Плотность жидкости

Физические свойства жидкостей

Плотность жидкости

Жидкости. В природе различают четыре вида состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Основное отличие жидкостей от твердых тел заключается в их текучести, т.е. способности легко принимать форму сосуда, в который жидкость поместили, при этом объем жидкости не изменяется. Газ тоже обладает текучестью, но при этом занимает любой предоставленный ему объем.

В сосудах жидкость образует свободную поверхность, а газ аналогичной поверхностью не обладает. Однако с точки зрения механики и жидкость, и газ подчиняются одним и тем же закономерностям в случае, если сжимаемостью газа можно пренебречь. Поэтому в гидравлике под термином «жидкость» понимаются и собственно жидкости (которые часто называют капельными жидкостями), и газы (газообразные жидкости).

Основные свойства жидкости (при рассмотрении задач механики жидкости) — это плотность, способность изменять свой объем при нагревании (охлаждении) и изменениях давления, вязкость жидкости. Рассмотрим каждое из свойств жидкости подробнее.

Плотность жидкости. Плотностью жидкости ρ называется ее масса, заключенная в единице объема:

где m — масса жидкости; W — объем жидкости.

Единица измерения плотности — кг/м3.

Так как вода является наиболее распространенной в природе жидкостью, в качестве примера количественного значения параметра, определяющего то или иное свойство жидкости, будем приводить значение рассматриваемого параметра для воды.

Плотность воды при 4 °С ρв = 1000 кг/м3. Плотность жидкости уменьшается при увеличении температуры. Однако для воды эта закономерность справедлива только с 4 °С, в чем проявляется одно из аномальных свойств воды.

Удельный вес. Удельный вес γ — это вес жидкости, приходящийся на единицу объема:

где G — вес жидкости в объеме W.

Единица измерения удельного веса — Н/м3.

Удельный вес воды при температуре 4 °С γв= 9810 Н/м3.

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением

где g — ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2).

Вообще плотность и удельный вес отичаются лиш тем, что у плотности сила веса измеряется в килограммах, а у удельного веса в ньютонах. Килограммы легко переводятся в ньютоны и обратно. Вообще эти параметры нам помогут вычислять массу в любых объемах.

Температурное расширение. Это свойство жидкости характеризуется изменением объема при изменении температуры, которое определяется температурным коэффициентом объемного расширения жидкости βt:

где W — начальный объем жидкости; ΔW — Изменение объема после уменьшения или увеличения температуры; Δt — изменение температуры.

Знак Δ означает разницу между начальной величиной и конечной величиной.То есть ΔW=Wконечный-Wначальный

Единица измерения βt; — град-1,

для воды,при t=20 °С βt = 0,00015 [1/°С].

Это свойство нужно обязательно знать! В будущем нам придется вычислять количество жидкости которое будет увеличиваться в замкнутой системе отопления. И при этом мы сможем посчитать на сколько литров нам необходим раширительный бак для системы отопления.

Получается, что этот параметр βt показывает изменение величины объема на единицу температуры. То есть, если температура изменилась на 10 градусов, то объем увеличится в 10раз от величины βt.

Сжимаемость. Это свойство жидкости менять свой объем при изменении давления, которое характеризуется коэффициентом объемного сжатия βp :

где W — начальный объем жидкости; ΔW — изменение объема после изменения давления; ΔP — изменение давления.

Единица измерения βp — Па-1Коэффициент объемного сжатия капельных жидкостей мало меняется в зависимости от давления и температуры.

Для воды βp = 5×10-10 Па-1

Вы только не путайте давление с плотностью. Так как буквы похожи, я и сам сначало об этом подумал. О давлении будет рассказано в следующих статьях. Вообще я сейчас не рекомендую вникать в понятие сжимаемость, так как вы возможно незнакомы с понятием давления и поэтому возможно несможите понять связь.

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости жидкости Е и определяется по формуле:

для воды E=2×109 Па.

Вязкость жидкости — свойство жидкостей оказывать сопротивление сдвигу. Это свойство проявляется только при движении жидкостей. Вязкость характеризует степень текучести жидкости. Наряду с легко подвижными жидкостями (вода, спирт, воздух и др.) существуют очень вязкие жидкости (глицерин, машинные масла и др.).

