Как найти плотность жидкости физика 7 класс

Плотность однородных тел

Определение 2

Плотностью однородных тел называют отношение массы тела к его объему.

В понятие плотности вещества вмещают определение плотности однородного и равномерно распределенного тела с неоднородной структурой, которое состоит из этого вещества. Это постоянная величина и для большего понимания информации формируют специальные таблицы, где собраны все распространенные вещества. Значения по каждому веществу разделены на три составляющие:

• плотность тела в твердом состоянии;
• плотность тела в жидком состоянии;
• плотность тела в газообразном состоянии.

Вода достаточно однородное вещество. Некоторые вещества не столь однородны, поэтому для них определяют среднюю плотность тела. Для выведения этого значения необходимо знать результат ρ вещества по каждому компоненту в отдельности. Сыпучие и пористые тела обладают истинной плотностью. Она определяется без учета пустот в своей структуре. Удельную плотность можно рассчитать путём деления массы вещества на весь занимаемый им объём.

Подобные величины связаны между собой коэффициентом пористости. Он представляет собой отношение объёма пустот к общему объёму тела, которое в данный момент исследуется.

Плотность веществ зависит от многих дополнительных факторов. Ряд из них одновременно повышают для одних веществ эту величину, а для остальных — понижают. При низкой температуре происходит увеличение плотности вещества. Некоторые вещества способны реагировать на изменение температурного режима по-разному. В этом случае принято говорить, что плотность при определённом температурном диапазоне ведёт себя аномальным образом. К таким веществам часто относят бронзу, воду, чугун и некоторые другие сплавы. Плотность воды имеет наибольший показатель при 4 градусах по Цельсию. При дальнейшем нагреве или охлаждении этот показатель также существенно может изменяться.

Метаморфозы с плотностью воды происходят при переходе из одного агрегатного состояния в другое. Показатель ρ меняет в этих случаях свои значения скачкообразным образом. Он поступательно увеличивается при переходе в жидкость из газообразного состояния, а также в момент кристаллизации жидкости.

Существует, и немало, исключительных случаев. Например, кремний имеет при затвердевании небольшие значения по плотности.

Физические свойства воды при температуре от 0 до 100°С

В таблице представлены следующие физические свойства воды: плотность воды ρ, удельная энтальпия h, удельная теплоемкость Cp, теплопроводность воды λ, температуропроводность воды а, вязкость динамическая μ, вязкость кинематическая ν, коэффициент объемного теплового расширения β, коэффициент поверхностного натяжения σ, число Прандтля Pr. Физические свойства воды приведены в таблице при нормальном атмосферном давлении в интервале от 0 до 100°С.

Физические свойства воды существенно зависят от ее температуры. Наиболее сильно эта зависимость выражена у таких свойств, как удельная энтальпия и динамическая вязкость. При нагревании значение энтальпии воды значительно увеличивается, а вязкость существенно снижается. Другие физические свойства воды, например, коэффициент поверхностного натяжения, число Прандтля и плотность уменьшаются при росте ее температуры. К примеру, плотность воды при нормальных условиях (20°С) имеет значение 998,2 кг/м3, а при температуре кипения снижается до 958,4 кг/м3.

Такое свойство воды, как теплопроводность (или правильнее — коэффициент теплопроводности) при нагревании имеет тенденцию к увеличению. Теплопроводность воды при температуре кипения 100°С достигает значения 0,683 Вт/(м·град). Температуропроводность H2O также увеличивается при росте ее температуры.

Следует отметить нелинейное поведение кривой зависимости удельной теплоемкости этой жидкости от температуры. Ее значение снижается в интервале от 0 до 40°С, затем происходит постепенный рост теплоемкости до величины 4220 Дж/(кг·град) при 100°С. Физические свойства воды при атмосферном давлении — таблица

