Содержание
- Плотность нефти и воды
- Гелиевый шар - это применение плотности в реальной жизни
- Различия в плотности приводят в движение потоки воздуха и океана
- Примеры плотности в лаборатории
В повседневном использовании слово «плотность» обычно относится к состоянию «плотного», например, «плотный трафик» или «этот человек слишком плотный, чтобы вас понять». Определение плотности (D) в науке гораздо более конкретное. Это количество массы (м), которое занимает определенный объем (V). Математически D = m / v. Плотность относится к веществу в твердом, жидком и газообразном состоянии, и, что неудивительно, твердые вещества более плотные, чем жидкости (обычно), а жидкости более плотные, чем газы.
На микроскопическом уровне плотность является мерой того, насколько плотно упакованы атомы, из которых состоит конкретное вещество. Если два объекта занимают один и тот же объем, более плотный объект тяжелее, потому что больше атомов упаковано в одном и том же пространстве. Плотность зависит от температуры, а также от давления окружающей среды, хотя эти зависимости наиболее выражены в газообразном состоянии. Различия в плотности движут миром; жизнь не была бы такой же без них.
Плотность нефти и воды
Вода имеет плотность 1 килограмм на кубический метр. Если это звучит как совпадение, это не так. Метрические единицы массы основаны на плотности воды. Большинство масел менее плотные, чем вода, и поэтому они плавают. Всякий раз, когда вы смешиваете две жидкости или газы, более плотная жидкость падает на дно контейнера, если она не растворяется и не образует раствор. Причина этого проста. Гравитация оказывает более сильное воздействие на плотный материал. Тот факт, что масло не растворяется в воде и плавает, делает возможным очистку после большого разлива нефти. Рабочие обычно собирают масло, снимая его с поверхности воды.
Гелиевый шар - это применение плотности в реальной жизни
Взорвите воздушный шар из легких, и воздушный шар будет счастливо сидеть на столе или стуле, пока кто-то не бросит его в воздух. Даже в этом случае он может некоторое время плавать на воздушных потоках, но в конечном итоге он упадет на землю. Наполните его тем же объемом гелия, и вам нужно завязать на нем веревку, чтобы он не уплыл. Это потому, что по сравнению с молекулами кислорода и азота в воздухе молекулы гелия очень легкие. На самом деле гелий примерно в 10 раз менее плотный, чем воздух. Баллон улетел бы еще быстрее, если бы вы наполнили его водородом, который в 100 раз менее плотен, чем воздух, но газообразный водород легко воспламеняется. Вот почему они не используют его для наполнения воздушных шаров на карнавалах.
Различия в плотности приводят в движение потоки воздуха и океана
Добавьте тепло в воздух, и молекулы будут летать с большей энергией, создавая больше пространства между ними. Другими словами, воздух становится менее плотным, поэтому имеет тенденцию к повышению. Тем не менее, температура в тропосфере становится более холодной с высотой, поэтому на больших высотах больше холодного воздуха, и он имеет тенденцию к падению. Постоянное движение падения холодного воздуха и подъема теплого воздуха создает воздушные потоки и ветры, которые управляют погодой на планете.
Изменения температуры в океанах также создают различия плотности, которые управляют потоками, но изменения солености также важны. Морская вода не является равномерно соленой, и чем больше соли в ней содержится, тем она плотнее. Изменения температуры и солености создают различия в плотности, которые управляют локальными вихревыми течениями, а также глубокими подводными реками, которые создают среду обитания для морских существ и влияют на климат мира.
Примеры плотности в лаборатории
Лабораторные исследователи зависят от различий плотности отдельных веществ в жидком или твердом состоянии. Они делают это с помощью центрифуги, которая представляет собой устройство, которое вращает смесь так быстро, что создает силу, которая в несколько раз больше силы тяжести. В центрифуге самые плотные компоненты смеси испытывают наибольшую силу и мигрируют наружу сосуда, откуда их можно извлечь.
Плотность также может быть использована для идентификации материалов, изготовленных из неизвестных соединений. Процедура состоит в том, чтобы взвесить материалы и измерить объем, который они занимают, используя вытеснение воды или какой-либо другой метод. Затем вы находите плотность материала, используя уравнение D = m / v, и сравниваете его с известными плотностями обычных соединений, перечисленных в справочных таблицах.