2. Kolik voda váží a kolik místa zabere?
Co je těžší? Kilo železa, nebo kilo peří? Už se nikdy nenechej nachytat. A jako bonus si upeč muffiny. Bude to jednoduché, i pokud se vám doma zrovna rozbily kuchyňské váhy!
Tak jak je to s tou hmotností a hustotou? Jazyk český je nejen hezký, ale taky ti napoví, co která fyzikální veličina znamená. Zkusme si to.
Hmotnost, nebo váha?
Váha? To je jasné, když chceš něco vážit, položíš to na váhu. Ta ukáže údaj – v gramech nebo kilogramech. Abys zněl vědecky, nauč se slovo hmotnost. Lépe zní: “hmotnost balíčku mouky je jeden kilogram” než “kilo mouky váží prostě kilo”. A aby to bylo kratší, použiješ zápis m = 1 kg (m je zkratka z anglického slova mass, hmotnost, kg je zkratka pro kilogram).
Někdy ale musíš vážit něco mnohem lehčího. V tom případě je kilogram příliš velká jednotka a používá se její díl – gram. 1 kg = 1000 g.
Otázka: Zkus si tipnout, kolik váží toto novorozené mládě veverky.
Odpověď
Správnou odpovědí je: 19 g.
Pokud jsi tipoval 10-15 gramů, tipoval jsi správně pro naši evropskou veverku obecnou. Abys měl srovnání, tak hmotnost malého kelímku jogurtu je 150 g. Dospělá veverka váží skoro dvakrát tolik, kolem tří set gramů. (Americká veverka popelavá je větší, až půlkilová, a její mládě váží kolem dvaceti gramů.)
„Vyměním jeden jogurt za deset veveřátek.
Zn.: Stejná hmotnost, více legrace.“
Objem je od slova objímat?
Možná. Nebo obklopit ze všech stran. Objem vyjadřuje velikost prostoru, který zabírá určité těleso. Tak třeba krychle o hraně jeden metr zaujímá objem jeden metr krychlový. Zapisujeme V = 1 m3 (anglické slovo pro objem je volume).
A protože jeden metr krychlový je velký objem, používají se jeho díly jako menší jednotky – například decimetr krychlový. Tento objem má krychle o hraně jeden decimetr (deset centimetrů). A–je významný tím, že do krychlové nádoby o hraně jeden decimetr lze přelít přesně jeden litr vody.
Konečně ta hustota!
S vodou se totiž hustota počítá nejlíp. Litr vody, tj. jeden decimetr krychlový, váží totiž jeden kilogram. A co jiné látky?
Otázka: Představ si, že máš krabici s litrem mléka nebo džusu (to je jedno, většinu obojího tvoří voda) a cihlu stejné velikosti. Co bude těžší?
Odpověď
Správnou odpovědí je: cihla má větší hmotnost.
Tohle bylo jednoduché. Teď těžší otázka.
Otázka: Chceš, aby krabice s litrem mléka a cihla měly stejnou hmotnost. Co musíš udělat?
Odpověď
Správnou odpovědí je: z cihly kus ulomit, aby měla menší objem, pak budou mít stejnou hmotnost.
Fyzikové si pro tyto úvahy vytvořili veličinu hustota, kterou zavedli jako hmotnost vydělenou objemem. Hustota tedy říká, kolik váží například každý jeden litr látky. Tím jsme se přesunuli od předmětu k látce – hustota vody je stejná, ať už ji určuješ pro nabranou skleničku vody nebo pro celou přehradu. To podivné písmenko pro označení hustoty je z řecké abecedy a jmenuje se “ró”.
Hustota látky
Hustotu ρ látky určujeme jako podíl hmotnosti m a objemu V tělesa z dané látky:
Jednotka je kg/m3, můžeš používat i kg/dm3 (kg/l) nebo g/cm3. Voda má hustotu 1000 kg/m3 = 1 kg/dm3 = 1 g/cm3.
Cukr je dobrým příkladem toho, proč určovat hustotu i v gramech na centimetr krychlový.
Jak je to tedy s hustotou různých látek?
Zjisti více: Dřevo
Dřevo je vůbec zajímavý materiál. Čerstvé má jinou hustotu než vyschlé – podívej se na tyto stránky, abys zjistil, kolik vody ztratí jednotlivé druhy dřeva při sušení. Mimochodem, co se dostává do dřeva místo vypařené vody?
„Objemová hmotnost? Někteří lidé slovo hustota prostě ne a ne vzít na vědomí…“
Hurá do kuchyně!
A udělej si něco dobrého. Nechceš-li při pečení vážit, použij hrníčkový recept. Třeba tenhle na muffiny:
1,5 hrnku hladké mouky,
0,5 hrnku cukru krupice,
0,5 hrnku oleje,
0,5 hrnku mléka,
1 hrnek jablek nakrájených na malé kostičky,
1 vejce,
0,5 balíčku prášku do pečiva
špetka soli.
Troubu rozehřej na 180°C, plech na muffiny lehce vymaž olejem. Suroviny smíchej, naplň plech (těsto nebude dosahovat až po okraj, ale to nevadí, při pečení nabude) a vlož přibližně na dvacet minut do trouby. Kontroluj čichem, zrakem, případně špejlí – pokud se na ni těsto nepřilepí, je hotovo.
Pokud jsi četl recept pozorně, chybí ti v něm důležitá informace – jaký je objem toho hrnku. Kuchařské recepty počítají se čtvrtlitrovým hrnkem (nebo odměrkou na 0,25 litru, což je totéž – taky připomínáme, že je to objem 0,25 dm3). Protože jsi ale fyzik, zkus ještě jednu věc – určit hustotu všech přísad měřených na hrnky. Vezmi si k ruce kuchyňské váhy, kalkulačku a pomocníka (takového, co ti pomůže s počítáním i pečením) a dej se do práce. (Poznámka: jak velmi brzo objevíš sám, při výpočtu hustoty stačí hmotnost v kilogramech pro jeden hrnek vynásobit čtyřmi a–pro půlhrnek osmi. Tak do toho!)
„Pokud se ti špatně počítá s polovinami hrnku, vezmi dvojnásobné množství surovin. Budeš mít taky dvakrát tolik muffinů – a to se vyplatí!“
Zjisti více: Jak si poradit v kuchyni bez vah?
Měřit na lžičky, lžíce, hrnky a ořechy. Přečti si tento článek!
Takže dopočítáno? Za tu práci si zasloužíš odměnu. Přejeme dobrou chuť!
Je to hustý! Hustota kontra viskozita
Tak a konečně jsme u toho, co je hustý. Co třeba med? Teče pomalu.
Anebo voda v Mrtvém moři? Podívej se na následující fotografii. Ten pán si klidně leží na zádech napůl vynořený z vody a čte si noviny!
Med i extrémně slaná voda v Mrtvém moři mají mnohem vyšší hustotu než běžná voda. Ale hustota je pro fyzika veličina, která udává, kolik váží jeden decimetr krychlový anebo jaký objem má jeden kilogram látky. To, jak kapalina teče, jestli se k něčemu lepí anebo jak se v ní předměty snadno, či hůře pohybují, udává veličina zvaná viskozita. O té ale někdy příště.