Я предлогаю понять вязкость следующем образом: Представте жидкое вещество ввиде находящихся в ней большого количество мелких шариков, атомов, малекул, кому как угодно. И представте, что их начинает ктото толкать.

И во время толкания шарики начинают терется друг об друга сопротивляясь перемещению. Дык вот, а теперь представим ситуацию когда эти шарики стали липкими и тогда эти шарики будут еще сильнее сопротивлятся сдвигу.

И вот чем сильнее они буду сопротивлятся сдвигу об друг друга, тем сильнее будет вязкость.

Вязкость жидкости характеризуется динамической вязкостью μ.

И. Ньютон выдвинул гипотезу о силе трения F, возникающей между двумя слоями жидкости на поверхности их раздела площадью ω, согласно которой сила внутреннего трения в жидкости не зависит от давления, прямо пропорциональна площади соприкосновения слоев ω и быстроте изменения скорости в направлении, перпендикулярном направлению движения слоев, и зависит от рода жидкости.

Пусть жидкость течет по плоскому дну параллельными ему слоями

Вследствие тормозящего влияния дна слои жидкости будут двигаться с разными скоростями. Скорости слоев Показаны стрелками. Рассмотрим два слоя жидкости, середины которых расположены на расстоянии Δу друг от друга. Слой А движется со скоростью u, а слой В со скоростью u + Δu.

На площадке ω вследствие вязкости возникает сила сопротивления F. Согласно гипотезе Ньютона эта сила

коэффициент пропорциональности μ, в этой формуле и является динамической вязкостью, отношение Δu/Δy называется градиентом скорости.

Таким образом, динамическая вязкость является силой трения, приходящейся на единицу площади соприкосновения слоев жидкости при градиенте скорости, равном единице.

Размерность μ — Па • с.

Гипотеза И. Ньютона, представленная в формуле, экспериментально подтверждена и математически оформлена в дифференциальном виде

основоположником гидравлической теории смазки Н.П. Петровым и в настоящее время носит название закона внутреннего трения Ньютона.

В гидравлических расчетах часто удобнее пользоваться другой величиной, характеризующей вязкость жидкости, — ν:

Эта величина называется кинематической вязкостью. Размерность v — м2/с

Название «кинематическая вязкость» не несет особого физического смысла, так как название было предложено потому, что размерность v похожа на размерность скорости.

Вязкость жидкости зависит как от температуры, так и от давления.

Кинематическая вязкость капельных жидкостей уменьшается с увеличением температуры, а вот вязкость газов, наоборот, возрастает с увеличением температуры.

Кинематическая вязкость жидкостей при давлениях, встречающихся в большинстве случаев на практике, мало зависит от давления, а вязкость газов с возрастанием давления уменьшается.

Вязкость жидкости измеряют с помощью вискозиметров различных конструкций.

Жидкости, для которых справедлив закон внутреннего тяготения Ньютона, называют ньютоновскими. Существуют жидкости, которые не подчиняются закономерности формулам, к ним относятся растворы полимеров, гидросмеси из цемента, глины, мела и др. Такие жидкости относятся к неньютоновским.

Вообще для меня понятие вязкость , несколько смутное понятие, потому что нехвотает примеров как находится вязкость в реальных условиях, а не ввымышленных как описано выше.

Меня берет сомнение площадь соприкосновения с жидкостью. Тут описана площадь просто как ввиде листа. А мне нужно было бы, площадь ввиде замкнутой трубы.

В будущем я найду задачи по вязкости и объясню

детали расчетов сопротивления в трубопроводе.

Я кстати уже нашел формулы которые нужны сантехникам и инженерам, опишу их в других статьях. Пишите коментарии, я обязательно отвечу на ваши вопросы и постараюсь подкорректировать статьи под вашы нужды.

Следующий раздел: Гидростатическое давление

Источник: http://infobos.ru/str/403.html

Плотность вещества — формулы и примеры вычислений величины

Плотность жидкости

Окружающие тела состоят из веществ, масса каждого зависит от размера, объема и других критериев.

Плотность вещества показывает численное выражение массы тела в определенном объеме.

Существуют разные виды скалярной физической величины.

Общая характеристика

Каждый элемент занимает индивидуальную величину. Определение плотности может обозначаться греческой буквой ρ, D или d. Если объемы двух тел одинаковы, а массы различны, тогда плотности не идентичны.

