Как найти плотность через удельный вес

Значение термина «удельный»

Можно говорить о двух толкованиях, физическом и статистическом:

• В физике так называют величину, измеренную в единице чего-либо. Для примера возьмем комнату, и подсчитаем в ней количество водяного пара. Получив величину, А граммов, мы сможем сказать, что влажность здесь составляет, А граммов водяного пара на целую комнату. Зная общее количество воздуха в помещении (Б кг), мы можем найти, сколько воды содержится в одном килограмме воздуха, узнав его удельную влажность. В одном килограмме воздуха комнаты содержится А/Б г/кг водяного пара. Таким образом, синонимом термина выступает слово относительный.
• В статистических науках так называют частный показатель, взятый относительно некого целого. Для примера возьмем годовой бюджет страны, составляющий 500 млн, и вычислим долю расходов на спорт. Предположим, на спорт выделен 1 млн рублей — это 0,2% от всех планируемых трат. Не самая весомая статья бюджета.

Понятия об удельном и объемном весе грунтов

Удельный вес — это отношение веса частиц породы к их объему.

Численно удельный вес равен весу единицы объема скелета грунта при условии отсутствия пор.

Удельный вес зависит от минералогического состава грунта и увеличивается с увеличением содержания в нем тяжелых минералов. Так, у основных пород, содержащих железо, магний, удельный вес выше, чем у кислых, состоящих в основном из кварца.

Наличие в минеральном грунте гумуса и органических веществ снижает удельный вес.

Удельный вес обычно определяют в стационарных или полевых лабораториях по образцам пород, измеряя объем и вес твердой фазы грунта. Вес частиц породы определяют путем взвешивания высушенной пробы грунта, а его объем находят следующими способами: пикнометрическим, объемным, вытеснением газа, гидростатическим взвешиванием. Наибольшее распространение получил пикнометрический способ.

Объемный вес грунта — это вес единицы объема. Объемный вес характеризует инженерно-геологические свойства и структурные особенности грунта (плотность расположения слагающих элементов) после взрыва заряда ВВ. Различают объемный вес сухого грунта (объемный вес скелета) и влажного грунта.

Объемный вес влажного грунта — это вес единицы объема грунта с естественной влажностью и структурой.

Объемный вес влажного грунта зависит от его минералогического состава, пористости и влажности. Грунты одного и того же минералогического состава и одной пористости могут иметь различный объемный вес из-за разной их влажности, и наоборот, грунты с одинаковой влажностью могут различаться по объемному весу вследствие их разного минералогического состава и пористости. Объемный вес дисперсных грунтов (связных, несвязных и крупнообломочных) колеблется от 1,3 до 2,4 г/см3.

Объемный вес большинства скальных грунтов близок к удельному весу вследствие малой пористости грунтов этой группы. Так, объемный вес изверженных и метаморфических пород 2,5— 3,5, аргиллитов и алевролитов 2—2,5, песчаников 2,1—2,65 и известняков 2,3—2,9 Г 1см3.

Объемный вес влажного грунта является расчетным показателем при определении давления пород на подпорную стенку, устойчивости откосов и оползневых склонов, допускаемого давления в основании сооружений. Кроме того, его используют при расчетах объемного веса скелета грунта.

Объемный вес сухого грунта или объемный вес скелета грунта — это вес единицы объема абсолютно сухой породы: Объемный вес скелета зависит от пористости и минералогического состава грунта. Чем меньше пористость и выше содержание тяжелых минералов в породе, тем больше объемный вес ее скелета.

Методы для определения объемного веса пород подразделяются на две группы: методы, позволяющие определить плотность пород в условиях их естественного залегания, и методы, применяемые для определения объемного веса, как правило, небольших образцов грунта, извлекаемых из массива. Методы первой группы применяются исключительно в полевых условиях, а методы второй группы применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Физические науки

В физике удельным называют вес, измеренный в единице объема однородного вещества.

Вес в системе СИ указывается в Ньютонах (Н), а объем исчисляется в кубических метрах. Таким образом, единицей искомой характеристики становится Ньютон на кубический метр (Н/куб.м). Отсюда следует, что эта величина определяет, с какой силой воздействует на опору один кубометр измеряемого вещества.

Физическая формула: У. в. = Вес объекта, Н / Объем объекта, куб. м.

В отличие от массы, просто характеризующей объект, вес — величина векторная, то есть он является силой, которая имеет направление приложения и описывает воздействие тела на другие объекты. В обычных условиях на поверхности Земли нам, не физикам, незаметна разница. Мы зачастую путаем эти термины в разговоре и совсем не переживаем по этому поводу. Но важно все же понимать, какой принципиально разный смысл имеют эти понятия.

