30 december 2020

Wat drijft beter, warm of koud water?

Polly Translate
Voiced by Amazon Polly

Waar drijft een schip beter in, in warm of in koud ?
Ligt dit aan de beweging van de moleculen?


Hallo Wendy, onze goede oude bekende in inmiddels lang overleden (212 voor C.) Griekse wiskundige Archimedes heeft hier al eens een wet voor gemaakt. Deze staat bekend als -je raadt het al-: De wet van Archimedes. En deze wet luidt alsvolgt: Een lichaam dat geheel of gedeeltelijk wordt ondergedompeld in een vloeistof, ondervindt een opwaartse kracht die gelijk is aan het van de verplaatste vloeistof. Wat houdt dit nu in.                                       Lees verder……


Op vrachtschepen kom je op de zijkant het bovenstaande symbool altijd tegen. Dit is het zogenaamde Plimsoll merk, en deze geeft aan tot hoever het schip maximaal geladen mag worden. Dit Plimsoll merk is in 1876 ingevoerd in Engeland door M.P. Samuel Plimsoll om te voorkomen dat schepen te zwaar beladen werden. Aan de linkerkant staan de strepen voor zoetwater en aan de rechterkant de strepen voor water. De betekenis staat hieronder. Aan weerszijden van het rondje staan vaak nog letters, die de afkorting zijn van de verzekeringsmaatschappij. De grootste en meest bekende zijn L R [Lloyds Register] en B V [Bureau Veritas]


Tropic Fresh water
Fresh water
Tropic
Summer
Winter
Winter North Atlantic


Wat gebeurt er nu als je een schip belaad tot aan zijn merk (hier komt ook de uitdrukking: aan zijn merk liggen vandaan).  Als je het schip gaat beladen in een haven in b.v. Siberie, dan mag je tot het WNA streepje gaan. Vaar je nu met dezelfde boot naar Amsterdam (zoetwater), dan zie je dat dezelde boot tot het streepje van F gekomen is. Hij ligt dus veel dieper in het water. Dit komt omdat zout (koud)water zwaarder is dan zoetwater. Immers zout water is gewoon zoetwater waarin zout opgelost is. Een gewone liter zoetwater weegt 1 kilogram. Los je daar 32 gram zout in op, dan weegt dezelfde liter 1,032 kg. In de dode zee (is trouwens een meer) is ongeveer 10 x zoveel zout opgelost, en daar weegt een liter zoutwater dus 1,320 kilogram.


Nu komt Archimedes: Hij zegt dus dat de opwaartse kracht dus gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Voor drijvende voorwerpen geldt dan dat het gewicht van het voorwerp gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Bijvoorbeeld: Als jij 50 kg weegt, dan is de inhoud van je lichaam ongeveer 50 liter (de soortelijke van een mens is ongeveer 1 kg/liter). In een zwembad gevuld met zoetwater blijf je dus net drijven: immers de opwaatse kracht = 50 kg, omdat je 50 liter water verplaatst en dat is gelijk aan je gewicht.


Nu laat je het zwembad vollopen met dode zee water. Per liter water die je nu verplaatst is de opwaatse kracht 1,3 kg. Als je nu dus 50 / 1,3 = 38,5 liter verplaatst hebt, is de opwaatse kracht al 50 kg. Van het totale volume van je lichaam zit nu dus 38,5 liter (77%) in het water en 11,5 liter (23%) boven water. Zou je het zwembad vullen met kwik wat een soortelijke massa heeft van 13,6 kg/liter, dan hoeft je dus maar 50/13,6 = 3,7 liter kwik te verplaatsen om een opwaatse kracht te krijgen van 50 kg (3,7 * 13,7 = 50). Hoe zwaarder dus de vloeisof hoe groter de opwaatse kracht.


Na deze baden laat je het zwemabd vollopen met b.v. olijfolie wat een soortelijke massa heeft van ongeveer 0,8 kg/ liter. De opwaatse kracht wordt dan 50 liter (inhoud van je lichaam) * 0,8 (soort. massa) = 40 kg. Aangezien je 50 kg weegt en de opwaartse kracht maar 40 kg is, blijft er dus een neerwaartse kracht van 50 – 40 = 10 kg over. Je verdrinkt dus !!!


Nu heeft water bij 4 graden Celsius de grootste dichtheid of soortelijke massa en wel precies 1,000 kg/liter. Bij 20 C is dit 0,99823 en bij 40 C is de soortelijke massa 0,99224 kg/l. De soortelijke massa neemt dus steeds verder af als de temperatuur toeneemt. Het is ook logisch want het water zet steeds verder uit, dus er past steeds mimder water in een liter. We hebben net in de voorbeelden gezien dat als de soortelijke massa van de vloeistof af neemt dat ook de opwaartse kracht afneemt en dat we dus steeds dieper in de vloeistof wegzinken.


In koud water drijft een schip dus beter dan in warm water. Aan het Plimsoll merk kun je dit dus ook zien. Als  in koud zeewater het schip beladen is tot het WNA streepje, en je legt hetzelfde schip daarna in in warm zeewater dan zakt hij dus tot het T streepje op het Plimsoll merk.


***arjen***


N.B. De soortelijke massa hoort volgens de SI eenheden (natuurlijk) uitgedrukt te worden in kg/ m?. Als je dus boven en onder het streepje vermenigvuldigd met 1000 heb je dus de s.m. zoals die in tabellen wordt weergegeven. B.v. water van 20 C weegt 0,99823 kg/l = 0,99823 * 1000/ 1000 liter = 998,23 kg/m?.