Основные понятия

Определения и характеристики показателя известны с 7 класса школьной программы химии. Плотность представляет собой физическую величину о свойствах вещества. Это удельный вес любого элемента.

Существует средняя и относительная плотность. Последняя классификация — это отношение плотности (П) вещества к П эталонного вещества. Часто за эталон принимают дистиллированную воду.

Единица измерения П- кг/м3 в интернациональной системе.

Формула нахождения плотности:

P = m/V

Обозначения:

Кроме стандартной формулы плотности, применяемой для твердых состояний веществ, имеется формула для газообразных элементов в нормальных условиях.

ρ (газа) = M/Vm M

Расшифровка:

  • М — молярная масса газа [г/моль].
  • Vm — объем газа (в норме 22,4 л/моль).

Для сыпучих и пористых тел различают истинную плотность, вычисляемую без учета пустот, и удельную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему объему. Истинную П получают через коэффициент пористости — доли объема пустот в занимаемом объеме. Для сыпучих тел удельная П называется насыпной.

Низкие показатели П имеет среда между Галактиками (1033 кг/м3).

Способы измерения:

  • Пикнометр. Измеряет истинную П.
  • Ареометр, денсиметр, плотномер. Используется для жидкого состояния.
  • Бурик. Измеряет П почвы.

Вещества состоят из молекулярных структур, масса тела формируется из скопления молекул. Аналогично вес пакета с карамелью складывается из масс всех конфет в мешке. Если все сладости одинаковые, то массу упаковки определяют умножением веса одной конфеты на количество штук.

Молекулярные частицы чистого вещества одинаковы, поэтому вес капли воды равен произведению массы 1 молекулы Н2О на число составляющих молекул в капле. Плотность вещества показывает, чему равна масса одного кубического метра.

Плотность воды — 1000 кг/м³, а масса 1 м³ Н2О равна 1000 килограмм. Это число можно вычислить, умножив массу 1 молекулы воды на количество молекулярных частиц, содержащихся в 1 м3 объема.

П льда составляет 900 кг/м³, это значит, что вес кубического метра льда равна 900 кг. Употребляют единицу измерения плотности г/см3.

При равнозначности физических масс двух тел их объемы различаются. Например, объём льда в девять раз больше объема бруска из металлического сплава. Масса тела распределяется неодинаково, устанавливает П в каждой точке тела.

Влияние факторов

П зависит от давления и температуры. При высоком давлении молекулы плотно прилегают друг к другу, поэтому вещество обладает значительной плотностью.

Зависимость показателей учитывается при расчете П. При повышении температуры П снижается из-за термического расширения, при котором объем вырастает, а масса остается прежней.

Если температура снижается, П увеличивается, хотя имеются вещества, П которых при некоторых условиях температурного режима ведет себя иначе. Это вода, бронза, чугун. При фазовом переходе, модифицировании агрегатного состояния П меняется скачками.

Условия вычисления зависят от свойств веществ, молекулярных элементов. Для разных природных объектов П изменяется в широком диапазоне.

П воды ниже П льда из-за молекулярной структуры твердой формы жидкости. Вещество, переходя из жидкой в твердую форму, изменяет молекулярную структуру, расстояние между составными частицами сужается и плотность увеличивается.

Зимой, если забыть слить воду из труб, их разрывает на части после замерзания. На П Н2О влияют примеси. У морской воды знак П выше, чем у пресной. При соединении в одном стакане двух типов жидкости пресная останется на поверхности.

Чем выше концентрация соли, тем больше П воды.

Когда плотность вещества больше П воды, оно полностью погрузится в воду. Предметы, сделанные из материала по низкой П, будут плавать на поверхности воды. На практике эти свойства используются человеком.

Сооружая суда, инженеры-проектировщики применяют материалы с высокой П.

Корабли, теплоходы, яхты смогут затонуть во время плавания, в корпусах суден создают специальные полости, наполненные воздухом, ведь его П ниже плотности воды.

Чтобы наживка для рыбалки погрузилась в воду, ее обременяют тяжелым по плотности материалом, например, грузиком из металла (чаще свинца). Плотность сплава выше, чем у Н2О.

Жирные пятна масла, нефти, бензина остаются на поверхности воды из-за низкой П маслянистых веществ.

Практическое применение

Из учебников химии и физики вычисляют уровень плотности по формуле. Но также это можно сделать, используя онлайн-систему.

