Трендлист

Если бы вы могли купить или собрать куб из песка размером один метр на каждый катет, сколько он будет весить?

Пожалуй, нет более распространённого материала в природе чем вода — ведь без неё не было бы жизни! А если уж мы говорим о воде… Что может оказаться ближе к ней по своему составу? Правильно: песок! Вы можете найти его практически везде. Песчаные пляжи покрывают сотни километров берегов океанов мира; песчинки составляют поверхность Марса; даже метеориты состоят из силикатов (как и обычный песок).

Но что такое «песок» на самом деле? Это просто мелкие частицы минералов, обычно кварца или полевых шпатов. В общем случае это означает, что гранулы имеют размер между 2 миллиметрами и примерно 74 микронами. Так как размеры варьируются, то есть разные виды песка. Например, очень крупный песок называется щебенью, а мельчайший – пылью. Во время транспортировки частиц они могут изменяться под воздействием различных сил природы, таких как ветер, течение воды и химические реакции. Вот почему кажется странным упоминать здесь цвет песка. Он может быть белым, чёрным, красным, жёлтым, розовым и множеством других цветов! Как правило, эти цвета обусловлены примесями металлов в составе песка.

Какого размера должен быть куб песка, чтобы объём составлял 1 кубометр?

Сначала нам нужно узнать длину стороны такого идеального прямоугольника. Мы знаем формулу объема куба V = a³, где V — это объем фигуры, a — длина ее стороны. У нас уже известен объем — 1 м³ — значит сторону можно вычислить так:

• a = √[3]V = √[3]1 = 1 м.
• Так что сторона нашего кубика имеет правильные значения, и теперь у нас есть все данные для расчета веса этого самого кубика. Для того же расчёта понадобится знать плотность вещества. Плотность представляет собой отношение массы объекта к занимаемому им пространству. Формула выглядит вот так: ρ = m / V. Однако тут масса неизвестна, поэтому придется использовать обратную версию этой формулы, выражая массу через известную плотность и объем:
• m = ρ × V.
• Теперь осталось только определить значение плотности для данного нам вида песка. Речная формация состоит преимущественно из кристаллического диоксида кремния, который является одним из самых распространенных элементов во Вселенной. Средняя плотность кремнезема составляет 2,2 г/см³. Кроме того, средний диаметр зерен песка колеблется около 0,8 мм, что равно 0,8 см. Таким образом, плотностью одного зернышка следует считать 0,95 г/см³ . Теперь можем рассчитать массовое соотношение всей нашей коллекции крупинок.
• Поскольку в одном литре находится 1 кг жидкости, следовательно, в килограмме твердого тела содержится значительно большее количество молекул, которое зависит от их среднего размера. И хотя теоретически нельзя точно сказать, какое именно число атомов входит в одну часть какого-либо конкретного элемента, но можно вывести довольно близкое приблизительное значение. Рассчитывается оно следующим образом:
• n ≈ M * N_A ,
• где n — атомная концентрация вещества (количество атомов), M — молярная масса элемента, N_А — постоянство Авогадро (примерно 6⋅10²³)
• Рассмотрим наш случай, когда речь идет об углероде в виде алмазов. Его атомная масса равна 12·u, u=1,6×10−27 кг\моль(постоянное число, равное одной двенадцатой массы одного атома ¹²C)=12*1,6x10⁻²⁷ кг. Поскольку элемент представлен в форме кристалла, за него берутся самые крупные образцы, которые содержат огромное количество атомов. Такие объекты легко обнаружить на поверхности планет Солнечной системы благодаря высокой отразительности. Кристалл содержит 24 атома, то есть его концентрацией следует считать:
• N≈MNA=12*(1,6×10⁻²)⁴×10^(23)=5,75⋅10¹⁹atoms per cm³.
• Таким образом, объем любого другого подобного образования равен результату умножения числа