Щільність речовин: залізо та мідь
Щільність є фізичною величиною, що характеризує масу речовини, що міститься в одиниці її об’єму. Вимірюється в кілограмах на кубічний метр (кг/м³). Чим більша щільність речовини, тим важчим вона буде за однакової форми та об’єму.
Щільність заліза та міді, двох поширених металів, відрізняється. Щільність заліза становить 7 874 кг/м³, тоді як щільність міді становить 8 960 кг/м³. Це означає, що при однакових розмірах та формі предмет з міді буде важчим, ніж предмет із заліза.
Різниця в щільності між залізом і міддю обумовлена їхньою атомною структурою та масою атомів. Атоми заліза мають атомну масу 55,85, а атоми міді – 63,55. Ця різниця в масі атомів призводить до різної щільності.
Щільність металів також залежить від температури. При нагріванні металів їхні атоми розширюються, зменшуючи щільність. Однак за кімнатної температури, залізо все ще має нижчу щільність, ніж мідь.
Знання щільності металів має важливе практичне значення. Наприклад, вона використовується для оцінки ваги та розміру металевих конструкцій, а також для визначення чистоти металів.
Нижче наведено таблицю, що порівнює щільність заліза та міді:
| Метал | Щільність (кг/м³) |
|—|—|
| Залізо | 7 874 |
| Мідь | 8 960 |
Отже, мідь важча за залізо завдяки своїй більшій щільності, що зумовлена її атомною структурою та масою атомів.
Запитання 1: Що важче залізо чи мідь?
Відповідь: Мідь важча за залізо. Густина міді становить 8,96 г/см³, а густина заліза становить 7,87 г/см³. Це означає, що для однакового об'єму мідь буде мати більшу масу, ніж залізо.
Запитання 2: Чому мідь важча за залізо?
Відповідь: Густина речовини визначається кількістю атомів, упакованих в одиниці об'єму. Атоми міді мають більшу атомну масу (63,55 а. о. м.), ніж атоми заліза (55,85 а. о. м.). Тому, коли атоми упаковані в однаковий об'єм, мідь містить більше маси, що призводить до її більшої густини.
Запитання 3: Які інші елементи важчі за залізо, але легші за мідь?
Відповідь: До елементів, які важчі за залізо, але легші за мідь, належать нікель (густина 8,91 г/см³), кобальт (густина 8,90 г/см³) і цинк (густина 7,13 г/см³).
Запитання 4: Чи впливає температура на відносну вагу заліза та міді?
Відповідь: Так, температура впливає на відносну вагу заліза та міді. Зі збільшенням температури об'єм як заліза, так і міді збільшується, що призводить до зменшення густини. Однак зміна густини більш виражена для заліза, ніж для міді. Це означає, що зі збільшенням температури різниця у вазі між залізом і міддю зменшується.
Запитання 5: Як можна використовувати відмінності у вазі заліза та міді в реальних застосуваннях?
Відповідь: Відмінності у вазі заліза та міді використовуються в різних застосуваннях. Наприклад, через більшу вагу мідь часто використовується для виготовлення електропровідних жил в кабелях і проводах. Залізо, навпаки, використовується в конструкціях, де важлива міцність, а не низька вага.