, dzięki czemu może przez nią przechodzić powietrze)
- żółtko (żółta część składająca się z tłuszczów, białek, minerałów i witamin), które stanowi około 34 procent płynnej masy jajka
- Białko (białko jaja składające się między innymi z białek), które stanowi około 66 procent płynnej masy jaja
- Komórka powietrzna, czyli kieszeń powietrza znajdująca się na dużym końcu jaja
Może istnieć pewna odmiana tych części.
Masa i objętość jajka
Masę przedmiotu można określić za pomocą wagi. Masa jest zwykle mierzona w gramach. Objętość obiektu można mierzyć na różne sposoby. Jednym ze sposobów jest zmierzenie długości linijką i matematyczne obliczenie objętości. Jest to łatwe, jeśli kształt obiektu przypomina sześcian lub kulę. W przypadku obiektów o nieregularnych kształtach powszechną metodą jest zastosowanie metody wypierania wody. Zmierz objętość określonej ilości wody (np. 70 ml wody), a następnie umieść przedmiot w wodzie i zobacz ile wody wypiera (jeśli nowa objętość wynosi 100 ml, to 30 ml wody zostało wypartych i tyle wynosi objętość obiekt). W przypadku mniejszych obiektów objętość jest zwykle mierzona w mililitrach lub centymetrach sześciennych.
Czy masa i/lub objętość jaj kurzych może się różnić w zależności od jajka? Tak, zdecydowanie.
Według IncredibleEgg.org istnieje wiele czynników, które zmieniają skład jajka. Jajo może przedwcześnie opuścić macicę i nie dać skorupce wystarczająco dużo czasu na pełny rozwój, więc jest cieńsze niż normalnie. Istnieje możliwość uzyskania żółtka bliźniaczego (możliwe są nawet trzy lub cztery żółtka lub w przypadku młodych kur nie ma żółtka). Ponadto wraz z wiekiem kura jej jaja są większe. Rasa i wielkość kury również wpływa na wielkość jaja. Warunki środowiskowe i odżywianie wpłyną na wielkość jajka. Każdy z nich może zmienić masę i/lub objętość jajka.
Uwagi wstępne
Większość ludzi wie, że obiekt zatonie w wodzie, jeśli jest bardziej gęsty niż woda i będzie unosił się w wodzie, jeśli jest mniej gęsty niż woda. Wielu z nas włożyło jajka do garnka z wodą, przygotowując jajka na twardo. To wydarzenie faktycznie dało nam pierwszą wskazówkę na temat gęstości jaja: jaja zatonęły. Ponieważ woda ma gęstość 1 g/ml, wiemy, że gęstość jajka jest większa niż 1 g/ml.
Jednak jajka nie zawsze toną w wodzie. Według Departamentu Rolnictwa Nowej Szkocji, gdy jajo wykluwa się po raz pierwszy, komórka powietrzna na dużym końcu jaja rozszerzy się, gdy jajko ostygnie, wciągając powietrze przez porowatą skorupkę. W miarę starzenia się jaja ta komórka powietrzna będzie się powiększać. Spowoduje to z czasem zmniejszenie gęstości jaja. W rzeczywistości Oakdell Egg Farms opisuje, w jaki sposób można wykorzystać gęstość jaj do określenia świeżości jajka. Jeśli jajko tonie i siedzi poziomo w wodzie, jest bardzo świeże. Jeśli duży koniec jaja unosi się od dołu (ponieważ komórka powietrzna stała się większa i zawiera więcej powietrza), jajko ma 1 lub 2 tygodnie. Jeśli jajko pływa, jest bardzo stare.
Eksperymentalne określanie gęstości
Zdając sobie sprawę, że gęstość jaja będzie się zmieniać w czasie, nadal wydaje się to dość proste do obliczenia gęstość jajka: zmierz masę i objętość jajka, a następnie oblicz masę podzieloną przez Tom. Fakt, że w jajku znajduje się komórka powietrzna, może jednak skomplikować obliczenia, a nietypowy kształt jajka komplikuje pomiar objętości.
Na zajęciach z chemii ogólnej w Boston College pierwszy eksperyment wykonywany przez uczniów nosi tytuł „Jak gęste jest jajko?” Zamiast mierzyć masę i objętość jajka, gęstość jaja określa się w ten sposób: Włożyć jajko do wody (tonie), następnie powoli dodawać sól, aż jajko pływa (co „oznacza, że górna część jajka po prostu dotyka górnej części roztworu, bez znacznej ilości jajka wystającego ponad rozwiązanie"). W tym czasie jajko i słona woda mają tę samą gęstość, a masę i objętość słonej wody można łatwo zmierzyć.
Rzeczywiste badania
Przeprowadzono eksperymentalne badania nad gęstością ptasich jaj. Oto wyniki kilku badań:
A.L. Romanoff i A.J.Romanoff w 1949 r. (w książce „Ptasie jajo”) podali wartość 1,033 jako gęstość zawartości świeżego jaja kurzego.
W wydaniu „Kondora” z 1974 r. C.V. Paganelli, A. Olszówka i A. Ar opracował równanie wiążące gęstość ptasiego jaja z wagą jaja: gęstość jaja = 1,038 x masa jaja^0,006.
W wydaniu „Kondora” z 1982 r. H. Rahn, Phyllis Parisi i CV. Paganelli zebrał próbki świeżych jaj od 23 różnych gatunków ptaków do obliczenia gęstość zawartości jaj (średnio 1,031 g/cm3) i początkowa gęstość jaj (w zakresie od 1,055 g/cm3 do 1,104 g/cm3). W rzeczywistości badanie procedury, którą zastosowali do pomiaru masy i objętości jaj, pokazuje, jak skomplikowana jest ta procedura: „Zebraliśmy świeże jaja... i zważono je zarówno w powietrzu, jak i w wodzie w celu określenia objętości jaj zgodnie z zasadą Archimedesa. Gaz w komorze powietrznej został następnie zastąpiony wodą wstrzykniętą za pomocą strzykawki podskórnej, a jaja zostały ponownie zważone, aby uzyskać początkową masę jaj”.
Wniosek
Chociaż przeprowadzono pewne badania mające na celu określenie gęstości jaja, problem polega na tym, że gęstość nawet jednego jaja może się różnić. Jeśli chcesz poznać gęstość konkretnego jaja w określonym czasie, musisz eksperymentalnie określić gęstość.
