Περιεχόμενο
- "Βαρύ" εναντίον πυκνό
- Η πυκνότητα του νερού: ένας δείκτης αναφοράς
- Πυκνότητα: Χρυσός vs Μόλυβδος
- Πυκνότητα σε άλλες θεωρήσεις: Λάβα Λάμπα
Ανεξάρτητα από την έκταση του ιστορικού σας στις φυσικές επιστήμες, σχεδόν σίγουρα συναντήσατε τον όρο "πυκνότητα" σε κάποιο σημείο των online ταξιδιών σας, της τηλεόρασης, του βιβλίου σας ή άλλων μέσων. Ίσως γνωρίζετε ότι το "πυκνό" σημαίνει "παχύ" τόσο σε κυριολεκτικές όσο και μεταφορικές αισθήσεις: Ο φίλος που ποτέ δεν «παίρνει» βασικά ανέκδοτα ή επανειλημμένα προσπαθεί να «γλυκάνει» τον καφέ του με επιτραπέζιο αλάτι μπορεί να περιγραφεί ως τέτοιος.
Στη φυσική, όμως, η πυκνότητα έχει έναν συγκεκριμένο ορισμό. Η εξίσωση πυκνότητας είναι απλή: Πάρτε το μάζα ενός αντικειμένου (το SI ή το διεθνές σύστημα, η μονάδα είναι το χιλιόγραμμο ή το κιλό) του οποίου η ύλη είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη και διαιρέστε αυτό αξία από το σύνολο Ενταση ΗΧΟΥ του αντικειμένου (η μονάδα SI σε αυτή την περίπτωση είναι το κυβικό μέτρο ή m3, αν και χρησιμοποιείται συχνά λίτρο ή L) και πυκνότητα είναι το αποτέλεσμα. Για ιστορικούς λόγους, αυτή η ποσότητα συχνά υποδηλώνεται από την ελληνική επιστολή rho ή ρ.
Ο τύπος πυκνότητας είναι συνεπώς
ρ = frac {m} {V}"Βαρύ" εναντίον πυκνό
Στην καθημερινή γλώσσα, όταν κάποιος προσφέρει την απαίτηση "Το μόλυβδο είναι βαρύτερο από ομίχλη" ή κάτι παρόμοιο, υποθέτουμε συνήθως ότι ο ομιλητής μιλάει για ένα παρόμοιο "ποσό" ή τόμο, του καθενός. Ακριβώς μάλιστα, εάν το "βαρύ" σημαίνει "μαζικό" ή "βαρύ", και ο ισχυρισμός ότι κάποια απροσδιόριστη ποσότητα μίας ουσίας είναι πιο μαζική από μια απροσδιόριστη ποσότητα διαφορετικής ουσίας είναι ανώφελη. 1.000 λίτρα αέρα, για παράδειγμα, είναι βαρύτερο από ένα κυβικό μικρόμετρο χρυσού.
Η πυκνότητα του νερού: ένας δείκτης αναφοράς
Εξ ορισμού, ένα λίτρο νερού (1 L) σε θερμοκρασία 4 βαθμών Κελσίου (4 ° C) έχει μάζα ενός κιλού (1 κιλό). Αυτό είναι βολικό γιατί ο καθένας χειρίζεται το νερό σχεδόν κάθε μέρα και οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν λοιπόν μια αξιοπρεπή αίσθηση για το πόσο "βαριά" συγκρίνεται με άλλες ουσίες, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων.
Σημειώστε ότι ο υπολογισμός της πυκνότητας δεν έχει νόημα χωρίς την κατάλληλη αντιστοίχιση των μονάδων στον αριθμητή και στον παρονομαστή. Δηλαδή, εάν χρησιμοποιείτε το kg για μάζα, πρέπει να χρησιμοποιήσετε m3 για ένταση ήχου. Μία ισοδύναμη μονάδα, γραμμάρια ανά χιλιοστόλιτρο ή g / mL, συναντάται συχνότερα τόσο σε επιστημονικά όσο και σε αντίθετα επίπεδα. Ένα mL είναι ισοδύναμο με ένα κυβικό εκατοστό ή εκατοστό3, έτσι αυτό μπορεί επίσης να γραφεί g / cm3.
Πυκνότητα: Χρυσός vs Μόλυβδος
Ο χρυσός είναι πρωταρχικός μεταξύ των λεγόμενων πολύτιμων μετάλλων. Είναι επίσης εξαιρετικά πυκνό, με πυκνότητα 19,3 g / cm3. Αυτό κάνει το μέταλλο σχεδόν 20 φορές πυκνότερο από το νερό. Δεδομένου ότι γνωρίζετε ήδη ότι ένα λίτρο νερού ζυγίζει ένα κιλό ή 2,2 λίβρες, μπορείτε να καταλήξετε στο συμπέρασμα ότι το 1 L (1,000 mL) μπουκάλι νερό που μπορείτε να πιείτε μέσα από τη χημεία θα έχει μάζα 19,3 × 2,2 = 42,46 λίρες.
Το μόλυβδο, σε σύγκριση, ελέγχει σε 11,3 g / cm3, το οποίο είναι πολύ πυκνό, αλλά μόνο περίπου το 60 τοις εκατό αυτού του χρυσού. Γιατί, λοιπόν, υποθέτετε ότι όταν οι άνθρωποι μιλάνε για ασυνήθιστα πυκνά ή βαρύτατα πράγματα, το συγκρίνουν συχνά για να οδηγήσουν αντί για χρυσό, όπως στην έκφραση «Το αστείο αυτό πέρασε σαν μπαλόνι μολύβδου»; Είναι επειδή το μόλυβδο είναι απλώς πολύ πιο άφθονο, το οποίο με τη σειρά του συνδέεται με το γεγονός ότι κοστίζει πολύ λιγότερο, πράγμα που σημαίνει ότι σχεδόν όλοι βλέπουν, αγγίζουν και χειρίζονται πολύ περισσότερο μόλυβδο από το χρυσό στη διάρκεια της ζωής του.
Πυκνότητα σε άλλες θεωρήσεις: Λάβα Λάμπα
Ο λαμπτήρας λάβας, που επινοήθηκε αρχικά κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970 στις Η.Π.Α., εκμεταλλεύεται τις αρχές της πυκνότητας για να δημιουργήσει ένα ελαφρώς μαγευτικό αποτέλεσμα. Λάδι που είναι πιο πυκνό από το νερό τοποθετείται μέσα σε μια δεξαμενή που περιέχει νερό και σχηματίζει το μεγαλύτερο μέρος της λάμπας. Επειδή είναι "βαρύτερο", το λάδι βυθίζεται προς τα κάτω. Αλλά όταν ανάβει η λάμπα, το λάδι θερμαίνεται, "χαλαρώνει", γίνεται λιγότερο πυκνό και ανεβαίνει στην κορυφή του νερού. Στη συνέχεια ψύχεται και βυθίζεται στο κατώτατο σημείο, ξεκινώντας εκ νέου τον κύκλο.