Περιεχόμενο
- Η πυκνότητα του πετρελαίου και του νερού
- Το μπαλόνι του ηλίου είναι μια εφαρμογή της πυκνότητας στην πραγματική ζωή
- Διαφορές πυκνότητας Μεταδίδουν ρεύματα αέρα και ωκεανών
- Παραδείγματα πυκνότητας στο εργαστήριο
Στην καθημερινή χρήση, η λέξη "πυκνότητα" συνήθως αναφέρεται στην κατάσταση της πυκνότητας, όπως στην "κίνηση είναι πυκνή", ή "το πρόσωπο αυτό είναι πολύ πυκνό για να σας καταλάβει". Ο ορισμός της πυκνότητας (D) στην επιστήμη είναι πολύ πιο συγκεκριμένος. Το ποσό της μάζας (m) που καταλαμβάνει έναν συγκεκριμένο όγκο (v). Μαθηματικά, D = m / v. Η πυκνότητα εφαρμόζεται στην ύλη σε στερεή, υγρή και αέρια κατάσταση και - δεν αποτελεί έκπληξη εδώ - τα στερεά είναι πιο πυκνά από τα υγρά (συνήθως) και τα υγρά είναι πιο πυκνά από τα αέρια.
Σε μικροσκοπικό επίπεδο, η πυκνότητα είναι ένα μέτρο για το πόσο στενά είναι τα πακέτα των ατόμων που αποτελούν μια συγκεκριμένη ουσία. Αν δύο αντικείμενα καταλαμβάνουν τον ίδιο όγκο, ο πυκνότερος είναι βαρύτερος επειδή περισσότερα άτομα είναι συσκευασμένα μαζί στον ίδιο χώρο. Η πυκνότητα επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και επηρεάζεται επίσης από την πίεση του περιβάλλοντος, αν και αυτές οι εξαρτήσεις είναι πιο έντονες στην αέρια κατάσταση. Οι διαφορές πυκνότητας οδηγούν τον κόσμο. η ζωή δεν θα ήταν η ίδια χωρίς αυτούς.
Η πυκνότητα του πετρελαίου και του νερού
Το νερό έχει πυκνότητα 1 κιλό ανά κυβικό μέτρο. Αν αυτό ακούγεται σαν σύμπτωση, δεν είναι. Οι μετρικές μονάδες μάζας βασίζονται στην πυκνότητα του νερού. Τα περισσότερα έλαια είναι λιγότερο πυκνά από το νερό και γι 'αυτό επιπλέουν. Κάθε φορά που αναμιγνύετε δύο υγρά ή αέρια, το πιο πυκνό πέφτει στον πυθμένα του δοχείου, αρκεί να μην διαλύεται και να σχηματίζει μια λύση. Ο λόγος για αυτό είναι απλός. Η βαρύτητα ασκεί ισχυρότερη δύναμη σε ένα πυκνό υλικό. Το γεγονός ότι το πετρέλαιο δεν διαλύεται στο νερό και ότι επιπλέει καθιστά δυνατή την εκκαθάριση μετά από μια μεγάλη πετρελαιοκηλίδα. Οι εργαζόμενοι συνήθως ανακτούν το πετρέλαιο απομακρύνοντάς το από την επιφάνεια του νερού.
Το μπαλόνι του ηλίου είναι μια εφαρμογή της πυκνότητας στην πραγματική ζωή
Αναρροφήστε ένα μπαλόνι με αέρα από τους πνεύμονές σας και το μπαλόνι θα καθίσει ευτυχώς σε τραπέζι ή καρέκλα μέχρι κάποιος να το ρίξει στον αέρα. Ακόμα και τότε, μπορεί να επιπλέει για ρεύματα αέρα για λίγο, αλλά τελικά θα πέσει στο έδαφος. Συμπληρώστε το με τον ίδιο όγκο ηλίου, όμως, και πρέπει να συνδέσετε μια χορδή σε αυτό για να το κρατήσετε από την επιπλέουσα μακριά. Αυτό γιατί, σε σύγκριση με τα μόρια οξυγόνου και αζώτου στον αέρα, τα μόρια ηλίου είναι πολύ ελαφρά. Στην πραγματικότητα, το ήλιο είναι περίπου 10 φορές λιγότερο πυκνό από τον αέρα. Το μπαλόνι θα επιπλέει ακόμα πιο γρήγορα αν το γεμίσετε με υδρογόνο, το οποίο είναι περισσότερο 100 φορές λιγότερο πυκνό από τον αέρα, αλλά το αέριο υδρογόνο είναι εξαιρετικά εύφλεκτο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν το χρησιμοποιούν για να γεμίσουν μπαλόνια στα καρναβάλια.
Διαφορές πυκνότητας Μεταδίδουν ρεύματα αέρα και ωκεανών
Προσθέστε θερμότητα στον αέρα και τα μόρια πετούν με περισσότερη ενέργεια, καθιστώντας περισσότερο χώρο μεταξύ τους. Με άλλα λόγια, ο αέρας γίνεται λιγότερο πυκνός, επομένως έχει τάση να ανεβαίνει. Ωστόσο, η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα γίνεται πιο ψυχρή με υψόμετρο, οπότε υπάρχει πιο κρύος αέρας σε υψηλότερα υψόμετρα και έχει τάση πτώσης. Η συνεχής κίνηση του κρύου αέρα που πέφτει και ο ζεστός αέρας που ανεβαίνει δημιουργεί ρεύματα αέρα και ανέμους που προκαλούν καιρικές συνθήκες στον πλανήτη.
Οι μεταβολές θερμοκρασίας στους ωκεανούς δημιουργούν επίσης διαφορές πυκνότητας που οδηγούν τα ρεύματα, αλλά οι παραλλαγές αλατότητας είναι εξίσου σημαντικές. Το θαλασσινό νερό δεν είναι ομοιόμορφα αλατούχο, και όσο περισσότερο αλάτι περιέχει, τόσο πιο πυκνό είναι. Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της αλατότητας δημιουργούν διαφορές πυκνότητας που προκαλούν τοπικά ρεύματα βρύσης καθώς και βαθιά υποβρύχια ποτάμια που δημιουργούν ενδιαιτήματα για θαλάσσια πλάσματα και επηρεάζουν το κλίμα του κόσμου.
Παραδείγματα πυκνότητας στο εργαστήριο
Οι ερευνητές του εργαστηρίου εξαρτώνται από τις διαφορές πυκνότητας για τη διαχωρισμό των ουσιών σε υγρή ή στερεή κατάσταση. Κάνουν αυτό με μια φυγόκεντρο, η οποία είναι μια συσκευή που περιστρέφει ένα μείγμα τόσο γρήγορα που δημιουργεί μια δύναμη που είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρύτητας. Στη φυγόκεντρο, τα πυκνότερα συστατικά ενός μείγματος δοκιμάζουν τη μεγαλύτερη δύναμη και μεταναστεύουν στο εξωτερικό του σκάφους, από όπου μπορούν να ανακτηθούν.
Η πυκνότητα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό υλικών που κατασκευάζονται από άγνωστες ενώσεις. Η διαδικασία είναι η ζύγιση των υλικών και η μέτρηση του όγκου που καταλαμβάνουν, χρησιμοποιώντας εκτόπιση νερού ή κάποια άλλη μέθοδο. Στη συνέχεια, βρίσκετε την πυκνότητα του υλικού, χρησιμοποιώντας την εξίσωση D = m / v και συγκρίνετε την με τις γνωστές πυκνότητες των κοινών ενώσεων που παρατίθενται στους πίνακες αναφοράς.