Яйцо тонет в пресной воде, но плавает в солёной. Объясните почему. Пронаблюдайте это сами на опыте.
Плотность пресной воды 1000 кг/ $м^{3}$. Плотность солёной воды 1030 кг/ $м^{3}$. Выталкивающая сила равна $F_{А} = gρ_{ж}V_{т}$. В солёной воде выталкивающая сила больше, поэтому яйцо плавает.
Для объяснения данной ситуации необходимо рассмотреть понятие плотности вещества, закон Архимеда и влияние солёности воды на её свойства.
Плотность вещества
Плотность — это физическая величина, которая определяется как масса вещества, заключённая в единице его объёма. Формула плотности:
$$
\rho = \frac{m}{V},
$$
где $\rho$ — плотность вещества, $m$ — масса, $V$ — объём.
Плотность играет ключевую роль в поведении тел в жидкости. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело всплывает. Если плотности равны, то тело находится в состоянии нейтральной плавучести.
Закон Архимеда
При погружении тела в жидкость на него действует сила, называемая архимедовой. Она направлена вверх и равна весу жидкости, вытесненной телом.
Формула для силы Архимеда:
$$
F_{\text{Арх}} = \rho_{\text{ж}} \cdot g \cdot V_{\text{т}},
$$
где $\rho_{\text{ж}}$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения ($9.8 \, \text{м/с}^2$), $V_{\text{т}}$ — объём вытесненной жидкости (равный объёму погруженной части тела).
Если сила Архимеда больше веса тела, то тело всплывает. Если сила Архимеда меньше веса тела, то тело тонет.
Сравнение плотностей яйца и пресной воды
Обычное куриное яйцо имеет плотность, чуть превышающую плотность пресной воды (плотность пресной воды — $1 \, \text{г/см}^3$ или $1000 \, \text{кг/м}^3$). Это связано с тем, что масса яйца на единицу объёма больше массы пресной воды на единицу объёма.
Поэтому в пресной воде вес яйца превышает силу Архимеда, и яйцо тонет.
Влияние соли на плотность воды
Добавление соли в воду увеличивает плотность воды. Это происходит потому, что соль (твердое вещество) диссоциирует в воде на ионы, которые увеличивают массу воды без значительного изменения её объёма.
Плотность солёной воды становится больше плотности яйца. Тогда вес яйца становится меньше силы Архимеда, и яйцо начинает плавать на поверхности или находиться в состоянии нейтральной плавучести.
Опыт подтверждает теорию
Если поместить яйцо в пресную воду, оно утонет, так как его плотность больше плотности воды. Если постепенно добавлять соль в воду и перемешивать, плотность воды увеличится. В определённый момент она превысит плотность яйца, и яйцо начнёт всплывать. Этот эффект связан с изменением соотношения плотностей, а также с действием силы Архимеда.
Таким образом, явление плавания яйца в солёной воде объясняется изменением плотности жидкости, что приводит к увеличению силы Архимеда до значения, превышающего вес яйца.
Пожауйста, оцените решение