Значение показателя

Окружающий мир состоит из разных веществ.

Скамейка в парке или баня за городом сооружены из древесины, подошва утюга, сковорода выполнены из металла, покрышка колеса, велосипеда — из резины. Каждый предмет имеет свой вес.

Черные дыры Вселенной составляют наибольшую плотность 1014 кг/м3. Самый низкий показатель имеет область между Галактиками (2•10−31—5•10−31 кг/м³).

Таблица плотности веществ

Вещество Плотность (кг/м3)
Сухой воздух 1,293
Металлы
Осмий 22,61
Родий 12,41
Иридий 22,56
Плутоний 19,84
Палладий 12,02
Свинец 11,35
Платина 19,59
Золото 19,30
Сталь 7,8
Алюминий 2,7
Медь 8,94
Газы
Азот 1,25
Аммиак 0,771
Аргон 1,784
Жидкий водород 70
Гелий в жидком состоянии 130
Водород 0,09
Водяной пар 0,598
Воздух 1,293
Хлор 3,214
О2 1,429
Углекислый газ 1,977
Остальные вещества
Тело человека На вдохе 940-990, при выдохе — 1010-1070
Пресная вода 1000
Солнце 1410
Гранит 2600
Земля 5520
Железо 7874
Бензин 710
Керосин 820
Молоко 1040
Этанол 789
Ацетон 792
Морская вода 1030
Древесина
Пихта 0,39
Ива 0,46
Ель 0,45
Сосна 0,52
Дуб 0,69

П металлов изменяется от минимального значения у лития, который легче Н2О, до максимального значения у осмия, который тяжелее драгоценных металлов.

Способы расчета и примеры

В сети Интернет существует множество приложений для онлайн-расчета плотности веществ или материалов. В стандартные поля калькулятора вводится основная информация: масса, объем, единицы измерения. Плотность вычисляется автоматически по заданным параметрам и выводится на экран интерфейса. Можно перевести информативные данные в нужную единицу измерения.

Без использования учебной информации показатель П можно определить через физические опыты. Для лабораторных изучений нужны весы, сантиметр, если исследуемое тело находится в твердом состоянии. Для жидкости необходима колба.

Сначала измеряют объем тела, записывая результат по цифровой шкале (в сантиметрах или миллилитрах).

Вычисляя объем деревянного бруска квадратной формы, параметр стороны возводится в третью степень. Измеряя объемные характеристики, тело ставят на весы и записывают значение массы. Рассчитывая жидкое состояние, учитывают массу сосуда, куда помещено исследуемое. В формулу подставляют данные и рассчитывают показатель.

Поскольку П измеряется в кг/л или в г/см³, то иногда приходится пересчитывать одни величины в другие.

В одном грамме содержится 0,001 кг, а один кубический сантиметр (см³) — это 0,000001 м³. В 1 г/(см)3 содержится 1000кг/м3.

Пример 1:

Необходимо найти плотность молока, если 350 г занимают 100 см3. Для решения используют формулу, где масса делится на объем.

Решение: P=m/V = 350/100= 3,5 г/см3.

Пример 2:

Необходимо определить П мела, если масса большого куска объемом 20 см3 составляет 48 грамм. П выразить в кг/м3 и вг/см3.

Решение:

Нужно перевести см3 в кубические метры, а граммы — в килограммы.

V = 20см3= 0,00002 м3.

M= 48 г = 0,048 кг.

Плотность мела составляет 0,048 кг/0,00002 м3 = 2400 кг/м3.

Выражаем в г/см3: 2400 кг/м3 = 2400*1000/1000000 см3 = 2,4 г/см3.

Один килограмм равен 1000 грамм, один кубический метр (1м3) содержит 1000000 см 3. Плотность получится 2,4 г/см3или 2400 кг/м3.

Показатель имеет большое значение в разных сферах жизни и деятельности. Он определяется по таблице или высчитывается расчетным путем.

Источник: https://nauka.club/fizika/plotnost-veshchestva.html

Плотность жидкостей

Плотность жидкости

Приведена таблица плотности жидкостей при различных температурах и атмосферном давлении для наиболее распространенных жидкостей. Значения плотности в таблице соответствует указанным температурам, допускается интерполяция данных.

Множество веществ способны находится в жидком состоянии. Жидкости – вещества различного происхождения и состава, которые обладают текучестью, — они способны изменять свою форму под действием некоторых сил. Плотность жидкости – это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает.

