Tiheyden ominaisuudet

Sisältö

• "Raskas" vs. tiheä
• Veden tiheys: vertailuarvo
• Tiheys: kulta vs lyijy
• Tiheys muissa näkökohdissa: laavavalaisimet

Riippumatta fysiikan taustastasi, olet melkein varmasti törmännyt termiin "tiheys" jossain vaiheessa online-, televisio-, kirja- tai muissa mediamatkoissasi. Ehkä tiedät, että "tiheä" tarkoittaa "paksu" sekä kirjaimellisessa että metaforisessa mielessä: Tätä ystävää, joka ei koskaan aivan "saa" perusvitsejä tai yrittää toistuvasti "makeuttaa" kahviaan ruokasuolalla, voidaan kuvata sellaiseksi.

Fysiikassa tiheydellä on kuitenkin oma määritelmä. Tiheysyhtälö on yksinkertainen: Otetaan massa esineestä (SI, tai système internationale, yksikkö on kilogramma tai kg), jonka aine on jakautunut tasaisesti ja jaa tämä arvo kokonaismäärästä tilavuus esineen (SI-yksikkö on tässä tapauksessa kuutiometri tai m)³, vaikka käytetään usein litraa tai L) ja tiheys on tulos. Historiallisista syistä tätä määrää merkitään usein kreikan kirjaimella rho tai ρ.

Siksi tiheyskaava on

ρ = frac {m} {V}

"Raskas" vs. tiheä

Arjen kielellä, kun joku tarjoaa väitteen "Lyijy on enemmän kuin sumua" tai vastaavaa, oletamme tyypillisesti, että puhuja puhuu samanlaisesta "määrästä" tai äänenvoimakkuudesta jokaisessa. Tarkkaan sanottuna, jos "raskas" tarkoittaa "massiivista" tai "painavaa", ja väite, että jonkin määrittelemätön määrä yhtä ainetta on massiivisempaa kuin määrittelemätön määrä toista ainetta, on järkevä. Esimerkiksi 1000 litraa ilmaa on raskaampaa kuin kuutiometriä kultaa.

Veden tiheys: vertailuarvo

Määritelmän mukaan yhdellä litralla (1 litralla) vettä 4 celsiusasteen (4 ° C) lämpötilassa on kilogramman (1 kg) paino. Tämä on kätevää, koska kaikki käsittelevät vettä melkein joka päivä, ja siksi useimmilla ihmisillä on kunnollinen käsitys siitä, kuinka "raskasta" sitä verrataan muihin aineisiin, kuten metalleihin.

Huomaa, että tiheyden laskemisella ei ole merkitystä ilman, että laskurissa olevat yksiköt ja nimittäjä ovat oikein. Eli jos käytät massaa kg, sinun on käytettävä m³ tilavuudelle. Vastaavaa yksikköä, grammaa millilitrassa tai g / ml, esiintyy yleisemmin sekä tieteellisissä että munuaispuitteissa. Ml vastaa kuutiometriä tai cm³, siis tämä voidaan myös kirjoittaa g / cm³.

Tiheys: kulta vs lyijy

Kulta on keskeinen nk. Jalometallien joukossa. Se on myös erittäin tiheä, tiheys 19,3 g / cm³. Se tekee metallista lähes 20 kertaa niin tiheää kuin vesi. Koska tiedät jo, että litra vettä painaa yhden kilogramman eli 2,2 kiloa, voit päätellä, että 1 litran (1 000 ml) vesipullin, jonka selaat läpi kemikaalitunnin aikana, massa olisi 19,3 × 2,2 = 42,46. puntaa.

Lyijy, verrattuna, tarkistukset 11,3 g / cm³, joka on erittäin tiheää, mutta vain noin 60 prosenttia kullan hinnasta. Miksi sitten luulet, että kun ihmiset puhuvat epätavallisen tiheistä tai raskaista asioista, he vertaavat sitä usein johtoon kullan sijasta, kuten ilmaisussa "Tuo vitsi meni yli lyijypallon"? Se johtuu siitä, että lyijy on yksinkertaisesti paljon runsaampaa, mikä puolestaan ​​liittyy tosiasiaan, että se maksaa paljon vähemmän, mikä tarkoittaa, että käytännössä kaikki näkevät, koskettavat ja käsittelevät paljon enemmän lyijyä kuin kultaa elämänsä aikana.

Tiheys muissa näkökohdissa: laavavalaisimet

Alun perin Yhdysvalloissa 1970-luvulla keksitty laavalamppu hyödyntää tiheysperiaatteita luodakseen lievästi mesmerisoivan vaikutuksen. Öljyä, joka on vettä tiheämpää, sijoitetaan vettä sisältävän säiliön sisään, joka muodostaa valon suurimman osan. Koska öljy on "raskaampaa", öljy vajoaa pohjaan. Mutta kun lamppu kytketään päälle, öljy lämpenee, "irtoaa", muuttuu vähemmän tiheäksi ja nousee veden yläosaan. Sitten se jäähtyy ja uppoaa pohjaan, aloittaen jakson uudelleen.