Este o zi fierbinte de vară și doriți să vă faceți un pahar frumos de limonadă. Adăugați niște gheață la băutură, iar limonada se revarsă! Dar prietenul tău, care a adăugat gheață băuturii lor înainte de a vărsa în limonadă, nu are scurgeri, chiar dacă gheața se topește în băutură.
Pentru a înțelege acest fenomen, trebuie să înțelegeți cum se schimbă densitatea apei cu temperatura.
Ce este densitatea volumului?
Pentru a înțelege cum se calculează un raport volumetric gheață-apă, vă puteți întreba „1 cană de gheață este egală cu cât apă?” Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să înțelegeți densitatea.
Densitatea volumică a apei descrie masa de apă care trăiește într-o unitate de volum. Prin urmare, dimensiunile volumului sunt masa pe unitate de volum. Unitățile pot fi grame pe unitate de mililitru (g / ml), kg pe unitate de litru (kg / L) sau orice altă unitate de masă pe unitate de volum. Densitatea apei lichide este foarte ușor de reținut: este de 1 g / ml.
Calculul volumului de gheață
Apa este de fapt o substanță foarte neobișnuită pentru că apa solidă (numită gheață) este mai puțin densă decât apa lichidă. Densitatea gheții este de 0,92 g / mL, ceea ce înseamnă că dacă luați un gram de apă și puneți în congelator, atunci când îl scoateți, acesta se va extinde în volum și va ocupa mai mult spațiu decât atunci când era lichid.
În schimb, (amintiți-vă de limonada de mai devreme), dacă începeți cu o băutură cu câteva cuburi de gheață și se topesc, nivelul apei în ceașca va rămâne de fapt aceeași, deoarece gheața plutitoare ocupă atât de mult spațiu precum porțiunea sa scufundată odată ce a topit.
Dar dacă ai o ceașcă solidă de gheață? Câte căni de apă vei avea când se topeste gheața?
Începeți prin a converti cupele americane în mililitri: 1 cupă americană = 236.588 mL, pentru a utiliza densitatea cunoscută în unități de grame pe mililitru. Acum, înmulțiți volumul în mililitri cu densitatea gheții pentru a obține grame de apă, care nu se schimbă pe măsură ce temperatura apei se schimbă.
Prin urmare, masa apei este de 236.588 mL de 0,92 g / mL = 217,661 g de apă. Pentru a calcula volumul de 217,661 grame de apă lichidă, împărțiți simplu grame de apă la densitatea apei lichide: 217,661 g / (1 g / mL) = 217,661 mL, sau aproximativ 0,92 căni de apă.
O modalitate foarte bună de a-ți verifica munca este să verifici dacă răspunsul pe care l-ai primit „are sens”. În acest caz, știi asta volumul scade atunci când gheața se topește în apă lichidă. Deci, dacă volumul a scăzut, sunteți pe drumul cel bun! Privind cifrele, s-a stabilit că aproximativ 237 mililitri de gheață se topește până la aproximativ 218 mililitri apă lichidă; deci răspunsul „are sens!”
O modalitate rapidă de a converti gheața în volum de apă
Merită să ne amintim procedura completă pentru calcularea volumelor de la densități, dar utilizarea raportului gheață-apă este o modalitate rapidă de a face acest calcul.
Raportul densităților este pur și simplu densitatea unuia împărțit la densitatea celuilalt: densitatea gheții la apă este de 0,92. Folosind raportul, se poate multiplica pur și simplu volumul de gheață cu 0,92, care este factorul de conversie pentru volumul de gheață în apă lichidă.
Observați că mai devreme, ați fi putut folosi acest raport pentru a calcula rapid că 1 cană de gheață are ca rezultat 0,92 cani de apă lichidă.
În general, la fel ca exemplul conversiei volumului de gheață la apă, puteți utiliza rapoarte pentru conversii rapide și în alte situații.
sfaturi
Apa solidă (gheața) este mai puțin densă decât apa lichidă. Raportul densităților volumetrice (.92) poate fi utilizat pentru a converti rapid volumul de gheață în volumul de apă lichidă.
Greutate, masă și volum
Toți acești termeni, greutate, masă și volum, au ceea ce se numește „unități”. Fiecare ne spune ce tip de cantitate se măsoară.
Greutatea este forța unui obiect datorată masei sale și accelerației locale a gravitației, dar masa este doar cantitatea de materie dintr-un obiect. Masa obiectului se schimbă numai dacă cineva o taie fizic o parte din obiect și o ia departe, dar greutatea unui obiect se poate schimba dacă cineva îl mută dintr-o vale în vârful unui munte.
Volumul, pe de altă parte, este cantitatea de spațiu fizic necesară pentru o anumită cantitate de masă.
Este important să rețineți diferențele dintre aceste cantități, astfel încât să vă puteți asigura că răspunsurile dvs. "au sens!"