Sadržaj
- Gustoća nafte i vode
- Balon od helija je primjena gustoće u stvarnom životu
- Razlike gustoće pokreću zračne i oceanske struje
- Primjeri gustoće u laboratoriju
U svakodnevnoj upotrebi, riječ "gustoća" obično se odnosi na stanje gustoće, kao u "promet je gust" ili "ta osoba je previše gusta da bi vas razumjela." Definicija gustoće (D) u znanosti je mnogo određenija. Njegova količina mase (m) koja zauzima određeni volumen (v). Matematički, D = m / v. Gustoća se odnosi na materiju u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju, i - ovdje ne čudi - čvrste su tvari gušće od tekućina (obično), a tekućine su gušće od plinova.
Na mikroskopskoj razini gustoća je mjera koliko su usko nabijeni atomi koji čine određenu tvar. Ako dva predmeta zauzimaju isti volumen, gušći je jedan teži jer je na istom prostoru nagomilano više atoma. Na gustoću utječe temperatura, a na nju utječe i tlak okoline, iako su te ovisnosti najviše izražene u plinovitom stanju. Razlike gustoće pokreću svijet; život ne bi bio isti bez njih.
Gustoća nafte i vode
Voda ima gustoću od 1 kilogram po kubičnom metru. Ako vam to zvuči kao slučajnost, nije. Metričke jedinice mase temelje se na gustoći vode. Većina ulja je manje gusta od vode i zato plivaju. Kad god pomiješate dvije tekućine ili plinove, gušća pada na dno posude, sve dok se ne otopi i formira otopinu. Razlog za to je jednostavan. Gravitacija djeluje jače na gusti materijal. Činjenica da se ulje ne otapa u vodi i da pliva omogućuje čišćenje nakon velikog izlijevanja nafte. Radnici obično dobivaju ulje skidajući ga sa površine vode.
Balon od helija je primjena gustoće u stvarnom životu
Ispuhajte balon sa zrakom iz pluća i balon će sretno sjediti na stolu ili stolici dok ga netko ne baci u zrak. Već tada može neko vrijeme plutati zračnim strujama, ali s vremenom će pasti na zemlju. Međutim, napunite ga istim volumenom helija i na njemu morate vezati niz kako ne bi plutao dalje. To je zato što su, u usporedbi s molekulama kisika i dušika u zraku, molekule helija vrlo lagane. Zapravo, helij je otprilike 10 puta manje gust od zraka. Balon bi odletio još brže ako ga napunite vodikom, koji je otprilike 100 puta manje gust od zraka, ali plin vodika je vrlo zapaljiv. Zato ga i ne koriste za punjenje balona na karnevalima.
Razlike gustoće pokreću zračne i oceanske struje
Dodajte toplinu zraku i molekule lete uokolo s više energije, čineći više prostora između njih. Drugim riječima, zrak postaje manje gust, pa ima tendenciju porasta. Međutim, temperatura u troposferi postaje hladnija s nadmorskom visinom, pa je na većim visinama više hladnog zraka i ona ima tendenciju pada. Stalno kretanje hladnog zraka koji pada i podizanje toplog zraka stvara zračne struje i vjetrove koji pokreću vrijeme na planeti.
Varijacije temperature u oceanima također stvaraju razlike u gustoći koje pokreću struje, ali varijacije slanosti jednako su važne. Morska voda nije ravnomjerno fiziološka, a što više soli sadrži to je gušće. Promjene temperature i slanosti stvaraju razlike u gustoći koje pokreću lokalne vrtložne struje kao i duboke podvodne rijeke koje stvaraju staništa za morska bića i utječu na klimu u svijetu.
Primjeri gustoće u laboratoriju
Laboratorijski istraživači ovise o razlici gustoće za odvajanje tvari u tekućem ili krutom stanju. To čine centrifugom, što je uređaj koji smjesu tako brzo vrti da stvara silu koja je nekoliko puta veća od sile gravitacije. U centrifugi najgušće komponente smjese doživljavaju najveću silu i migriraju na vanjsku stranu posude, odakle se mogu dohvatiti.
Gustoća se također može koristiti za identificiranje materijala izrađenih od nepoznatih spojeva. Postupak je vaganje materijala i mjerenje volumena koji zauzimaju pomoću istiskivanja vode ili neke druge metode. Zatim ćete naći gustoću materijala koristeći jednadžbu D = m / v i usporedite je s poznatim gustoćama uobičajenih spojeva navedenih u referentnim tablicama.