Масса жидкости в чем измеряется

Как найти массу жидкости: формулы для расчета, пояснения, примеры

Содержание:

Все замечали, что разные вещества, занимающие один объем, весят по-разному. Ведёрко воды весит меньше, чем песка или камней. Вес тела зависит от его плотности – концентрации вещества в единице объема. Рассмотрим связь между этими величинами, способы, как найти массу воды в физике, зная её объём.

Что такое плотность

На плотность жидкостей заметное влияние оказывает температура: при охлаждении концентрация в единице объёма увеличивается, при нагревании вещество становится менее плотным.

Здесь есть исключения – вода. Её вес, вязкость достигают пика при температуре 4 °C, при охлаждении и нагревании они снижаются. Лёд получается легче, чем вода, поэтому он образовывается на поверхности водоёмов, на дно не опускается.

При измерении плотности пористых, сыпучих материалов указывается его:

Плотность при переходе вещества между фазовыми состояниями обычно изменяется скачкообразно, наибольшая разница наблюдается при испарении твёрдых веществ – сублимации.

Формула массы жидкости

Все ли знают, как найти массу газа через давление и занимаемый им объем? Для этого пользуются формулой Клапейрона-Менделеева:

Для вычисления массы необходимо провести ряд математических операций: разделим обе части уравнения на ρV, затем – умножим на m, получим:

Рассмотрим, как найти объем детали, погруженной в жидкость, используя приведённую формулу.

Задачи

Объём цилиндра вычисляется по формуле: V = S_осн * H. Найдём площадь основания:

Далее вычисляем занимаемый водой и деталью объём:

Далее рассмотрим, как найти массу жидкости, зная её вес, объём.

Вычислим вес 5-литровой бутыли подсолнечного масла.

Источник

Определение массы и плотности жидкостей

где m — масса жидкости, г; V — ее объем, см3; р—плотность жидкости, г/см3.

Плотность жидкостей и растворов находят по справочным таблицам или определяют самостоятельно. В лабораторной практике наибольшее распространение получили два метода определения плотности: 1) определение степени погружения денсиметра з жидкость; 2) взвешивание жидкости в сосуде известного объема.

При определении плотности с помощью денсиметр а последний погружают в цилиндр с жидкостью, термостатированной при определенной температуре, обычно при 20 или 15 °С. (рис. 25).

Для измерения температуры жидкости используют термометр с ценой деления не менее 0,5°С: неточность в измерении температуры в 1°С дает ошибку в значении плотности до 0,1%. Шкала денсиметров проградупрозана непосредственно в единицах плотности. Значение плотности жидкости считывают по делению шкалы, находящемуся на одном уровне с мениском жидкости.

Рис. 21. Определение плотности жидкости с помощью денсиметра.

Цена деления таких денсиметров 0,001 г/см3, а весь набор охватывает интервал плотностей от 0,700 до 1,840 г/см3. Иногда удобнее пользоваться приборами, шкала которых проградуирована в единицах концентрации для растворов определенных веществ. Такие приборы принято называть ареометрами.

В тех случаях, когда количество жидкости, находящейся в распоряжении экспериментатора, слишком мало, ее плотность определяют посредством пикнометров— небольших (от 1 до 100 мл) мерных колб.

На каждый находящийся в работе пикнометр должен быть нанесен номер титановым карандашом и заведена индивидуальная карточка, в которую закосят его точную массу (взвешивают чистый сухой пикнометр вместе с пробкой на аналитических весах) и значение «водной константы». Водная константа — эта масса воды в объеме пикнометра, приведенная к массе воды при 4 °С (температура, при которой плотность воды равна 1 г/см3).

С целью определения водной константы нового пикнометра его тщательно моют и заполняют предварительно прокипяченной (для удаления растворенного воздуха) дистиллированной водой немного выше метки.

Наполненный пикнометр выдерживают в течение 20 мин в водяном термостате при 20°С, после чего с помощью капилляра или тонких полосок фильтровальной бумаги отбирают лишнюю воду, доводя ее уровень в шейке пикнометра до метки по нижнему краю мениска. Верхнюю часть шейки пикнометра и шлиф протирают досуха кусочком фильтровальной бумаги, закрывают пикнометр пробкой, тщательно вытирают его снаружи, обсушивают 20—25 мин, после чего взвешивают на аналитических весах. Вычитая из массы пикнометра с водой массу сухого пикнометра получают массу воды в объеме пикнометра при 20 °С. Частное от деления полученного значения на 0,99823 г (масса 1 мл воды при 20 °С) и есть водная константа пикнометра.