t, °С →	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
ρ, кг/м3	999,8	999,7	998,2	995,7	992,2	988	983,2	977,8	971,8	965,3	958,4
h, кДж/кг	42,04	83,91	125,7	167,5	209,3	251,1	293	335	377	419,1
Cp, Дж/(кг·град)	4217	4191	4183	4174	4174	4181	4182	4187	4195	4208	4220
λ, Вт/(м·град)	0,569	0,574	0,599	0,618	0,635	0,648	0,659	0,668	0,674	0,68	0,683
a·108, м2/с	13,2	13,7	14,3	14,9	15,3	15,7	16	16,3	16,6	16,8	16,9
μ·106, Па·с	1788	1306	1004	801,5	653,3	549,4	469,9	406,1	355,1	314,9	282,5
ν·106, м2/с	1,789	1,306	1,006	0,805	0,659	0,556	0,478	0,415	0,365	0,326	0,295
β·104, град-1	-0,63	0,7	1,82	3,21	3,87	4,49	5,11	5,7	6,32	6,95	7,52
σ·104, Н/м	756,4	741,6	726,9	712,2	696,5	676,9	662,2	643,5	625,9	607,2	588,6
Pr	13,5	9,52	7,02	5,42	4,31	3,54	2,93	2,55	2,21	1,95	1,75

Примечание: Температуропроводность в таблице дана в степени 108 , вязкость в степени 106 и т. д. для других свойств. Размерность физических свойств воды выражена в единицах .

Показатели размещения населения

Комплексное изучение состояния и развития экономики страны и ее регионов (воспроизводства основных фондов, инвестиционной активности, динамики национального богатства, характеристика рынка труда, темпов экономического роста, темпов роста производительности труда, индексов цен и уровня инфляции, дефицита (профицита) государственно- го бюджета, уровня государственного долга и др.).

3. Комплексное изучение состояния и развития социальной сферы стра- ны и ее регионов (естественного движения населения, младенческой смертности, ожидаемой средней продолжительности жизни, доходов и по- требления домашних хозяйств, индексов номинальной и реальной заработ- ной платы, индексов реальных располагаемых денежных доходов, соци- ального расслоения общества, динамики уровня бедности и др.). 4. Анализ макроэкономических пропорций (например, между произ- водством и потреблением, накоплением и потреблением, ростом произво- дительности труда и ростом средней заработной платы и др.).

Факторы, влияющие на точность измерений плотности жидкости в u образном сосуде при наличии двух несмешивающихся жидкостей

1. Выбор метода измерения. Разные методы измерения могут давать разные результаты, поэтому необходимо правильно выбрать метод, который будет наиболее точным для данной ситуации.
2. Температура. Температура окружающей среды и жидкостей может влиять на их плотность. Поэтому необходимо контролировать и учитывать температурный фактор при измерении плотности.
3. Статическое давление. Разница в давлении между двумя несмешивающимися жидкостями может влиять на точность измерений плотности. Давление должно быть одинаковым в обоих отсеках сосуда, чтобы измерения были точными.
4. Концентрация. Если в одной из жидкостей присутствуют растворенные вещества или частицы, то это может влиять на точность измерения плотности. В таких случаях необходимо контролировать концентрацию примесей и учитывать ее при измерении.
5. Форма сосуда. Форма u образного сосуда может также влиять на точность измерений. Если форма сосуда не симметрична, то это может привести к ошибкам измерения плотности. Поэтому необходимо выбрать сосуд с подходящей формой для получения точных результатов.ли>
6. Состояние поверхности. Состояние поверхности сосуда и жидкостей может влиять на точность измерений. Например, наличие пузырьков на поверхности жидкости может привести к ошибкам измерения плотности. Поэтому необходимо обеспечить гладкую и чистую поверхность для точных измерений.

Учитывая данные факторы, можно достичь более точных измерений плотности жидкости в u образном сосуде при наличии двух несмешивающихся жидкостей.

