Question

В стакане плавает кусочек льда, в который вмерз металлический шарик. Изменится ли уровень воды в стакане после того, как лед растает?

Answer 1

Уровень воды станет ниже, но совершенно не по той причине, какую указал DJ Aux. Если бы монеты не было, то при таянии льда уровень воды остался прежним, а DJ Aux думает, что уровень опустился бы и в этом случае.  

 

Подробнее.  

 

Плавающий предмет всегда вытесняет ровно столько воды, сколько весит сам.  

 

Рассмотрим сначала случай с куском льда без монеты. Кусок льда вытесняет столько воды, сколько весит сам. Растаяв, он превратится в столько воды, сколько он весил. Поэтому эта вода в точности заполнит то место, где из-за льда воды не было. Так что общий уровень воды останется каким был.  

 

А теперь случай с монетой. Лед с монетой вытесняет столько воды, сколько весит система "лед + монета". То есть монета вытесняет столько воды, сколько она весит. Когда лед растает, монета утонет. Ее плотность больше плотности воды, поэтому сама по себе (без поддержки льда) она не может вытеснить столько воды, сколько весит сама (потому и тонет) . Таким образом, в результате таяния льда возникшая вода скомпенсирует исчезнувший лед (смотри выше) , но монета станет вытеснять меньше воды, чем раньше. Так что уровень воды понизится.

Answer 2

Уровень воды в стакане не изменится после того, как лед растает, при условии, что шарик остается целым и не тает. Это связано с тем, что объем воды, который занимал лед до его таяния, равен объему воды после его таяния.

Лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, поэтому когда лед тает, он превращается в ту же самую массу воды, которую он занимал в твердом состоянии. Этот процесс называется изменением агрегатного состояния вещества.

Когда лед тает, вода заполняет все пространство, которое ранее занимал лед, включая и пространство вокруг металлического шарика. При этом объем воды в стакане остается неизменным, и уровень воды остается на прежнем уровне.

Однако стоит учесть, что если металлический шарик тоже тает вместе с льдом, то после его таяния уровень воды в стакане немного повысится, так как объем жидкого металла будет добавлен к объему жидкой воды.