密度是物质的质量与体积的比值,表示物质单位体积时的质量,在这个问题中,我们需要比较盐水和纯水的密度。
我们需要知道盐是由什么组成的,盐是由氯化钠(NaCl)分子构成的,它在水中溶解时会分解成正离子(Na+)和负离子(Cl-),当盐溶解在水中时,它会使水分子之间的间距变大,从而使水的总体积增加,盐水的密度会比纯水的密度大。
我们可以通过计算盐水和纯水的质量密度来比较它们的密度大小,质量密度是指单位体积内物质的质量,可以用公式ρ = m/V来计算,表示质量密度,m表示物质的质量,V表示物质的体积。
对于纯水,它的化学式是H2O,即一个氧原子和两个氢原子组成一个氧键,由于水分子之间的相互作用力较小,所以纯水在常温下的密度约为1克/立方厘米(g/cm3),这意味着每立方厘米的水质量约为1克。
对于盐水,由于盐分子会溶解在水中并分解成正负离子,所以它的密度会略高于纯水,由于我们通常使用的盐都是以固体形式出售的,所以我们需要将盐的质量转换为溶液的质量,假设我们使用的食盐量为x克,那么盐水的质量为(1+x)克 / 1000克/升(因为1千克=1000克),即(1+x)/10克/升,由于食盐在水中完全溶解,所以盐水的体积与纯水相同,盐水的质量密度为:
ρ_saltwater = ((1+x)/10克) / (1升)2 = ((1+x)/10克) / L2
现在我们可以比较盐水和纯水的质量密度了:
ρ_saltwater > ρ_purewater
((1+x)/10克) / L2 > (1克/L)2
((1+x)/10克) > 1克/L
(1+x) > 10克
x > 9克
当我们向水中加入9克或更多的食盐时,盐水的密度就会大于纯水的密度。