Примечания и ссылки

1. Жак Либоид , Руководство по единицам измерения: Памятник студенту , Брюссель / Париж, Университет Де Бёк ,1999 г., 150  с. , стр.  59
2. Эли Леви, Физический словарь , PUF , Париж, 1988, стр.  217
3. Международное бюро мер и весов , Международная система единиц (СИ) , Севр, BIPM,2019 г., 9- е  изд. , 216  с. , гл.  2.3.4 («Производные единицы — Таблица 5»), стр.  27.
4. ↑ и Мартин Хайниш, Механические резонаторы для измерения вязкости и плотности жидкости , 2015 г., доступно на сайте theses.fr.
5. ↑ и
6. .
7. Ж.-Л. Фанчон, Руководство по механике — Промышленные науки и технологии , Натан ,2001 г.( ISBN  2-09-178965-8 ) , стр.  538
8. , на OTUA
9. (in) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , CRC Press,2009 г., 90- е  изд. , 2804  с. , Твердый переплет ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
10. Значения при атмосферном давлении в соответствии с международным уравнением состояния морской воды 1980 г .: Жерар Копен-Монтегю , Физические свойства морской воды , Технические методы ,2002 г. , стр.  8-9
11. Речь идет о пенополистироле в его первоначальном, компактном виде. Но этот полимер может быть в различных формах с более низкой плотностью, включая, среди прочего, белую расширенную форму, которая является наиболее известной широкой публике, что может быть источником путаницы.
12. (in) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , CRC Press ,2009 г., 90- е  изд. , 2,804  с. , твердая обложка ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )

Как определить плотность жидкости

Математический расчет плотности жидкого вещества выглядит как частное от деления взятой массы на тот объем, который оно занимает.

\(\rho=m\div V\)

Где m — масса жидкости, V — ее объем.

Единицей измерения плотности является кг/м3 (для системы СИ). Обозначение в системе CUC — г/см3.

Жидкость, представляющая собой смесь двух и более компонентов, имеет значение плотности, определяемой по формуле:

\(\rho=(\rho1\times V1+\rho2V2)\div(V1+V2)\)

Существует деление жидкостей на:

1. Идеальные — имеются ввиду абсолютно подвижные жидкие вещества, на которых не действуют посторонние силы. Они неизменны в своем объеме. Таких жидкостей практически не бывает.
2. Реальные — могут сжиматься, сопротивляться давлению, т.е. реагировать на посторонние силы.

Реальные, в свою очередь, подразделяются на:

1. Ньютоновские — для них характерно послойное движение (сдвигание), скорость которого пропорциональна напряжению. Когда регистрируется абсолютный покой, напряжение равно нулю. К ньютоновским жидкостям относятся вода, масло, керосин, бензин и др.
2. Бингамовские — жидкости, имеющие начальный предел текучести, ниже которого они не текут и имеют свойства твёрдого тела.

Упражнения

Упражнение №1

Плотность редкого металла осмия равна $22 space 600 frac{кг}{м^3}$. Что это означает?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

Значение плотности показывает нам, какое количество вещества (его масса) будет находиться в объеме $1 space м^3$. Итак, это означает, что масса осмия объемом $1 space м^3$ будет равна $22 space 600 space кг$ или $22.6 space т$.

Упражнение №2

Пользуясь таблицами плотностей (таблицы 1, 2), определите, плотность какого вещества больше: цинка или серебра; бетона или мрамора; бензина или спирта.

Показать ответ

Скрыть

Плотность цинка составляет $7100 frac{кг}{м^3}$, а серебра — $10 space 500 frac{кг}{м^3}$. Получается, что плотность серебра больше плотности цинка.

Плотность бетона составляет $2300 frac{кг}{м^3}$, а мрамора — $2700 frac{кг}{м^3}$. Получается, что плотность мрамора больше плотности бетона.

Плотность бензина составляет $710 frac{кг}{м^3}$, а спирта — $800 frac{кг}{м^3}$. Получается, что плотность спирта больше плотности бензина.

Упражнение №3

Три кубика — из мрамора, льда и латуни — имеют одинаковый объем. Какой из них имеет большую массу, а какой — меньшую?

Показать ответ

Скрыть

Выразим массу из формулы плотности:$rho = frac{m}{V}$,$m = rho V$.

Объем кубиков у нас одинаковый. Значит, чем больше плотность вещества, из которого изготовлен кубик, тем больше его масса.

Плотность мрамора составляет $2700 frac{кг}{м^3}$, льда — $900 frac{кг}{м^3}$, а латуни — $8500 frac{кг}{м^3}$. У латуни наибольшая плотность, а у льда — наименьшая. Значит, кубик из латуни будет иметь наибольшую массу, а из льда — наименьшую.

Упражнение №4

Самое легкое дерево — бальза. Масса древесины этого дерева равна $12 space г$ при объеме в $100 space см^3$. Определите плотность древесины в $frac{г}{см^3}$ и $frac{кг}{м^3}$.

