Зміст
- Щільність нафти і води
- Повітряна куля - це застосування щільності в реальному житті
- Відмінності щільності приводять повітряні та океанські течії
- Приклади щільності в лабораторії
У повсякденному вживанні слово "щільність" зазвичай позначає стан щільності, як у "трафік щільний" або "ця людина занадто щільна, щоб вас зрозуміти". Визначення щільності (D) в науці набагато конкретніше. Його кількість маси (м), що займає певний об'єм (v). Математично D = m / v. Щільність стосується речовини в твердому, рідкому і газоподібному стані, і - не дивно, що тверді речовини є більш щільними, ніж рідини (зазвичай), а рідини - більш щільні, ніж гази.
На мікроскопічному рівні щільність - це міра того, наскільки щільно упаковані атоми, що складають певну речовину. Якщо два об'єкти займають однаковий об'єм, то щільніше один важчий, оскільки більше атомів зібрано в одному просторі. На щільність впливає температура, на неї впливає і тиск навколишнього середовища, хоча ці залежності найбільш виражені в газоподібному стані. Перепади щільності керують світом; життя не буде таким же без них.
Щільність нафти і води
Вода має щільність 1 кілограм на кубічний метр. Якщо це звучить як збіг, це не так. Метричні одиниці маси ґрунтуються на густині води. Більшість масел менш густі, ніж вода, і тому вони плавають. Щоразу, коли ви змішуєте дві рідини або гази, більш щільна падає на дно ємності, доки вона не розчиняється і утворює розчин. Причина цього проста. Гравітація чинить сильнішу силу на щільний матеріал. Той факт, що нафта не розчиняється у воді і що вона плаває, робить можливим очищення після великого розливу нафти. Зазвичай робітники відновлюють нафту, скидаючи її з поверхні води.
Повітряна куля - це застосування щільності в реальному житті
Здуйте повітряну кулю повітрям з легких, і повітряна куля буде щасливо сидіти на столі чи стільці, поки хтось не кине його в повітря. Навіть тоді він може деякий час плавати повітряними течіями, але з часом він впаде на землю. Однак наповнюйте його таким же об'ємом гелію, і вам доведеться зав’язати на ньому струну, щоб не плисти подалі. Це тому, що порівняно з молекулами кисню та азоту у повітрі молекули гелію дуже легкі. Насправді гелій приблизно в 10 разів менш щільний, ніж повітря. Повітряна куля випливе ще швидше, якби ви наповнили її воднем, який більше схожий на 100 разів менш щільний, ніж повітря, але газ водню є легкозаймистим. Ось чому вони не використовують його для заповнення повітряних куль на карнавалах.
Відмінності щільності приводять повітряні та океанські течії
Додайте тепло повітря і молекули літають навколо з більшою кількістю енергії, роблячи більше місця між ними. Іншими словами, повітря стає менш густим, тому має тенденцію до підйому. Однак температура в тропосфері холоднішає з висотою, тому на більш високих висотах холодне повітря, і воно має тенденцію до падіння. Постійний рух падаючого холодного повітря та підняття теплого повітря створюють повітряні потоки та вітри, які рухають погоду на планету.
Перепади температури в Світовому океані також створюють різницю щільності, яка рухає струмами, але коливання солоності так само важливі. Морська вода не є рівномірно сольовою, і чим більше в ній солі, вона щільніше. Перепади температури та солоності створюють різницю щільності, що призводить до локальних вихрових течій, а також глибоких підводних річок, які створюють місця існування для морських істот і впливають на клімат світів.
Приклади щільності в лабораторії
Дослідники лабораторії залежать від різниці щільності для окремих речовин у рідкому або твердому стані. Вони роблять це за допомогою центрифуги, яка є пристроєм, який накручує суміш так швидко, що створює силу, яка в кілька разів більша за силу тяжіння. У центрифузі найгустіші компоненти суміші відчувають найбільшу силу і мігрують на зовнішню сторону посудини, звідки їх можна дістати.
Щільність можна також використовувати для ідентифікації матеріалів, виготовлених з невідомих сполук. Процедура полягає в зважуванні матеріалів і вимірюванні обсягу, який вони займають, використовуючи водовідтіл або інший метод. Потім ви знаходите щільність матеріалу, використовуючи рівняння D = m / v, і порівнюєте його з відомими щільністю загальних сполук, перелічених у довідкових таблицях.