Рассмотрим примеры плотности некоторых жидкостей. Первое вещество, которое приходит в голову при слове «жидкость» — это вода. И это вовсе не случайно, ведь вода является самой распространённой субстанцией на планете, и поэтому её можно принять за идеал.

Плотность воды равна 1000 кг/м3 для дистиллированной и 1030 кг/м3 для морской воды. Поскольку данная величина тесно взаимосвязана с температурой, стоит отметить, что данное «идеальное» значение получено при +3,7°С. Плотность кипящей воды будет несколько меньше – она равна 958,4 кг/м3 при 100°С. При нагревании жидкостей их плотность, как правило, уменьшается.

Плотность воды близка по значению различным продуктам питания. Это такие продукты, как: раствор уксуса, вино, нежирное молоко, 20%-ные сливки и 30%-ная сметана.

Отдельные продукты оказываются плотнее, к примеру, яичный желток — его плотность равна 1042 кг/м3.

Плотнее воды оказывается, например, ряд напитков и соков: ананасовый сок – 1084 кг/м3, виноградный сок – до 1361 кг/м3, апельсиновый сок — 1043 кг/м3, кока-кола и пиво – 1030 кг/м3.

Многие вещества по плотности уступают воде. К примеру, спирты оказываются гораздо легче воды. Так плотность этилового спирта равняется 789 кг/м3, бутилового – 810 кг/м3, метилового — 793 кг/м3 (при 20°С).

Отдельные виды топлива и масла обладают ещё более низкими значениями плотности: нефть — 730-940 кг/м3, бензин — 680-800 кг/м3.

Плотность керосина составляет около 800 кг/м3, дизельного топлива — 879 кг/м3, мазута – до 990 кг/м3.

Плотность жидкостей — таблица при различных температурахЖидкостьТемпература, °СПлотность жидкости, кг/м3
Анилин0…20…40…60…80…100…140…1801037…1023…1007…990…972…952…914…878
Антифриз 65 (ГОСТ 159-52)-60…-40…0…20…40…80…1201143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Ацетон C3H6O0…20813…791
Белок куриного яйца201042
Бензин20680-800
Бензол C6H67…20…40…60910…879…858…836
Бром203120
Вода0…4…20…60…100…150…200…250…370999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Вода морская201010-1050
Вода тяжелая10…20…50…100…150…200…2501106…1105…1096…1063…1017…957…881
Водка0…20…40…60…80949…935…920…903…888
Вино крепленое201025
Вино сухое20993
Газойль20…60…100…160…200…260…300848…826…801…761…733…688…656
Глицерин C3H5(OH)320…60…100…160…200…2401260…1239…1207…1143…1090…1025
ГТФ (теплоноситель)27…127…227…327980…880…800…750
Даутерм20…50…100…150…2001060…1036…995…953…912
Желток яйца куры201029
Карборан271000
Керосин20802-840
Кислота азотная HNO3 (100%-ная)-10…0…10…20…30…40…501567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Кислота пальмитиновая C16H32O2 (конц.)62853
Кислота серная H2SO4 (конц.)201830
Кислота соляная HCl (20%-ная)201100
Кислота уксусная CH3COOH (конц.)201049
Коньяк20952
Креозот151040-1100
Кровь человека371050-1062
Ксилол C8H1020880
Купорос медный (10%)201107
Купорос медный (20%)201230
Ликер вишневый201105
Мазут20890-990
Масло арахисовое15911-926
Масло машинное20890-920
Масло моторное Т20917
Масло оливковое15914-919
Масло подсолнечное (рафинир.)-20…20…60…100…150947…926…898…871…836
Мед (обезвоженный)201621
Метилацетат CH3COOCH325927
Молоко201030
Молоко сгущенное с сахаром201290-1310
Нафталин230…250…270…300…320865…850…835…812…794
Нефть20730-940
Олифа20930-950
Паста томатная201110
Патока вареная201460
Патока крахмальная201433
ПАБ20…80…120…200…260…340…400990…961…939…883…837…769…710
Пиво201008-1030
ПМС-10020…60…80…100…120…160…180…200967…934…917…901…884…850…834…817
ПЭС-520…60…80…100…120…160…180…200998…971…957…943…929…902…888…874
Пюре яблочное01056
Раствор поваренной соли в воде (10%-ный)201071
Раствор поваренной соли в воде (20%-ный)201148
Раствор сахара в воде (насыщенный)0…20…40…60…80…1001314…1333…1353…1378…1405…1436
Ртуть0…20…100…200…300…40013596…13546…13350…13310…12880…12700
Сероуглерод01293
Силикон (диэтилполисилоксан)0…20…60…100…160…200…260…300971…956…928…900…856…825…779…744
Сироп яблочный201613
Скипидар20870
Сливки молочные (жирность 30-83%)20939-1000
Смола801200
Смола каменноугольная201050-1250
Сок апельсиновый151043
Сок виноградный201056-1361
Сок грейпфрутовый151062
Сок томатный201030-1141
Сок яблочный201030-1312
Спирт амиловый20814
Спирт бутиловый20810
Спирт изобутиловый20801
Спирт изопропиловый20785
Спирт метиловый20793
Спирт пропиловый20804
Спирт этиловый C2H5OH0…20…40…80…100…150…200806…789…772…735…716…649…557
Сплав натрий-калий (25%Na)20…100…200…300…500…700872…852…828…803…753…704
Сплав свинец-висмут (45%Pb)130…200…300…400…500..600…70010570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
Стекло жидкое201350-1530
Сыворотка молочная201027
Тетракрезилоксисилан (CH3C6H4O)4Si10…20…60…100…160…200…260…300…3501135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Тетрахлордифенил C12H6Cl4 (арохлор)30…60…150…250…3001440…1410…1320…1220…1170
Толуол0…20…50…80…100…140886…867…839…810…790…744
Топливо дизельное20…40…60…80…100879…865…852…838…825
Топливо карбюраторное20768
Топливо моторное20911
Топливо РТ-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Топливо Т-1-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Топливо Т-2-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Топливо Т-6-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Топливо Т-8-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Топливо ТС-1-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Углерод четыреххлористый (ЧХУ)201595
Уроторопин C6H12N2271330
Фторбензол201024
Хлорбензол201066
Этилацетат20901
Этилбромид201430
Этилиодид201933
Этилхлорид0921
Эфир0…20736…720
Эфир Гарпиуса271100