Дано:$m = 12 space г$$V = 100 space см^3$

$rho — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мы не стали переводить единицы измерения в СИ. Сначала мы рассчитаем плотность этой древесины в $frac{г}{см^3}$, а затем переведем в $frac{кг}{м^3}$.

Рассчитаем плотность по известной нам формуле:$rho = frac{m}{V}$,$rho = frac{12 space г}{100 space см^3} = 0.12 frac{г}{см^3}$.

Теперь переведем полученное значение в $frac{кг}{м^3}$:$rho = 0.12 frac{г}{см^3} = 0.12 frac{0.001 space кг}{0.01^3 space м^3} = 0.12 frac{10^{-3} space кг}{10^{-6} space м^3} = 0.12 cdot 10^3 frac{кг}{м^3} = 120 frac{кг}{м^3}$.

Ответ: $rho = 0.12 frac{г}{см^3} = 120 frac{кг}{м^3}$.

Упражнение №5

Кусочек сахара имеет размеры: $а = 2.5 space см$, $b = 1 space см$, $с = 0.7 space см$ (рис. 53). Его масса равна $0.32 space г$. Определите плотность сахара. Проверьте полученный результат по таблице 1.

Дано:$а = 2.5 space см$$b = 1 space см$$с = 0.7 space см$$m = 0.32 space г$

$rho — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Решение:

Чтобы рассчитать плотность сахара, нужно знать его объем. Его мы можем вычислить перемножив друг на друга известные высоту, ширину и длину:$V = a cdot b cdot c$.

Подставим в формулу плотности и рассчитаем ее:$rho = frac{m}{V} = frac{m}{a cdot cdot b cdot c}$,$rho = frac{0.32 space г}{2.5 space см cdot 1 space см cdot 0.7 space см} = frac{0.32 space г}{1.75 space см^3} approx 0.18 frac{г}{см^3}$.

Полученный результат не совпадает с табличным ($rho = 1.6 frac{г}{см^3}$). Расчеты произведены верно, значит ошибка или в условии задачи, или мы наблюдаем очень необычный сахар.

Ответ: $rho approx 0.18 frac{г}{см^3}$.

Задание

В вашем распоряжении имеются весы с разновесами, измерительный цилиндр с водой и металлический шарик на нити. Предложите, как определить плотность шарика.

Взвесим шарик, мы узнаем его массу. Чтобы определить его объем, мы можем использовать измерительный цилиндр с водой. Для этого нужно опустить шарик в воду, и посмотреть, до какого уровня теперь поднялась воды. Разность этого объема и первоначального объема жидкости будет равна объему шарику.

Зная его массу и объем, мы сможем рассчитать его плотность по формуле: $rho = frac{m}{V}$.

Плотность жидкости обозначение единицы измерения формула

Для обозначения плотности обычно используется символ

Пло́тностьповерхностная плотность

Более точное определение плотности требует уточнение формулировки:

• Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
• Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества.
• Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю , или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Определение плотности жидкости ареометром

Плотность жидкости может быть приближенно (с точностью до 0,01) определена с помощью ареометра. Этот метод находит широкое практическое применение при определении относительной плотности серной, азотной и соляной кислот, этилового спирта и др. Достоинствами этого метода являются быстрота определения и возможность использования для анализа вязких жидкостей. К недостаткам метода, помимо невысокой точности, следует отнести необходимость использования относительно большого количества анализируемой жидкости.

Ареометр (рис. 5) представляет собой стеклянный тонкостенный цилиндрический сосуд, расширяющийся внизу и имеющий на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью, реже ртутью. В верхней части ареометра имеется шкала с делениями, соответствующими относительной плотности жидкости, и указанием температуры, при которой следует производить определение. Имеются ареометры для жидкостей легче и тяжелее воды, для серной кислоты, едких щелочей, а также ряд специальных ареометров для измерения плотности спирта (спиртометр), молока (лактометр) и др. Для повышения точности измерения промышленность выпускает наборы ареометров, шкалы которых охватывают определенный диапазон плотностей.

Рис. 5. Ареометр.

