I.16. Probleme recapitulative rezolvate - Fenomene termice Partea a II-a
1. Într-un pahar pune 1-2 cuburi de gheață și adaugă apă în pahar până se umple ochi. Poți picura cerneală în apa din pahar pentru a o face mai vizibilă. Așteaptă până când toată gheața se topește. S-a revărsat apa din pahar după topirea gheții? Explică!
Nicio picătură de apă nu s-a scurs din vas.
Apa prezintă o anomalie: la solidificare, în loc să își micșoreze volumul, ea își mărește volumul. Gheața ocupă un volum mai mare în apa din pahar decât apa rezultată în urma topirii ei și de aceea apa nu se revarsă din pahar după topirea gheții.
Vom lua un exemplu aplicativ considerând că avem un cub de gheață cu latura de 1 cm3 pus în apă. Calculăm volumul cubului de gheață scufundat în apă și îl comparăm cu volumul ape cubului după topire (atât gheața, cât și apa rezultată în urma topirii au aceeași masă).
Rezolvare:
-
Scriem datele problemei:
-
l = 1 cm = 10-2 m
-
ρgheață = 920 kg/m3
-
ρapă = 1000 kg/m3
-
Vscufundat = ?
-
Vapă = ?
-
-
Calculăm volumul cubului:
- Vcub = l3 = (0,01 m)3 = 0,000001 m3 = 10-6 m3
-
Porțiunea scufundată dezlocuiește un volum de lichid egală cu greutatea corpului (conform Legii lui Arhimede):
- Calculăm masa cubului de gheață care este egală cu masa apei rezultată în urma topirii:
- Calculăm volumul apei rezultată în urma topirii gheții din formula densității:
- Iată de ce apa nu s-a revărsat din pahar: Vscufundat = Vapă