Низкими показателями плотности отличаются такие жидкости, как: скипидар 870 кг/м3, ацетон – 791 кг/м3, этиловый эфир — 740 кг/м3.
Значительной плотностью отличаются концентрированные кислоты. Так, плотность серной кислоты составляет – 1830 кг/м3, азотной – 1513 кг/м3, фосфорной – 1426 кг/м3, муравьиной – 1221 кг/м3, соляной – 1100 кг/м3.

Металлы также могут находиться в жидком агрегатном состоянии, и именно они обладают наибольшей плотностью. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на их показатели.

Крупнейшей величиной обладает ртуть: плотность жидкости при комнатной температуре достигает 13546 кг/м3.

Следующие цифры приведены для металлов в расплавленном состоянии: висмут 10 030 кг/м3, серебро — 9300 кг/м3, свинец — 7000 кг/м3, олово — 6834 кг/м3, алюминий — 2380 кг/м3.

Источники:

  1. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче. Госэнергоиздат, 1958 — 417 с.
  2. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  3. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
  4. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
  5. Писаренко В. В. Справочник лаборанта-химика. Справ. пособие для проф.-техн. учебн. заведений. М., «Высшая школа», 1970. — 192 с.
  6. Чубик И. А., Маслов А. М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов.
  7. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
  8. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М. 1992. — 184 с.
  9. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  10. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/zhidkosti-raznye/plotnost-zhidkostej

Единицы измерения плотности

Плотность жидкости

Окружающие нас тела состоят из различных веществ: железа, дерева, резины и пр. Масса любого тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого оно состоит. Тела одинакового объема, состоящие из разных веществ, имеют разные массы. Например, взвесив два цилиндра из разных веществ – алюминия и свинца, увидим, что масса алюминиевого меньше массы свинцового цилиндра.

Вто же время, тела с одинаковыми массами, состоящие из разных веществ, имеют разные объемы. Так, железный брус массой 1 т занимает объем 0,13 м3, а лед массой 1 т – объем 1,1 м3. Объем льда почти в 9 раз больще объема железного бруса. То есть, разные вещества могут иметь разную плотность.