Как правило, градуировку ареометров производят при 20 С и относят к плотности воды при 4 С, поэтому показания шкалы дают величину d. Если в соответствии с указаниями стандарта температура анализируемой жидкости отличается от температуры, указанной на шкале ареометра, то следует внести поправку на разницу температур.

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20 С осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает

При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр.

Плотность растворов

Плотность раствора — это сумма массовых концентраций (парциальных плотностей) компонентов раствора:

ρзнак равно1V∑ямязнак равно∑яρя{\ displaystyle \ rho = {\ frac {1} {V}} \ sum _ {i} m_ {i} = \ sum _ {i} \ rho _ {i}}

или же :

m _i — масса компонента i в смеси,

V объем смеси,

ρязнак равномяV{\ Displaystyle \ rho _ {я} = м_ {я} / V}массовая концентрация i-го компонента в смеси.

Другое выражение:

ρзнак равно∑яρяVяV{\ displaystyle \ rho = \ sum _ {i} \ rho _ {i} ^ {0} {\ frac {V_ {i}} {V}}}.

Связь между молярной массой и молярным объемом

Плотность — это отношение молярной массы раствора к молярному объему раствора:

ρзнак равноMV~знак равно∑ИксяMя∑ИксяV¯я{\ displaystyle \ rho = {\ frac {M} {\ tilde {V}}} = {\ frac {\ sum x_ {i} M_ {i}} {\ sum x_ {i} {\ bar {V}} _ {i}}}}

Для решения с двумя компонентами мы можем написать:

ρзнак равноИкс1(M1-M2)+M2Икс1(V¯1-V¯2)+V¯2{\ displaystyle \ rho = {\ frac {x_ {1} (M_ {1} -M_ {2}) + M_ {2}} {x_ {1} ({\ bar {V}} _ {1} — { \ bar {V}} _ {2}) + {\ bar {V}} _ {2}}}}

Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!

Дата: 2008-12-08

Жидкость — непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколь угодно малых cил, но в отличие от газа мало изменяющая свою плотность при изменении давления.

В аэромеханике применяют термин «капельная жидкость» с целью под­черкнуть отличие жидкости от газа; газ в этих случаях называют «сжимае­мой жидкостью».

Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими (бингамовскими). В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя.

Основные свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость и др.

Плотность ρ – масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости

где m – масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС – г/см 3 , в системе МКГСС – кгс·с 2 /м 4 , а в системе СИ – кг/м 3 .

Удельный вес γ – вес жидкости в единице объема:

где G – вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС – дин/см 3 , в системе МКГСС – кгс/м 3 , а в системе СИ – Н/м 3 .

Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g – ускорение свободного падения.

Плотность и удельный вес некоторых технических жидкостей.

Жидкость	t, 0 С	ρ, кг/м 3 ; γ, кгc/м 3	γ, H/м 3	ρ, кгc&middotc 2 /м 4
Автол 10	20	920	9025	93,8
Алкоголь (безводный)	20	795	7799	81,0
Аммиак	-34	684	6710	69,7
Анилин	15	1004	9849	102
Ацетон	15	790	7750	80,5
Бензин	15	680 – 740	6671 – 7259	69,3 – 75,4
Битум	–	930 – 950	9123 – 9320	94,8 – 96,8
Вода дистиллированная	4	1000	9810	102
Вода морская	4	1020-1030	10006-10104	104-105
Глицирин (безводный)	15	1270	11772	129
Гудрон	15	930-950	9123-9320	94,8-96,8
Деготь каменно-угольный	15	1200	12459	122
Керосин	15	790 – 820	7750-8044	80,5 – 93,5
Мазут	15	890 – 940	8731 – 9221	90,7 – 95,8
Масло:
-вазелиновое	20	860 – 890	8437 – 8731	87,7 – 90,7
-индустриальное 12	20	876 – 891	8594 – 8741	89,3 – 90,8
-индустриальное 20	20	881 – 901	8643 – 8839	89,8 – 93,3
-индустриальное 30	20	886 – 916	8692 – 8986	90,3 – 93,4
-индустриальное 45 и 50	20	890 – 930	8731 – 9123	90,7 – 94,8
-индустриальное 45 и 50	20	890 – 930	8731 – 9123	90,7 – 94,8
-касторовое	20	960	9418	97,8
-машинное	20	898	8809	91,5
-трансформаторное	20	887 – 896	8701 – 8790	90,4 – 91,3
-турбинное 30 и 32	20	894 – 904	8770 – 8868	91,1 – 92,1
Молоко цельное	20	1029	10094	103
Нефть натуральная	15	700 – 900	6867 – 8829	71,4 – 91,7
Пиво	15	1040	10202	106
Ртуть	20	13546	132886	1381
Спирт метиловый	15	810	7946	82,6
Спирт этиловый	15-18	790	7750	80,5
Чугун расплавленный	17	1210	11870	123

