Hur man beräknar volymen för is

Det är en varm sommardag och du vill göra dig ett gott glas saft. Du lägger till lite is i din dryck, och limonaden läcker över! Men din vän, som har lagt is till sin dryck innan han häller i limonaden, har inga spill, även om isen smälter in i drycken.

För att förstå detta fenomen måste du förstå hur vattnets densitet förändras med temperaturen.

För att förstå hur man beräknar ett volymförhållande mellan is och vatten kan man fråga: "1 kopp is motsvarar hur mycket vatten?" För att svara på den här frågan måste du förstå densiteten.

Volymtätheten för vatten beskriver den vattenmassa som lever i en volymenhet. Volymtäthetens dimensioner är därför massa per volymenhet. Enheterna kan vara gram per milliliter (g / ml), kg per liter (kg / l) eller någon annan massaenhet per volymenhet. Densiteten av flytande vatten är väldigt lätt att komma ihåg: det är 1 g / ml.

Vatten är faktiskt en mycket ovanlig substans för fast vatten (kallas is) är mindre tätt än flytande vatten

Omvänt, (kom ihåg limonaden från tidigare), om du börjar med en drink med några isbitar och de smälter, kommer vattennivån i koppen kommer faktiskt att förbli densamma, eftersom den flytande isen bara tar upp så mycket utrymme som den nedsänkta delen gjorde när den har smält.

Men tänk om du har en solid kopp is? Hur många koppar vatten får du när isen smälter?

Börja med att konvertera amerikanska koppar till milliliter: 1 amerikansk kopp = 236,588 ml, för att använda den kända densiteten i enheter gram per milliliter. Multiplicera nu volymen i milliliter med tätheten av is för att få gram vatten, vilket inte ändras när temperaturen på vattnet ändras.

Därför är vattenmassan 236,588 ml gånger 0,92 g / ml = 217,661 g vatten. För att beräkna volymen 217,661 gram flytande vatten, dela enkelt gram vatten med densiteten av flytande vatten: 217,661 g / (1 g / ml) = 217,661 ml, eller cirka 0,92 koppar vatten.

Ett riktigt bra sätt att kontrollera ditt arbete är att kontrollera om svaret du fick "vettigt". I det här fallet vet du det volymen minskar när is smälter till flytande vatten. Så om volymen minskade är du på rätt väg! Med tanke på siffrorna bestämdes det att cirka 237 ml is smälter till cirka 218 ml flytande vatten; så svaret "är vettigt!"

Det är värt att komma ihåg hela proceduren för att beräkna volymer från densiteter, men att använda förhållandet is till vatten är ett snabbt sätt att göra denna beräkning.

Förhållandet mellan densiteter är helt enkelt densiteten för den ena dividerad med densiteten för den andra: densiteten för is till vatten är 0,92. Med hjälp av förhållandet kan man helt enkelt multiplicera isvolymen med 0,92, vilket är omvandlingsfaktorn för isvolymen till flytande vatten.

Lägg märke till att du tidigare kunde ha använt detta förhållande för att snabbt beräkna att en kopp is resulterar i 0,92 koppar flytande vatten.

I allmänhet, precis som exemplet med konvertering av is till vattenvolym, kan du också använda förhållanden för snabba omvandlingar i andra situationer.

• Fast vatten (is) är mindre tätt än flytande vatten. Förhållandet mellan de volymetriska densiteterna (.92) kan användas för att snabbt omvandla isvolymen till volymen flytande vatten.

Alla dessa termer, vikt, massa och volym, har vad som kallas "enheter". Var och en berättar vilken typ av kvantitet som mäts.

Vikt är kraften hos ett objekt på grund av dess massa och den lokala tyngdacceleration, men massa är bara mängden materia i ett objekt. Massan av objektet ändras bara om någon fysiskt skär en del av det från objektet och tar det bort, men vikten på ett objekt kan förändras om någon flyttar det från en dal till toppen av ett berg.

Volym å andra sidan är den mängd fysiskt utrymme som behövs för en viss mängd massa.

Det är viktigt att komma ihåg skillnaderna mellan dessa kvantiteter, så att du kan se till att dina svar "är vettiga!"