Отсюда следует, что тела с одинаковым объемом, состоящие из разных веществ, имеют разные массы.

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в определенном объеме. То есть, если известна масса тела и его объем, можно определить плотность. Чтобы найти плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем.

Плотность  — это физическая величина, равная отношению массы тела к его объему.

Обозначим данные величины буквами: плотность – ρ, масса тела – m, объем – V. Получим формулу вычисления плотности: ρ = m/V.

Единицей плотности вещества в СИ является килограмм на кубический метр (1кг/м3).

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях различна.

Плотность некоторых твердых тел, жидкостей и газов приведена в таблицах.

Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20 ° C )

Твердое телоρ, кг/м3ρ, г/см3Твердое телоρ, кг/м3ρ, г/см3
Алюминий27002,7Пробка2400,24
Золото19 30019,3Бетон23002,3
Иридий22 40022,4Стекло оконное25002,5
Корунд40004Сосна (сухая)4000,40
Латунь85008,5Капрон11001,1
Медь89008,9Оргстекло12001,2
Олово73007,3Парафин9000,90
Осмий22 60022,6Мрамор27002,7
Платина21 50021,5Фарфор23002,3
Свинец11 30011,3Кирпич18001,8
Серебро10 50010,5Сахар-рафинад16001,6
Сталь, железо78007,8Полиэтилен9200,92
Цинк71007,2Лед9000,90
Чугун70007Дуб (сухой)7000,70

Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл. t =20 ° C )

Жидкостьρ, кг/м3ρ, г/см3Жидкостьρ, кг/м3ρ, г/см3
Ртуть13 60013,60Керосин8000,80
Серная кислота1 8001,80Спирт8000,80
Вода морская10301,03Ацетон7900,79
Вода чистая10001,00Бензин7100,71
Мед1 3501,35Нефть8000,80
Молоко цельное10301,03Эфир7100,71
Масло подсолнечное9300,93Жидкое олово (при t = 400 °C)68006,80
Масло машинное9000,90Жидкий воздух (при t = -194 °C)8600,86

Плотности некоторых газов (при норм. атм. давл. t =20 ° C )

Газρ, кг/м3ρ, г/см3Газρ,кг/м3ρ, г/см3
Азот1,2500,00125Водород0,0900,00009
Воздух (при 0 °C)1,2900,00129Гелий0,1800,00018
Кислород1,4300,00143Водяной пар (при t = 100 °C)0,5900,00059
Оксид углерода (4) (углекислый газ)1,9800,00198Природный газ0,8000,0008
Хлор3,2100,00321Оксид углерода (2) (угарный газ)1,2500,00125

Источник: https://www.calc.ru/Yedinitsy-Izmereniya-Plotnosti.html

Плотность жидкости

Плотность жидкости

Любая жидкость обладает собственными неповторимыми свойствами и характеристиками. В физике принято рассматривать ряд явлений, которые связаны с этим специфическими характеристиками.

Рисунок 1. Плотность жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Жидкости обычно разделяют на две основные категории:

  • капельные или малосжимаемые;
  • газообразные или сжимаемые.

Рисунок 2. Вычисление плотности жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Эти классы жидкостей имеют принципиальные различия между собой. Так капельные жидкости существенно отличаются от газообразных. Они обладают определенным объемом.

Его величина не будет изменяться под действием каких-либо внешних сил. В газообразном состоянии жидкости могут занимать весь объем, который у них имеется.

Также подобный класс жидкости может в значительной степени изменять свой собственный объем, если на него влияют определенные внешние силы.

У жидкостей любого типа есть три свойства, с которыми они не могут расстаться:

  • плотность;
  • вязкость;
  • сила поверхностного натяжения.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Эти свойства способны влиять на многочисленные законы их движения, поэтому они имеют главное значение в процессе изучения и применения знаний на практике.

Понятие плотности жидкости

Масса, которая заключена в единицу объема, называется плотностью жидкости. Если поступательно повышать единицу давления, то объем воды будет стремиться к уменьшению от первоначальной его величины. Разница значений составляет примерно 1 к 20000.

Такой же порядок чисел будет иметь коэффициент объемного сжатия для иных капельных жидкостей.

Как правило, на практике установлено, что серьезных изменений давления не происходит, поэтому принято не использовать на практике сжимаемость воды при расчете удельного веса и плотности в зависимости от давления.

