Como calcular o volume do gelo

É um dia quente de verão e você quer preparar um bom copo de limonada. Você adiciona um pouco de gelo à sua bebida e a limonada transborda! Mas seu amigo, que colocou gelo na bebida antes de derramar a limonada, não derrama, mesmo quando o gelo derrete na bebida.

Para entender esse fenômeno, você precisa entender como a densidade da água muda com a temperatura.

Para entender como calcular a proporção volumétrica de gelo para água, você pode perguntar: "1 xícara de gelo é igual a quanta água?" Para responder a essa pergunta, você precisa entender a densidade.

A densidade de volume da água descreve a massa de água que vive em uma unidade de volume. As dimensões da densidade de volume são, portanto, massa por unidade de volume. As unidades podem ser gramas por unidade de mililitro (g / mL), kg por unidade de litro (kg / L) ou qualquer outra unidade de massa por unidade de volume. A densidade da água líquida é realmente fácil de lembrar: é 1 g / mL.

A água é realmente uma substância muito incomum porque a água sólida (chamada de gelo) é menos densa que a água líquida. A densidade do gelo é de 0,92 g / mL, o que significa que se você pegar um grama de água e colocar no freezer, quando você retirá-lo, ele terá expandido em volume e ocupará mais espaço do que antes líquido.

Por outro lado, (lembre-se da limonada anterior), se você começar com uma bebida com alguns cubos de gelo, e eles derreterem, o nível de água em o copo na verdade permanecerá o mesmo, uma vez que o gelo flutuante só ocupa tanto espaço quanto sua porção submersa ocupava depois de ter derretido.

Mas e se você tiver um copo sólido de gelo? Quantas xícaras de água você terá quando o gelo derreter?

Comece convertendo copos americanos em mililitros: 1 copo americano = 236,588 mL, a fim de usar a densidade conhecida em unidades de gramas por mililitro. Agora, multiplique o volume em mililitros pela densidade do gelo para obter os gramas de água, que não mudam com as mudanças de temperatura da água.

Portanto, a massa da água é 236,588 mL vezes 0,92 g / mL = 217,661 g de água. Para calcular o volume de 217,661 gramas de água líquida, basta dividir os gramas de água pela densidade da água líquida: 217,661 g / (1 g / mL) = 217,661 mL, ou cerca de 0,92 xícaras de água.

Uma maneira realmente boa de verificar seu trabalho é verificar se a resposta que você obteve "faz sentido". Neste caso, você sabe que o volume diminui quando o gelo derrete em água líquida. Portanto, se o volume diminuiu, você está no caminho certo! Olhando para os números, foi determinado que cerca de 237 mililitros de gelo derrete para cerca de 218 mililitros de água líquida; portanto, a resposta "faz sentido!"

Vale a pena lembrar o procedimento completo de cálculo de volumes a partir de densidades, mas usar a relação gelo / água é uma maneira rápida de fazer esse cálculo.

A proporção das densidades é simplesmente a densidade de uma dividida pela densidade da outra: a densidade do gelo em relação à água é 0,92. Usando a proporção, pode-se simplesmente multiplicar o volume do gelo por 0,92, que é o fator de conversão do volume de gelo em água líquida.

Observe que, anteriormente, você poderia apenas ter usado essa proporção para calcular rapidamente que 1 xícara de gelo resulta em 0,92 xícara de água líquida.

Em geral, assim como no exemplo da conversão de volume de gelo em água, você também pode usar proporções para conversões rápidas em outras situações.

• A água sólida (gelo) é menos densa do que a água líquida. A proporção das densidades volumétricas (0,92) pode ser usada para converter rapidamente o volume de gelo para o volume de água líquida.

Todos esses termos, peso, massa e volume, têm o que se chama de "unidades". Cada um nos diz que tipo de quantidade está sendo medida.

Peso é a força de um objeto devido à sua massa e à aceleração local da gravidade, mas massa é apenas a quantidade de matéria em um objeto. A massa do objeto só muda se alguém fisicamente cortar parte dela do objeto e tirá-la para longe, mas o peso de um objeto pode mudar se alguém o mover de um vale para o topo de uma montanha.

O volume, por outro lado, é a quantidade de espaço físico necessária para uma certa quantidade de massa.

É importante lembrar as diferenças entre essas quantidades, para que você possa ter certeza de que suas respostas "fazem sentido!"