Je horúci letný deň a chcete si urobiť pekný pohár limonády. Do nápoja pridáte trochu ľadu a limonáda sa rozleje! Ale váš priateľ, ktorý si do nápoja pridal ľad pred tým, ako naleje limonádu, nemá žiadne úniky, ani keď sa ľad v nápoji topí.
Aby ste pochopili tieto javy, musíte pochopiť, ako sa hustota vody mení s teplotou.
Čo je objemová hustota?
Aby ste pochopili, ako vypočítať objemový pomer ľadu a vody, môžete sa opýtať: „1 šálka ľadu sa rovná koľko vody?“ Ak chcete odpovedať na túto otázku, musíte pochopiť hustotu.
Objemová hustota vody popisuje hmotnosť vody, ktorá žije v jednej objemovej jednotke. Rozmery objemovej hustoty sú preto hmotnosť na jednotku objemu. Jednotkami môžu byť gramy na jednotku mililitra (g / ml), kg na jednotku litra (kg / l) alebo akákoľvek iná jednotka hmotnosti na jednotku objemu. Hustota kvapalnej vody je skutočne ľahko zapamätateľná: je 1 g / ml.
Výpočet objemu ľadu
Voda je v skutočnosti veľmi neobvyklá látka, pretože pevná voda (nazývaná ľad) je menej hustá ako kvapalná voda
. Hustota ľadu je 0,92 g / ml, čo znamená, že ak vezmete jeden gram vody a vložíte do nej mraznička, keď ju vytiahnete, bude mať zväčšený objem a zaberie viac miesta, ako keď bola tekutý.Naopak (pamätajte na limonádu z minulosti), ak začnete nápojom s niekoľkými kockami ľadu a tie sa roztopia, hladina vody v pohár skutočne zostane rovnaký, pretože plávajúci ľad zaberá toľko miesta, koľko jeho ponorená časť, keď už mal roztavený.
Čo však v prípade, že máte jeden pevný pohár ľadu? Koľko šálok vody budete mať, keď sa ľad roztopí?
Začnite konverziou amerických pohárov na mililitre: 1 americký pohár = 236 588 ml, aby ste mohli použiť známu hustotu v jednotkách gramov na mililiter. Teraz vynásobte objem v mililitroch hustotou ľadu, aby ste získali gramy vody, ktorá sa nemení pri zmene teploty vody.
Preto je hmotnosť vody 236 588 ml krát 0,92 g / ml = 217 661 g vody. Ak chcete vypočítať objem 217 661 gramov tekutej vody, jednoducho vydelte gramy vody hustotou tekutej vody: 217 661 g / (1 g / ml) = 217 661 ml alebo asi 0,92 šálky vody.
Skutočne dobrý spôsob, ako skontrolovať svoju prácu, je skontrolovať, či odpoveď, ktorú ste dostali, „dáva zmysel“. V tomto prípade to viete objem sa zmenšuje, keď sa ľad roztaví na kvapalnú vodu. Ak sa teda hlasitosť znížila, ste na dobrej ceste! Pri pohľade na čísla sa zistilo, že asi 237 mililitrov ľadu sa topí na asi 218 mililitrov tekutej vody; takže odpoveď „má zmysel!“
Rýchly spôsob prevodu ľadu na objem vody
Stojí za to pamätať celý postup výpočtu objemov z hustôt, ale použitie pomeru ľadu a vody je rýchly spôsob, ako tento výpočet urobiť.
Pomer hustôt je jednoducho hustota jednej delená hustotou druhej: Hustota ľadu a vody je 0,92. Pomocou tohto pomeru možno jednoducho vynásobiť objem ľadu 0,92, čo je konverzný faktor pre objem ľadu na kvapalnú vodu.
Všimnite si, že skôr ste mohli použiť tento pomer na rýchly výpočet toho, že 1 šálka ľadu spôsobí 0,92 šálky tekutej vody.
Rovnako ako v prípade príkladu prepočtu objemu ľadu na vodu, aj vo všeobecnosti môžete použiť pomery na rýchle prepočty v iných situáciách.
Tipy
Pevná voda (ľad) je menej hustá ako kvapalná voda. Pomer objemových hustôt (0,92) možno použiť na rýchlu premenu objemu ľadu na objem kvapalnej vody.
Hmotnosť, hmotnosť a objem
Všetky tieto výrazy, hmotnosť, hmotnosť a objem, sa nazývajú „jednotky“. Každý z nich nám hovorí, aký typ množstva sa meria.
Hmotnosť je sila objektu v dôsledku jeho hmotnosti a miestneho gravitačného zrýchlenia, ale hmotnosť je len množstvo hmoty v objekte. Hmotnosť objektu sa zmení iba vtedy, ak niekto jeho časť fyzicky odreže od predmetu a vezme ju preč, ale váha objektu sa môže zmeniť, ak ho niekto presunie z údolia na vrchol hory.
Objem na druhej strane predstavuje množstvo fyzického priestoru potrebného na určité množstvo hmoty.
Je dôležité pamätať na rozdiely medzi týmito množstvami, aby ste sa uistili, že vaše odpovede „majú zmysel!“