Читать также: Лазер станок по дереву

Плотность воды и ртути при разных температурах.

Просмотров: 164260

Комментарии к этой статье!!

Комментарий добавил(а): mqsqt Дата: 2011-09-03

Комментарий добавил(а): Баштаг Дата: 2012-10-29

Комментарий добавил(а): Саня Дата: 2013-11-12

Комментарий добавил(а): Ир Дата: 2014-01-15

Комментарий добавил(а): ир Дата: 2014-04-28

Комментарий добавил(а): lelik Дата: 2014-10-20

Nicego ne ponyala

Комментарий добавил(а): sens Дата: 2014-10-23

Спасибо огромное за таблицу ж-тей. Очень пригодилась. ))))

Комментарий добавил(а): юрий Дата: 2014-12-30

Комментарий добавил(а): эдльд Дата: 2015-01-28

Комментарий добавил(а): Виталий Дата: 2018-05-14

Большое спасибо за материал

Добавить Ваш комментарий

ВИДЕОКУРС Ваша Первая Зеркалка

8 разделов по всем аспектам фотосъемки; 73 видеоурока; 6 часов 31 минута самых лучших материалов; 5,7 Гб материала на двухслойном DVD;

Плотность воды в зависимости от температуры

Принято считать, что плотность воды равна 1000 кг/м3, 1000 г/л или 1 г/мл, но часто ли мы задумываемся при какой температуре получены эти данные?

Максимальная плотность воды достигается при температуре 3,8…4,2°С. В этих условиях точное значение плотности воды составляет 999,972 кг/м3. Такая температурная зависимость плотности характерна только для воды. Другие распространенные жидкости не имеют максимума плотности на этой кривой — их плотность равномерно снижается по мере роста температуры.

Вода существует как отдельная жидкость в диапазоне температуры от 0 до максимальной 374,12°С — это ее критическая температура, при которой исчезает граница раздела между жидкостью и водяным паром. Значения плотность воды при этих температурах можно узнать в таблице ниже. Данные о плотности воды представлены в размерности кг/м3 и г/мл.

В таблице приведены значения плотности воды в кг/м3 и в г/мл (г/см3), допускается интерполяция данных. Например, плотность воды при температуре 25°С можно определить, как среднее значение от величин ее плотности при 24 и 26°С. Таким образом, при температуре 25°С вода имеет плотность 997,1 кг/м3 или 0,9971 г/мл.

Значения в таблице относятся к пресной или дистиллированной воде. Если рассматривать, например, морскую или соленую воду, то ее плотность будет выше — плотность морской воды равна 1030 кг/м3. Плотность соленой воды и водных растворов солей можно узнать в этой таблице. Плотность воды при различных температурах — таблица

