תוֹכֶן
זה יום קיץ חם ואתה רוצה להכין לעצמך כוס לימונדה נחמדה. אתה מוסיף קצת קרח למשקה שלך, והלימונדה נשפכת! אבל לחבר שלך, שהוסיף קרח למשקה שלהם לפני ששפך את הלימונדה, אין נשפכים, אפילו כשהקרח נמס בתוך המשקה.
על מנת להבין תופעות אלה עליכם להבין כיצד צפיפות המים משתנה עם הטמפרטורה.
מהי צפיפות נפח?
כדי להבין כיצד לחשב יחס קרח למים נפחי, אתם עשויים לשאול, "כוס של קרח שווה לכמה מים?" כדי לענות על שאלה זו עליכם להבין את הצפיפות.
צפיפות הנפח של מים מתארת את מסת המים שחיה ביחידת נפח אחת. ממדי צפיפות הנפח הם אפוא מסה ליחידת נפח. היחידות יכולות להיות גרם ליחידת מיליליטר (גרם / מ"ל), ק"ג ליחידת ליטר (ק"ג / ליטר) או כל יחידה אחרת של מסה ליחידת נפח. את הצפיפות של מים נוזליים קל מאוד לזכור: הם 1 גרם / מ"ל.
חישוב נפח הקרח
מים הם למעשה חומר מאוד יוצא דופן מכיוון מים מוצקים (קרויים קרח) פחות צפופים ממים נוזליים. צפיפות הקרח היא 0.92 גרם / מ"ל, מה שאומר שאם אתה לוקח גרם אחד של מים ומכניס למקפיא, כשאתה מוציא אותו הוא יתפשט בנפח ותופס יותר מקום מאשר כשהוא היה נוזלי.
לעומת זאת, (זכרו את הלימונדה מקודם), אם תתחילו עם משקה עם כמה קוביות קרח, והם יימסו, מפלס המים בגביע יישאר זהה, מכיוון שהקרח הצף רק תופס מקום רב כמו שלו החלק שקוע עשה לאחר שנמס.
אבל מה אם יש לך כוס קרח אחת מוצקה? כמה כוסות מים תהיה לך כשהקרח נמס?
התחל בהמרת כוסות ארה"ב למיליליטר: כוס אחת בארה"ב = 236.588 מ"ל, על מנת להשתמש בצפיפות הידועה ביחידות גרם למיליליטר. כעת, הכפלו את הנפח במיליליטר בצפיפות הקרח בכדי לקבל גרמי מים, שאינם משתנים ככל שטמפרטורת המים משתנה.
לכן מסת המים היא 236.588 מ"ל פעמים 0.92 גר '/ מ"ל = 217.661 גרם מים. כדי לחשב את נפח 217.661 גרם מים נוזליים, פשוט חלק את גרמי המים בצפיפות המים הנוזלים: 217.661 גרם / (1 גרם / מ"ל) = 217.661 מ"ל, או בערך 0.92 כוסות מים.
דרך ממש טובה לבדוק את העבודה שלך היא לבדוק אם התשובה שקיבלת "הגיונית". במקרה זה אתה יודע את זה נפח פוחת כאשר הקרח נמס למים נוזליים. אז אם הנפח ירד, אתם בדרך הנכונה! כשמסתכלים על המספרים, נקבע שכ- 237 מיליליטר קרח נמס לכ- 218 מיליליטר מים נוזליים; אז התשובה "הגיונית!"
דרך מהירה להמרת קרח לנפח מים
כדאי לזכור את הנוהל המלא לחישוב נפחים מצפיפות, אך השימוש ביחס קרח למים הוא דרך מהירה לבצע חישוב זה.
היחס בין הצפיפות הוא פשוט הצפיפות של אחד המחולק בצפיפות של השני: צפיפות הקרח למים היא 0.92. באמצעות היחס ניתן פשוט להכפיל את נפח הקרח ב- 0.92, שהוא גורם ההמרה לנפח הקרח למים נוזליים.
שימו לב כי קודם לכן, הייתם יכולים פשוט להשתמש ביחס זה כדי לחשב במהירות ש -1 כוס קרח מביאה ל 0.92 כוסות מים נוזליים.
באופן כללי, ממש כמו הדוגמא להמרה בנפח קרח עד מים, אתה יכול להשתמש ביחס להמרות מהירות גם במצבים אחרים.
טיפים
משקל, מסה ונפח
לכל המונחים הללו, משקל, מסה ונפח, יש מה שמכונה "יחידות". כל אחד אומר לנו איזה סוג כמות נמדד.
משקל הוא כוחו של חפץ בגלל המסה שלו והתאוצה המקומית של כוח הכובד, אך המסה היא בדיוק כמות החומר באובייקט. מסת האובייקט משתנה רק אם מישהו גוזר פיזית חלק ממנו מהאובייקט ומסלק אותו, אך משקלו של חפץ יכול להשתנות אם מישהו יעביר אותו מעמק לראש ההר.
נפח לעומת זאת הוא כמות השטח הפיזי הדרוש לכמות מסה מסוימת.
חשוב לזכור את ההבדלים בין כמויות אלה, כך שתוכלו לוודא שהתשובות שלכם "הגיוניות!"