În utilizarea de zi cu zi, cuvântul „densitate” se referă de obicei la starea de a fi dens, ca în „traficul este dens, "sau" acea persoană este prea densă pentru a vă înțelege. "Definiția densității (D) în știință este mult mai mare specific. Este cantitatea de masă (m) care ocupă un volum specific (v). Matematic, D = m / v. Densitatea se aplică materiei în stare solidă, lichidă și gazoasă și - nicio surpriză aici - solidele sunt mai dense decât lichidele (de obicei), iar lichidele sunt mai dense decât gazele.
La nivel microscopic, densitatea este o măsură a cât de strâns sunt atomi atomii care alcătuiesc o anumită substanță. Dacă două obiecte ocupă același volum, cel mai dens este mai greu, deoarece mai mulți atomi sunt împachetați împreună în același spațiu. Densitatea este afectată de temperatură și este, de asemenea, afectată de presiunea ambiantă, deși aceste dependențe sunt cele mai pronunțate în stare gazoasă. Diferențele de densitate conduc lumea; viața nu ar fi aceeași fără ei.
Densitatea uleiului și a apei
Apa are o densitate de 1 kilogram pe metru cub. Dacă sună ca o coincidență, nu este. Unitățile metrice de masă se bazează pe densitatea apei. Majoritatea uleiurilor sunt mai puțin dense decât apa și de aceea plutesc. Ori de câte ori amestecați două lichide sau gaze, cel mai dens cade pe fundul recipientului, atâta timp cât nu se dizolvă și nu formează o soluție. Motivul pentru aceasta este simplu. Gravitația exercită o forță mai puternică asupra unui material dens. Faptul că uleiul nu se dizolvă în apă și că plutește face posibilă curățarea după o deversare mare de petrol. Muncitorii recuperează de obicei uleiul scăpându-l de pe suprafața apei.
Balonul cu heliu este o aplicație de densitate în viața reală
Suflați un balon cu aer din plămâni, iar balonul va sta fericit pe o masă sau un scaun până când cineva îl aruncă în aer. Chiar și atunci, poate pluti pe curenții de aer o vreme, dar în cele din urmă va cădea la pământ. Umpleți-l cu același volum de heliu, totuși, și trebuie să legați un șir pentru a-l împiedica să plutească. Asta pentru că, în comparație cu moleculele de oxigen și azot din aer, moleculele de heliu sunt foarte ușoare. De fapt, heliul este de aproximativ 10 ori mai puțin dens decât aerul. Balonul ar pluti chiar mai repede dacă l-ați umple cu hidrogen, care este mai mult de 100 de ori mai puțin dens decât aerul, dar hidrogenul gazos este extrem de inflamabil. De aceea nu o folosesc pentru a umple baloane la carnavaluri.
Diferențele de densitate conduc curenții de aer și ocean
Adăugați căldură în aer și moleculele zboară cu mai multă energie, făcând mai mult spațiu între ele. Cu alte cuvinte, aerul devine mai puțin dens, deci are tendința de a se ridica. Cu toate acestea, temperatura în troposferă devine mai rece odată cu altitudinea, deci există mai mult aer rece la cote mai mari și are tendința de a scădea. Mișcarea constantă a căderii aerului rece și a creșterii aerului cald creează curenți de aer și vânturi care conduc vremea pe planetă.
Variațiile de temperatură din oceane creează, de asemenea, diferențe de densitate care conduc curenții, dar variațiile de salinitate sunt la fel de importante. Apa de mare nu este o soluție salină uniformă și cu cât conține mai multă sare, cu atât este mai densă. Variațiile de temperatură și salinitate creează diferențe de densitate care conduc curenții turbionari locali ca precum și râuri subacvatice adânci care creează habitate pentru creaturile marine și afectează lumea climat.
Exemple de densitate în laborator
Cercetătorii de laborator depind de diferențele de densitate pentru a separa substanțele în stare lichidă sau solidă. Acestea fac acest lucru cu o centrifugă, care este un dispozitiv care învârte un amestec atât de repede încât creează o forță care este de câteva ori mai mare decât forța gravitațională. În centrifugă, cele mai dense componente ale unui amestec experimentează cea mai mare forță și migrează către exteriorul navei, de unde pot fi recuperate.
Densitatea poate fi, de asemenea, utilizată pentru a identifica materialele realizate din compuși necunoscuți. Procedura constă în cântărirea materialelor și măsurarea volumului pe care îl ocupă, folosind deplasarea apei sau o altă metodă. Apoi găsiți densitatea materialului, utilizând ecuația D = m / v și o comparați cu densitățile cunoscute ale compușilor obișnuiți enumerați în tabelele de referință.