t, °С	ρ, кг/м3	ρ, г/мл	t, °С	ρ, кг/м3	ρ, г/мл	t, °С	ρ, кг/м3	ρ, г/мл
999,8	0,9998	62	982,1	0,9821	200	864,7	0,8647
0,1	999,8	0,9998	64	981,1	0,9811	210	852,8	0,8528
2	999,9	0,9999	66	980	0,98	220	840,3	0,8403
4	1000	1	68	978,9	0,9789	230	827,3	0,8273
6	999,9	0,9999	70	977,8	0,9778	240	813,6	0,8136
8	999,9	0,9999	72	976,6	0,9766	250	799,2	0,7992
10	999,7	0,9997	74	975,4	0,9754	260	783,9	0,7839
12	999,5	0,9995	76	974,2	0,9742	270	767,8	0,7678
14	999,2	0,9992	78	973	0,973	280	750,5	0,7505
16	999	0,999	80	971,8	0,9718	290	732,1	0,7321
18	998,6	0,9986	82	970,5	0,9705	300	712,2	0,7122
20	998,2	0,9982	84	969,3	0,9693	305	701,7	0,7017
22	997,8	0,9978	86	967,8	0,9678	310	690,6	0,6906
24	997,3	0,9973	88	966,6	0,9666	315	679,1	0,6791
26	996,8	0,9968	90	965,3	0,9653	320	666,9	0,6669
28	996,2	0,9962	92	963,9	0,9639	325	654,1	0,6541
30	995,7	0,9957	94	962,6	0,9626	330	640,5	0,6405
32	995	0,995	96	961,2	0,9612	335	625,9	0,6259
34	994,4	0,9944	98	959,8	0,9598	340	610,1	0,6101
36	993,7	0,9937	100	958,4	0,9584	345	593,2	0,5932
38	993	0,993	105	954,5	0,9545	350	574,5	0,5745
40	992,2	0,9922	110	950,7	0,9507	355	553,3	0,5533
42	991,4	0,9914	115	946,8	0,9468	360	528,3	0,5283
44	990,6	0,9906	120	942,9	0,9429	362	516,6	0,5166
46	989,8	0,9898	125	938,8	0,9388	364	503,5	0,5035
48	988,9	0,9889	130	934,6	0,9346	366	488,5	0,4885
50	988	0,988	140	925,8	0,9258	368	470,6	0,4706
52	987,1	0,9871	150	916,8	0,9168	370	448,4	0,4484
54	986,2	0,9862	160	907,3	0,9073	371	435,2	0,4352
56	985,2	0,9852	170	897,3	0,8973	372	418,1	0,4181
58	984,2	0,9842	180	886,9	0,8869	373	396,2	0,3962
60	983,2	0,9832	190	876	0,876	374,12	317,8	0,3178

Следует отметить, что при увеличении температуры воды (выше 4°С) ее плотность уменьшается. Например, по данным таблицы, плотность воды при температуре 20°С равна 998,2 кг/м3, а при ее нагревании до 90°С, величина плотности снижается до значения 965,3 кг/м3. Удельная масса воды при нормальных условиях значительно отличается от ее плотности при высоких температурах. Средняя плотность воды, находящейся при температуре 200…370°С намного меньше ее плотности в обычном температурном диапазоне от 0 до 100°С.

Смена агрегатного состояния воды приводит к существенному изменению ее плотности. Так, величина плотности льда при 0°С имеет значение 916…920 кг/м3, а плотность водяного пара составляет величину в сотые доли килограмма на кубический метр. Следует отметить, что значение плотности воды почти в 1000 раз больше плотности воздуха при нормальных условиях.

Кроме того, вы также можете ознакомиться с таблицей плотности веществ и материалов.

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, германий и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при переходе в твердую фазу уменьшается.

Примеры расчета плотности вещества

1. В таблице 1 указана плотность сахара — $1600 \frac $. Что это значит? Какой здесь физический смысл?

Значение плотности показывает нам, какое количество вещества (его масса) будет находиться в объеме $1 м^3$. Итак, это означает, что масса сахара объемом $1 м^3$ будет равна $1600 кг$.

2. Канистра объемом 30 л наполнена бензином. Масса полной канистры составляет 21,3 кг. Рассчитайте плотность бензина.

Переведем литры в кубические метры ($1 л = 0,001 м^3$):

Дано:$V = 30 л$$m = 21,3 кг$

По определению плотности: $\rho = \frac $

Если мы сравним полученное значение с табличным, то получим подтверждение, что задача решена верно.

3. Деревянный брусок из березы имеет следующие размеры: длину 3 м, высоту 10 см, и ширину 50 см. Масса бруска составляет 75 кг. Найдите плотность березы.

Дано:$а = 3 м$$b = 10 см$$c = 50 см$$m = 75 кг$

Решение:Найдем объем бруска:$V = a \cdot b \cdot c = 3 м \cdot 0,1 м \cdot 0,5 м = 0,15 м^3$.

По определению плотности: $\rho = \frac $