Sisältö
- Öljyn ja veden tiheys
- Heliumpallo on tiheyden sovellus tosielämässä
- Tiheyserot ajavat ilma- ja valtamerivirtoja
- Tiheysesimerkkejä laboratoriossa
Päivittäisessä käytössä sana "tiheys" viittaa yleensä tiheään tilaan, kuten "liikenne on tiheää" tai "henkilö on liian tiheä ymmärtääksesi sinua". Tiheyden (D) määritelmä tieteessä on paljon tarkempi. Sen massamäärä (m), joka vie tietyn tilavuuden (v). Matemaattisesti, D = m / v. Tiheys koskee kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen aineen ainetta, ja - tässä ei ole yllättävää - kiinteät aineet ovat tiheämpiä kuin nesteet (yleensä) ja nesteet ovat tiheämpiä kuin kaasut.
Mikroskooppisella tasolla tiheys on mitta siitä, kuinka tiiviisti tietyt aineet muodostavat atomit ovat. Jos kaksi esinettä vievät saman tilavuuden, tiheämpi on raskaampi, koska enemmän atomeja on pakattu yhteen samaan tilaan. Lämpötila vaikuttaa tiheyteen tiheyteen, ja ympäröivä paine vaikuttaa siihen myös tiheyteen, vaikka nämä riippuvuudet ovat voimakkaimpia kaasumaisessa tilassa. Tiheyserot ohjaavat maailmaa; elämä ei olisi sama ilman heitä.
Öljyn ja veden tiheys
Veden tiheys on 1 kilogramma kuutiometriä kohti. Jos se kuulostaa sattumalta, se ei ole. Metriset massayksiköt perustuvat veden tiheyteen. Useimmat öljyt ovat vähemmän tiheitä kuin vesi, ja siksi ne kelluvat. Aina kun sekoitat kahta nestettä tai kaasua, tiheämpi putoaa säiliön pohjalle, kunhan se ei liukene ja muodostuu liuos. Syy tähän on yksinkertainen. Painovoima kohdistaa voimakkaamman voiman tiheään materiaaliin. Se tosiseikka, että öljy ei liukene veteen ja että se kelluu, tekee puhdistuksista mahdollisia suuren öljyvuodon jälkeen. Työntekijät yleensä talteenvat öljyn rasvaamalla sen pois veden pinnalta.
Heliumpallo on tiheyden sovellus tosielämässä
Puhaltaa ilmapallo keuhkoistasi ja ilmapallo istuu onnellisena pöydällä tai tuolilla, kunnes joku heittää sen ilmaan. Silloinkin se voi kellua ilmavirroissa hetkeksi, mutta lopulta se putoaa maahan. Täytä se kuitenkin samalla tilavuudella heliumia, ja sinun täytyy sitoa naru siihen, jotta se ei kellu. Eikä siksi, että heliummolekyylit ovat erittäin kevyitä verrattuna ilman happi- ja typpimolekyyleihin. Itse asiassa helium on noin 10 kertaa vähemmän tiheä kuin ilma. Ilmapallo kelluisi pois vielä nopeammin, jos täyttäisit sen vedyllä, joka on enemmän kuin 100 kertaa vähemmän tiheä kuin ilma, mutta vetykaasu on erittäin syttyvää. Siksi he eivät käytä sitä täyttämään ilmapalloja karnevaaleissa.
Tiheyserot ajavat ilma- ja valtamerivirtoja
Lisää lämpöä ilmaan ja molekyylit lentävät enemmän energiaa, jolloin niiden välillä on enemmän tilaa. Toisin sanoen ilma tulee vähemmän tiheä, joten sillä on taipumus nousta. Troposfäärin lämpötila kuitenkin kylmyy korkeuden suhteen, joten korkeammissa korkeuksissa on enemmän kylmää ilmaa ja sillä on taipumus laskea. Laskevan kylmän ilman ja lämpimän ilman nouseva jatkuva liike luo ilmavirtauksia ja tuulia, jotka ohjaavat säätä planeetalla.
Valtamerien lämpötilavaihtelut aiheuttavat myös tiheyksiä, jotka johtavat virtauksia, mutta suolapitoisuuden vaihtelut ovat yhtä tärkeitä. Merivesi ei ole tasaisesti suolaliuos, ja mitä enemmän suolaa se sisältää, sitä tiheämpi se on. Lämpötilan ja suolapitoisuuden vaihtelut luovat tiheyseroja, jotka ohjaavat paikallisia pyörrevirtoja sekä syviä vedenalaisia jokia, jotka luovat elinympäristöjä merieläimille ja vaikuttavat maailman ilmastoon.
Tiheysesimerkkejä laboratoriossa
Lab-tutkijat ovat riippuvaisia tiheyseroista erillisten aineiden suhteen nestemäisessä tai kiinteässä tilassa. He tekevät tämän sentrifugilla, joka on laite, joka pyörittää seosta niin nopeasti, että se luo voiman, joka on useita kertoja suurempi kuin painovoima. Sentrifugissa seoksen tiheimmillä komponenteilla on suurin voima ja ne siirtyvät astian ulkopuolelle, josta ne voidaan ottaa talteen.
Tiheyttä voidaan käyttää myös tuntemattomista yhdisteistä valmistettujen materiaalien tunnistamiseen. Menetelmä on punnita materiaalit ja mitata niiden käyttämä tilavuus vedensiirtoa tai jotain muuta menetelmää käyttämällä. Tämän jälkeen löydät materiaalin tiheyden yhtälöllä D = m / v ja vertaa sitä tunnettuihin tiheyksiin tavallisista yhdisteistä, jotka on lueteltu viitetaulukoissa.