Съдържание
- Плътността на маслото и водата
- Балийният хелий е приложение на плътността в реалния живот
- Разликите в плътността задвижват въздушните и океанските течения
- Примери за плътност в лабораторията
При ежедневна употреба думата "плътност" обикновено се отнася до състоянието на гъстота, както при "трафикът е гъст" или "този човек е твърде гъст, за да ви разбере". Определението за плътност (D) в науката е много по-конкретно. Това е количеството маса (m), което заема конкретен обем (v). Математически D = m / v. Плътността се отнася за материята в твърдо, течно и газообразно състояние и - не е изненада тук - твърдите вещества са по-плътни от течностите (обикновено), а течностите са по-плътни от газовете.
На микроскопично ниво плътността е мярка за това колко плътно са опаковани атомите, които съставляват определено вещество. Ако два обекта заемат един и същ обем, по-плътният е по-тежък, тъй като повече атоми са събрани заедно в едно и също пространство. Плътността се влияе от температурата и влияе и на околното налягане, въпреки че тези зависимости са най-силно изразени в газообразно състояние. Разликите в плътността управляват света; животът не би бил един и същ без тях.
Плътността на маслото и водата
Водата има плътност 1 килограм на кубичен метър. Ако това звучи като случайност, не е така. Метричните единици на масата се основават на плътността на водата. Повечето масла са по-малко плътни от водата и затова те плават. Всеки път, когато смесите две течности или газове, по-плътната пада на дъното на съда, стига да не се разтвори и да образува разтвор. Причината за това е проста. Гравитацията упражнява по-силна сила върху плътен материал. Фактът, че маслото не се разтваря във вода и че плава, прави почистване възможно след голямо разливане на масло. Обикновено работниците възстановяват маслото, като го обезмасляват от повърхността на водата.
Балийният хелий е приложение на плътността в реалния живот
Издухайте балон с въздух от дробовете си и балонът ще седи щастливо на маса или стол, докато някой не го хвърли във въздуха. Дори и тогава той може да плава на въздушни течения известно време, но в крайна сметка ще падне на земята. Напълнете го със същия обем хелий и трябва да завържете връв върху него, за да не плава. Това е така, защото в сравнение с молекулите на кислорода и азота във въздуха, хелиевите молекули са много леки. Всъщност хелият е приблизително 10 пъти по-малко плътен от въздуха. Балонът ще изплува още по-бързо, ако го напълните с водород, който е по-скоро 100 пъти по-малко плътен от въздуха, но водородният газ е силно запалим. Ето защо не го използват за пълнене на балони на карнавали.
Разликите в плътността задвижват въздушните и океанските течения
Добавете топлина към въздуха и молекулите летят наоколо с повече енергия, правейки повече пространство между тях. С други думи, въздухът става по-малко плътен, така че има тенденция да се издига. Температурата в тропосферата обаче става по-студена с надморската височина, така че при по-високи височини има повече студен въздух и има тенденция да пада. Постоянното движение на падащия студен въздух и издигането на топъл въздух създава въздушни течения и ветрове, които задвижват времето на планетата.
Температурните колебания в океаните също създават разлики в плътността, които задвижват течения, но изменението на солеността е също толкова важно. Морската вода не е равномерно солена и колкото повече сол съдържа, толкова по-гъста е. Измененията в температурата и солеността създават разлики в плътността, които задвижват местните вихрови течения, както и дълбоки подводни реки, които създават местообитания за морските същества и влияят на климата в света.
Примери за плътност в лабораторията
Лабораторните изследователи зависят от разликите в плътността, за да отделят вещества в течно или твърдо състояние. Те правят това с центрофуга, която е устройство, което върти смес толкова бързо, че създава сила, която е няколко пъти по-голяма от силата на гравитацията. В центрофугата най-плътните компоненти на сместа изпитват най-голяма сила и мигрират към външната страна на съда, откъдето могат да бъдат извлечени.
Плътността може да се използва и за идентифициране на материали, направени от неизвестни съединения. Процедурата е да се претеглят материалите и да се измери обемът, който заемат, като се използва водоизместване или някакъв друг метод. След това намирате плътността на материала, като използвате уравнението D = m / v и го сравнявате с известните плътности на обичайните съединения, посочени в референтните таблици.