Bir nesne moleküllerden oluştuğu ve dolayısıyla boyut veya kütleye sahip olduğu sürece bir yoğunluğu vardır. Yoğunluk, malzemenin seçilen miktarı (hacmi) için sadece ağırlıktır. Suyun yoğunluğu için ortak bir ölçü birimi mililitre başına gram (1 g / ml) veya santimetre küp başına 1 gramdır (1 g / cm3).
Aslında, suyun tam yoğunluğu gerçekten 1 g / ml değil, biraz daha azdır (çok, çok az), 4.0 ° Celsius’ta (39.2 ° Fahrenheit) 0.9998395 g / ml’de. 1 g / ml’lik yuvarlanmış değer, yine de en sık göreceğiniz şeydir.
Suyun yoğunluğu sıcaklığa göre değişir
Buz sudan daha az yoğun
Bu resme bakarsanız, buzdağının bir kısmının su seviyesinin altında olduğunu görebilirsiniz. Bu bir sürpriz değil, ama aslında bir buzdağının neredeyse tamamı su seviyesinin altında, üstünde değil. Bunun nedeni, buzun yoğunluğunun sıvı suyun yoğunluğundan daha az olmasıdır. Dondurulduktan sonra buzun yoğunluğu yaklaşık yüzde 9 azalır.
Suyun nasıl farklı yoğunluklara sahip olabileceğini görselleştirmenin en iyi yolu, donmuş su formuna bakmaktır. Buz aslında sıvı sudan çok farklı bir yapıya sahiptir, çünkü moleküller kendilerini sıvı formda olduğu gibi daha rastgele değil, normal bir kafes içinde hizalarlar. Kafes düzenlemesi, su moleküllerinin bir sıvıdan daha fazla yayılmasına izin verir ve bu nedenle, buz sudan daha az yoğun olur. Yine, bizim için şanslıyız, çünkü buzlu çayımızdaki buz dibe batarsa, bir bardağın kenarına çarpan o nefis buz küplerini duymazdık. Buzun yoğunluğu suyun yoğunluğunun yaklaşık yüzde 90’ı kadardır, ancak bu değişebilir çünkü buzda hava da olabilir. Bu, bir buz küpünün (veya buzdağının) yaklaşık yüzde 10’unun su seviyesinin üzerinde olacağı anlamına gelir.
Suyun bu özelliği dünyadaki tüm yaşam için kritiktir. Yaklaşık 39 ° F (4 ° C) su 32 ° F (0 ° C) sıcaklıktaki sudan daha yoğun olduğundan, göllerde ve diğer su kütlelerinde daha yoğun su daha az yoğun suyun altına batar. Donma noktasında en yoğun su olsaydı, kışın göllerin yüzeyindeki çok soğuk su batardı, göl aşağıdan yukarıya donabilirdi. Ve su bu kadar iyi bir yalıtkan olduğundan (ısı kapasitesi nedeniyle), bazı donmuş göller yazın tamamen çözülmeyebilir.
Su yoğunluğunun gerçek dünyadaki açıklaması aslında daha karmaşıktır, çünkü suyun yoğunluğu da içinde çözünen malzeme miktarına göre değişir. Doğadaki su, mineraller, gazlar, tuzlar ve hatta bazıları çözünmüş olan pestisitler ve bakteriler içerir. Bir galon suda daha fazla malzeme çözüldükçe, o galon daha ağır ve daha yoğun olacaktır – okyanus suyu saf sudan daha yoğundur.
Yoğunluk Ölçümü
Bir sıvının yoğunluğunu ölçen alet hidrometre olarak adlandırılır. Bilimsel ölçüm cihazlarının en basitlerinden biridir ve hatta plastik pipetlerden kendiniz de yapabilirsiniz (aşağıdaki bağlantılara bakın). Daha sıklıkla camdan yapılır ve termometreye çok benzer. Silindirik bir gövde ve altta dik olarak yüzmesini sağlayan ağırlıklı bir ampulden oluşur. Hidrometre, hidrometre serbestçe yüzene kadar ölçülecek sıvıya yavaşça indirilir. Cihazın üzerinde kazınmış veya işaretlenmiş çizgiler vardır, böylece kullanıcı hidrometrenin ne kadar yüksek veya alçakta yüzdüğünü görebilir. Daha az yoğun sıvılarda hidrometre daha düşük yüzer, daha yoğun sıvılarda ise daha yüksek yüzer. Su, diğer sıvıların ölçüldüğü “standart” olduğundan, su işareti muhtemelen “1.000” olarak etiketlenmiştir; dolayısıyla, yaklaşık 4 ° C’deki suyun özgül ağırlığı 1.000’dir.
Hidrometrelerin birçok kullanımı vardır, en azından okullardaki fen dersleri için suyun tuzluluğunu ölçmek değildir. Ayrıca süt endüstrisinde sütün yağ içeriği hakkında tahminler almak için de kullanılırlar, çünkü daha yüksek yağ içeriğine sahip süt, düşük yağlı sütten daha az yoğun olacaktır. Hidrometreler genellikle evde bira ve şarap yapan kişiler tarafından kullanılır, çünkü sıvıda ne kadar şeker bulunduğunu gösterir ve bira üreticisinin fermantasyon sürecinin ne kadar ilerlediğini bilmesini sağlar.