Рисунок 3. Плотности различных жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для расчетов плотности жидкости вводится понятие температурного расширения для капельных жидкостей. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения, которое выражает увеличение объема жидкости при увеличении температурного режима на 10 градусов по шкале Цельсия.

Таким образом, формируется показатель плотности для определенной жидкости. Ее принято учитывать при различном атмосферном давлении, температурных показателях. Выше представлена таблица, которая показывает плотности основных видов жидкостей.

Плотность воды

Самой распространенной и привычной человеку жидкостью является вода. Рассмотрим основные характеристики по плотности и вязкости этого вещества. Плотность воды в естественных условиях будет равна 1000 кг/м3. Этот показатель применяется для дистиллированной воды. Для морской воды значение по плотности чуть выше — 1030 кг/м3.

Подобная величина не является конечной и плотно связана с температурой. Идеальные показатели можно зафиксировать при температуре около 4 градусов Цельсия. Если производить вычисления над кипящей водой при температуре 100 градусов, то плотность довольно сильно сократится и составит примерно 958 кг/м3.

Установлено, что обычно в процессе нагревания любых жидкостей их плотность уходит в сторону уменьшения.

Плотность воды также довольно близка к ряду распространенных продуктов питания. Ее можно сравнить с вином, раствором уксуса, обезжиренным молоком, сливками, сметаной.

Некоторые виды продуктов имеют более высокие показатели по плотности. Однако немало среди продуктов питания и напитков таких, которые существенно могут уступить классической воде.

Среди них обычно выделяют спирты, а также нефтепродукты, включая мазут, керосин и бензин.

Если необходимо рассчитать плотность некоторых газов, тогда используется уравнения состояния идеальных газов. Это необходимо в тех случаях, когда поведение реальных газов существенно отличается от поведения идеальных газов и процесса сжижения не происходит.

Объем газа обычно зависит значений давления и температуры. Разности давлений, которые вызывают существенные изменения плотности газов, возникают при движении на больших скоростях.

Обычно несжимаемый газ проявляется на скоростях, которые превышаю сто метров в секунду. Рассчитывается соотношение скорости движения жидкости со скоростью звука.

Это позволяет соотносить многие показатели при подтверждении плотности того или иного вещества.

Вязкость жидкостей

Еще одним свойством любой жидкости является вязкость. Это такое состояние жидкости, которое способно оказывать сопротивление сдвига или иной внешней силы. Известно, что реальные жидкости обладают подобными свойствами. Она определяется в виде внутреннего трения при относительном перемещении частиц жидкости, находящихся рядом.

Существуют не только легко подвижные жидкости, но и более вязкие вещества. К первой группе обычно относят воздух и воду. У тяжелых масел сопротивление происходит на ином уровне. Вязкость может охарактеризовать степенью текучести жидкости. Также такой процесс называют подвижностью ее частиц, и он зависит от плотности вещества.

Вязкость жидкостей в лабораторных условиях определяют вискозиметрами. Если вязкость жидкости в большей степени зависит только от прилагаемой температуры, то принято различать несколько основных параметров веществ. При увеличении температуры вязкости капельной жидкости стремится к уменьшению.

Вязкость газообразной жидкости при схожих условиях только возрастает.

Сила внутреннего трения в жидкостях возникает при пропорциональности скорости градиента к площади слоев, которые осуществляют трение. При этом трение в жидкостях принято различать от процесса трения в иных телах твердого типа. В твердых телах сила трения будет зависеть от нормального давления, а не от площади трущихся поверхностей.

Аномальные и идеальные жидкости

Различают два вида жидкостей, исходя из их внутренних характеристик:

  • аномальные жидкости;
  • идеальные жидкости.

Определение 1

Аномальными жидкостями называют такие жидкости, которые не подчиняются закону вязкости Ньютона. Подобные жидкости способны начинать движение после момента касательного напряжения при прохождении предельного порога по минимуму. Такой процесс также называют начальным напряжением сдвига. Эти жидкости не могут двигаться при небольших напряжениях и испытывают упругие деформации.

К идеальным жидкостям относят воображаемую жидкость, которая не подвержена любым сжатиям и деформациям, то есть она лишена свойства вязкости. Для ее расчета необходимо вводить определенные поправочные коэффициенты.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizika_zhidkostey/plotnost_zhidkosti/

Booksm
Добавить комментарий