Innhold
- Tettheten av olje og vann
- Heliumballongen er en anvendelse av tetthet i det virkelige liv
- Tetthetsforskjeller driver luft- og havstrømmer
- Tetthetseksempler i laboratoriet
I daglig bruk refererer ordet "tetthet" vanligvis til tilstanden av å være tett, som i "trafikken er tett" eller "den personen er for tett til å forstå deg." Tetthetsdefinisjonen (D) i vitenskapen er mye mer spesifikk. Det er mengden masse (m) som opptar et bestemt volum (v). Matematisk er D = m / v. Tetthet gjelder stoff i fast, flytende og gassformig tilstand, og - ingen overraskelse her - faste stoffer er tettere enn væsker (vanligvis), og væsker er tettere enn gasser.
På et mikroskopisk nivå er tetthet et mål på hvor tettpakket atomene som utgjør et bestemt stoff er. Hvis to objekter opptar det samme volumet, er den tettere tyngre fordi flere atomer pakkes sammen i samme rom. Tettheten påvirkes av temperaturen, og den påvirkes også av omgivelsestrykket, selv om disse avhengighetene er mest utpreget i gassform. Tetthetsforskjeller driver verden; livet ville ikke vært det samme uten dem.
Tettheten av olje og vann
Vann har en tetthet på 1 kilo per kubikkmeter. Hvis det høres ut som en tilfeldighet, er det ikke. De metriske masseenhetene er basert på vannets tetthet. De fleste oljer er mindre tette enn vann, og det er derfor de flyter. Hver gang du blander to væsker eller gasser, faller den tettere til bunnen av beholderen, så lenge den ikke løses opp og danner en løsning. Årsaken til dette er enkel. Tyngdekraften utøver en sterkere kraft på et tett materiale. Det faktum at olje ikke løses opp i vann og at den flyter, gjør opprydding mulig etter et stort oljesøl. Arbeiderne utvinner vanligvis oljen ved å skumme den av overflaten av vannet.
Heliumballongen er en anvendelse av tetthet i det virkelige liv
Spreng en ballong med luft fra lungene, og ballongen vil sitte lykkelig på et bord eller stol til noen kaster den i luften. Selv da kan det flyte på luftstrømmer en stund, men det vil til slutt falle til bakken. Fyll den imidlertid med samme volum helium, og du må knytte en streng på den for å forhindre at den flyter vekk. Det er fordi, sammenlignet med oksygen- og nitrogenmolekylene i luft, er heliummolekyler veldig lette. Faktisk er helium omtrent ti ganger mindre tett enn luft. Ballongen flyter bort enda raskere hvis du fylte den med hydrogen, som er mer som 100 ganger mindre tett enn luft, men hydrogengass er svært brannfarlig. Det er grunnen til at de ikke bruker den til å fylle ballonger på karneval.
Tetthetsforskjeller driver luft- og havstrømmer
Tilsett varme til luft og molekylene flyr rundt med mer energi, noe som gir mer plass mellom dem. Med andre ord blir luften mindre tett, så den har en tendens til å stige. Temperaturen i troposfæren blir imidlertid kaldere med høyden, så det er mer kald luft ved høyere høyder, og det har en tendens til å falle. Den konstante bevegelsen av kald luft som faller og varm luft stiger skaper luftstrømmer og vind som driver vær på planeten.
Temperaturvariasjoner i havene skaper også tetthetsforskjeller som driver strømmer, men saltholdighetsvariasjoner er like viktige. Sjøvann er ikke jevn salt, og jo mer salt det inneholder, jo tettere er det. Variasjoner i temperatur og saltholdighet skaper tetthetsforskjeller som driver lokale virvelstrømmer, så vel som dype undervannselver som skaper naturtyper for marine skapninger og påvirker verdens klima.
Tetthetseksempler i laboratoriet
Laboratorieforskere er avhengige av tetthetsforskjeller for å skille stoffer i flytende eller fast tilstand. De gjør dette med en sentrifuge, som er en enhet som snurrer en blanding så raskt at den skaper en kraft som er flere ganger større enn tyngdekraften. I sentrifugen opplever de tetteste komponentene i en blanding den største kraften og vandrer til utsiden av fartøyet, hvorfra de kan hentes.
Tetthet kan også brukes til å identifisere materialer laget av ukjente forbindelser. Prosedyren er å veie materialene og måle volumet de opptar ved å bruke vannforskyvning eller annen metode. Deretter finner du tettheten til materialet ved å bruke ligningen D = m / v, og sammenligner det med de kjente tettheter av vanlige forbindelser oppført i referansetabeller.