При определении плотности какой-либо жидкости проделывают тс же операции, что и при определении водной константы. Для вычисления относительной плотности вещества d массу жидкости в объеме данного пикнометра делят на величину его водной константы

Источник

Масса жидкости в чем измеряется

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.

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.

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

где G — вес жидкости в объеме W.

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением

где g — ускорение свободного падения (g=9,81 м/с 2 ).

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

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

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

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

для воды E=2×10 9 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.).

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 — м 2 /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.

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.

Источник

Вес воды: сколько весит литр, как рассчитать самому, калькулятор

Содержание:

Почему нельзя ответить точно на вопрос о весе воды

На вопросы, сколько весит 1 литр воды или каков объем килограмма жидкости, нельзя ответить точно, т.к. это значение зависит от различных факторов.

Принято, что данный показатель равен примерно 998,5 г. Но эта цифра верна при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре 4˚С. Изменение условий повлечет за собой уменьшение или увеличение показателя.

Что влияет на массу воды

Состояние

Физическое состояние вещества может быть жидким или твердым (снег или лед). В таблице приведены показатели веса в зависимости от этого условия.

Соленость

Температура

Другие факторы

Занятная историческая справка

Изначально за эталон была взята вода в состоянии тающего льда, с течением времени это правило поменялось, и за образец взяли жидкость в условиях нормального атмосферного давления и в состоянии наибольшей плотности.

В 1879 г. Международный комитет мер и весов приравнял 1 л к 1 куб. дм. С 1901 по 1964 гг. понятие единицы измерения стало отличаться. В этот период литр соответствовал килограмму воды при температуре 3,98°С и давлении 760 мм рт. ст. В 1901-1964 гг. вес литра воды без примесей при установленных показателях был равен 1 кг.

В 1964 г. на международном уровне было возвращено значение литра, которое применялось до 1901 г., он снова стал соответствовать объему 1 куб. дм, независимо от веса.

Как рассчитать вес одного литра воды

Масса вещества вычисляется по формуле, известной всем со школы: произведение плотности на объем.

Физические свойства воды не постоянны, они могут изменяться. Нормальное значение плотности пресной жидкости составляет 1 г/мл (или 1000 г/куб.м), однако необходимо учесть такие факторы, как состояние, температуру, соленость, наличие примесей, атмосферное давление, которые могут понижать или повышать этот показатель.

Перевод одной величины в другую

Физические величины могут обозначаться разными единицами измерения, и возникает необходимость их перевода из одной в другую. Для самостоятельного проведения операции нужно знать, как это правильно делать.

Удобно воспользоваться онлайн-калькулятором, где перевод будет произведен автоматически. Если пересчет единиц массы из одной в другую несложно сделать в уме, то при переводе, например, г/л на кг/куб. см, лучше воспользоваться вспомогательными средствами.

Воспользуйтесь онлайн-калькулятором для перечисления величин.

В каких единицах измерялась вода

До принятия единой системы в разных странах и городах применялись свои единицы измерения: фунт, унция, пуд и др. Для определения объема жидкости, например, на Руси использовали такие понятия, как «чарка», «ведро», «бочка», «варя», часть меры называли «осьмушка», «четвертник».

В 1795 г. во Франции ввели понятия «метр», «килограмм», «литр» и рассчитали, сколько весит 1 л воды. Единица измерения объема взяла свое название от слова «литрон» (так называли меру для сыпучих тел).

Метрическая система

Метрическая система мер берет свое начало в XVIII в. во Франции, ее принцип основан на том, что каждая величина измеряется одной главной единицей, которая может умножаться или делиться на степень 10. Такая система позволила упорядочить измерения и привести их к единому стандарту, отказавшись от сложных переводов одной величины в другую.

Меры объема метрической системы:

Система СИ

Вес одного кубометра воды

1 куб. м = 1000 литрам жидкости. Соответственно, масса воды объемом 1 куб м. составляет 998,5 кг. Вес можно перевести в граммы, центнеры и др. единицы измерения, сделав пересчет в уме или воспользовавшись онлайн-калькулятором.

Вес жидкости отличается в зависимости от разных факторов.

Расчет веса других жидкостей

Для расчета веса жидкого вещества необходимо знать его плотность. В таблице приведен вес 1 л наиболее распространенных в быту жидкостей:

Калькулятор воды

Источник

Плотность и удельный вес жидкости | Плотность воды, масла, спирта, керосина, бензина и нефти

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».

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 и удельный вес некоторых технических жидкостей.

Плотность воды и ртути при разных температурах.

Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.

Источник