V každodennom použití slovo „hustota“ zvyčajne označuje stav hustoty, ako v prípade „premávky“ hustý, „alebo„ ten človek je príliš hustý na to, aby vám rozumel. “Definícia hustoty (D) vo vede je oveľa viac konkrétne. Je to množstvo hmoty (m), ktoré zaberá konkrétny objem (v). Matematicky D = m / v. Hustota sa vzťahuje na hmotu v tuhom, kvapalnom a plynnom skupenstve a - tu neprekvapuje - tuhé látky sú hustejšie ako kvapaliny (zvyčajne) a kvapaliny hustejšie ako plyny.
Na mikroskopickej úrovni je hustota mierou toho, ako veľmi sú zabalené atómy, ktoré tvoria konkrétnu látku. Ak dva objekty zaberajú rovnaký objem, tým hustejší je ťažší, pretože viac atómov je zhromaždených v rovnakom priestore. Hustotu ovplyvňuje teplota a ovplyvňuje ju aj tlak okolia, aj keď tieto závislosti sú najvýraznejšie v plynnom skupenstve. Rozdiely v hustote poháňajú svet; bez nich by život nebol rovnaký.
Hustota oleja a vody
Voda má hustotu 1 kilogram na meter kubický. Ak to znie ako náhoda, nie je to tak. Metrické jednotky hmotnosti sú založené na hustote vody. Väčšina olejov je menej hustá ako voda, a preto plávajú. Kedykoľvek zmiešate dve kvapaliny alebo plyny, hustejšia spadne na dno nádoby, pokiaľ sa nerozpustí a nevytvorí roztok. Dôvod je jednoduchý. Gravitácia vyvíja silnejšiu silu na hustý materiál. Skutočnosť, že sa olej nerozpúšťa vo vode a že pláva, umožňuje čistenie po veľkom úniku oleja. Pracovníci zvyčajne získavajú olej jeho odsávaním z povrchu vody.
Héliový balón je aplikácia hustoty v skutočnom živote
Vyfúknite balón vzduchom z pľúc a balón bude spokojne sedieť na stole alebo stoličke, kým ho niekto nevyhodí do vzduchu. Aj potom môže chvíľu plávať na vzdušných prúdoch, ale nakoniec spadne na zem. Naplňte ju však rovnakým objemom hélia a musíte na ňu uviazať šnúrku, aby neplávala. Je to preto, že v porovnaní s molekulami kyslíka a dusíka vo vzduchu sú molekuly hélia veľmi ľahké. V skutočnosti je hélium približne 10-krát menej husté ako vzduch. Balón by odplával ešte rýchlejšie, keby ste ho naplnili vodíkom, ktorý je stokrát menej hustý ako vzduch, ale plynný vodík je vysoko horľavý. Preto ho nepoužívajú na plnenie balónov na karnevaloch.
Rozdiely hustoty poháňajú vzdušné a oceánske prúdy
Pridajte teplo do vzduchu a molekuly lietajú okolo s väčšou energiou, čím medzi nimi vzniká väčší priestor. Inými slovami, vzduch sa stáva menej hustým, takže má tendenciu stúpať. Teplota v troposfére sa však s nadmorskou výškou ochladzuje, takže vo vyšších polohách je viac studeného vzduchu a ten má tendenciu klesať. Neustály pohyb padajúceho studeného vzduchu a stúpajúceho teplého vzduchu vytvára vzdušné prúdy a vetry, ktoré poháňajú počasie na planéte.
Zmeny teploty v oceánoch tiež vytvárajú rozdiely v hustote, ktoré poháňajú prúdy, ale zmeny slanosti sú rovnako dôležité. Morská voda nie je rovnomerne slaná a čím viac soli obsahuje, tým je hustejšia. Zmeny teploty a slanosti vytvárajú rozdiely v hustote, ktoré poháňajú miestne vírivé prúdy ako rovnako ako hlboké podmorské rieky, ktoré vytvárajú biotopy morských tvorov a ovplyvňujú svet podnebie.
Príklady hustoty v laboratóriu
Laboratórni vedci závisia od rozdielov hustoty pri separácii látok v kvapalnom alebo tuhom stave. Robia to pomocou odstredivky, čo je zariadenie, ktoré točí zmes tak rýchlo, že vytvára silu, ktorá je niekoľkonásobne väčšia ako sila gravitácie. V centrifúge zažívajú najhustejšie zložky zmesi najväčšiu silu a migrujú von z nádoby, odkiaľ je možné ich získať.
Hustota sa môže použiť aj na identifikáciu materiálov vyrobených z neznámych zlúčenín. Procedúra spočíva v odvážení materiálov a zmeraní objemu, ktorý zaberajú, pomocou vytesnenia vody alebo inej metódy. Potom nájdete hustotu materiálu pomocou rovnice D = m / v a porovnajte ju so známymi hustotami bežných zlúčenín uvedenými v referenčných tabuľkách.