Jest gorący letni dzień i chcesz zrobić sobie szklankę lemoniady. Dodajesz trochę lodu do swojego napoju, a lemoniada się rozlewa! Ale twój przyjaciel, który dodał lód do swojego napoju przed wlaniem lemoniady, nie rozleje się, nawet gdy lód topi się w napoju.
Aby zrozumieć to zjawisko, musisz zrozumieć, jak gęstość wody zmienia się wraz z temperaturą.
Co to jest gęstość objętościowa?
Aby zrozumieć, jak obliczyć stosunek objętości lodu do wody, możesz zapytać „1 szklanka lodu równa się ilości wody?” Aby odpowiedzieć na to pytanie, musisz zrozumieć gęstość.
Gęstość objętościowa wody opisuje masę wody, która żyje w jednej jednostce objętości. Wymiary gęstości objętościowej są zatem masa na jednostkę objętości. Jednostkami mogą być gramy na jednostkę mililitr (g/mL), kg na jednostkę litra (kg/L) lub dowolna inna jednostka masy na jednostkę objętości. Gęstość ciekłej wody jest naprawdę łatwa do zapamiętania: wynosi 1 g/ml.
Obliczanie objętości lodu
Woda jest w rzeczywistości bardzo niezwykłą substancją, ponieważ
woda w stanie stałym (zwana lodem) jest mniej gęsta niż woda w stanie ciekłym. Gęstość lodu wynosi 0,92 g/ml, co oznacza, że jeśli weźmiesz jeden gram wody i włożysz do niej zamrażarka, po jej wyjęciu zwiększy się objętość i zajmie więcej miejsca niż wtedy, gdy była ciekły.I odwrotnie (pamiętaj o lemoniadzie z wcześniejszej wersji), jeśli zaczniesz od napoju z kilkoma kostkami lodu, a te się stopią, poziom wody w kubek w rzeczywistości pozostanie taki sam, ponieważ pływający lód zajmuje tylko tyle miejsca, ile zajmowała jego zanurzona część stopiony.
Ale co, jeśli masz jedną solidną filiżankę lodu? Ile kubków wody wypijesz, gdy lód się roztopi?
Zacznij od przeliczenia amerykańskich filiżanek na mililitry: 1 filiżanka amerykańska = 236,588 ml, aby użyć znanej gęstości w jednostkach gramów na mililitr. Teraz pomnóż objętość w mililitrach przez gęstość lodu, aby otrzymać gramy wody, która nie zmienia się wraz ze zmianą temperatury wody.
Zatem masa wody wynosi 236,588 ml razy 0,92 g/ml = 217,661 g wody. Aby obliczyć objętość 217,661 gramów wody w stanie ciekłym, po prostu podziel gramy wody przez gęstość wody w stanie ciekłym: 217,661 g / (1 g/ml) = 217,661 ml, czyli około 0,92 szklanki wody.
Naprawdę dobrym sposobem sprawdzenia swojej pracy jest sprawdzenie, czy otrzymana odpowiedź „ma sens”. W tym przypadku wiesz, że objętość maleje, gdy lód topi się do ciekłej wody. Więc jeśli głośność spadła, jesteś na dobrej drodze! Patrząc na liczby, ustalono, że około 237 mililitrów lodu topi się do około 218 mililitrów ciekłej wody; więc odpowiedź „ma sens!”
Szybki sposób na zamianę lodu na objętość wody
Warto pamiętać o pełnej procedurze obliczania objętości na podstawie gęstości, ale szybkim sposobem wykonania tego obliczenia jest wykorzystanie stosunku lodu do wody.
Stosunek gęstości to po prostu gęstość jednej podzielona przez gęstość drugiej: gęstość lodu do wody wynosi 0,92. Używając tego przelicznika, można po prostu pomnożyć objętość lodu przez 0,92, co jest przelicznikiem objętości lodu na wodę w stanie ciekłym.
Zauważ, że wcześniej mogłeś po prostu użyć tego stosunku, aby szybko obliczyć, że 1 szklanka lodu daje 0,92 szklanki płynnej wody.
Ogólnie rzecz biorąc, tak jak w przykładzie konwersji objętości lodu na wodę, można użyć współczynników do szybkiej konwersji również w innych sytuacjach.
Wskazówki
Woda w stanie stałym (lód) ma mniejszą gęstość niż woda w stanie ciekłym. Stosunek gęstości objętościowych (0,92) można wykorzystać do szybkiego przeliczenia objętości lodu na objętość wody w stanie ciekłym.
Waga, masa i objętość
Wszystkie te terminy, waga, masa i objętość, mają tak zwane „jednostki”. Każdy z nich mówi nam, jaki rodzaj wielkości jest mierzony.
Waga to siła, na jaką działa obiekt ze względu na jego masę i lokalne przyspieszenie ziemskie, ale masa to po prostu ilość materii w obiekcie. Masa obiektu zmienia się tylko wtedy, gdy ktoś fizycznie odetnie jego część z obiektu i zabierze go daleko, ale waga przedmiotu może się zmienić, jeśli ktoś przeniesie go z doliny na szczyt góry.
Z drugiej strony objętość to ilość fizycznej przestrzeni potrzebnej dla pewnej ilości masy.
Ważne jest, aby pamiętać o różnicach między tymi wartościami, aby upewnić się, że Twoje odpowiedzi mają sens!