Если в приведенной выше формуле использовать массу тела, мы получим его удельную массу, или плотность. Этот параметр характеризует, сколько вещества содержится в единице объема, и измеряется в кг/куб. м.

Масса тела всегда остается неизменной, в то время как вес может меняться в зависимости от географической широты места и высоты его над уровнем моря.

Представив числитель дроби через массу тела, умноженную на ускорение свободного падения, мы сможем увидеть связь двух удельных величин:

У. в. = Плотность объекта * Ускорение свободного падения.

Таким образом, можно сказать, что удельный вес относится к плотности вещества так же, как его вес относится к массе, и это отношение равно ускорению свободного падения в конкретной точке Земли.

Что есть удельный вес

Под удельным весом понимается векторная физическая величина, определяемая как отношение веса тела (веса его вещества) к занимаемому телом объёму. Иначе говоря, удельный вес численно равен произведению между ускорением свободного падения и плотностью вещества (на всякий случай напомним, что вес тела — это сила действия тела на опору/подвес либо иное его крепление в гравитационном поле).

Изредка также используется не имеющее отношения к вышеуказанному частное определение, где под удельным весом понимается безразмерное число, указывающее, во сколько раз интересующая субстанция тяжелее воды (в условиях её максимальной плотности, при 4 °C) при равном объёме.

Помимо привычной бытовой неразберихи в виде отождествления массы и веса, применительно к рассматриваемому случаю нужно упомянуть ошибочное отождествление, вытекающее из использования похожей размерности в технической системы единиц МКГСС, где удельный вес задаётся как [килограмм-сила / метр кубический] (кгс/м³).

Применение в медицине

В ряде случаев искомая характеристика определяется как коэффициент сравнения массы некого объема вещества с таким же объемом воды при 4 °C. Известно, что при этой температуре чистая дистиллированная вода имеет удельный вес, равный единице. Чем больше примесей, тем больше вес. Зная этот показатель, можно определить, насколько высока концентрация веществ в жидкости.

Это положение используется в медицине при проведении анализа мочи. Первая приведенная формула описывает, как найти удельный вес мочи. Для этого необходимо разделить вес образца на его объем.

Различия между удельным весом/плотностью

Из сказанного выше видно, что исключительно мнимая схожесть плотности и удельного веса порождается минимум двумя факторами: общей похожестью построения их определений и типичным ошибочным бытовым отождествлением веса и массы. Плотность и удельный вес — это кардинально различающиеся понятия.

Вот их наиболее важные отличия, которые следует знать (помимо определений):

1. Удельный вес (как, впрочем, и любая сила вообще) — векторная физическая величина, а плотность — скалярная физическая величина и характеристика вещества.
2. Плотность как характеристика вещества при прочих равных условиях неизменна от места проведения измерения — а удельный вес сильно зависит даже от смены расположения места измерения в пределах Земли (например, из-за вариаций ускорения свободного падения между экваториальными и приполярными зонами), тем более — при наличии существенных внешних ускорений.
3. Единицы измерения (в используемых системах СИ/СГС) в обоих случаях полностью различны: для плотности — [килограмм / метр кубический] либо [грамм / сантиметр кубический], а для удельного веса — [ньютон / метр кубический] либо [дин / сантиметр кубический].

НаукаКомментировать

Плотность различных материалов. Справочная таблица.

Мир современности был бы невозможен без железа и его разнообразных сплавов, и их удельный вес, несомненно, зависит от состава. Его значение варьируется в пределах одной-двух единиц, но в среднем это не самые высокие показатели среди всех веществ.

А что же мы можем сказать об алюминии? Как и плотность, удельный вес его очень невысок — всего лишь вдвое больше магния. Организация лечебных мероприятий Коррозионные диаграммы Дидактические принципы Каменского Кислотный и щелочной гидролиз пептидов.

Производство строительной извести по мокрому способу из влажного мела Устройство и производительность дноуглубительных снарядов. Орг — год.

Мы в соцсетях

Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. В случае плотности это составная единица — как единица массы, так и единица объема. Также отмечается, что плотность имеет надстрочный индекс 3 после единицы измерения; это указывает на наличие в формуле трех свойств. Это не тот случай, когда речь идет о весе, который может быть выражен в одной единице измерения. Другое большое различие между ними состоит в том, что плотность вычисляет внутренние значения ее компонентов масса и объем, включая высоту, ширину и длину , а вес имеет внешнюю силу как компонент плотность и массу объекта.

Плотность также подвержена изменениям окружающей среды, таким как давление и температура объектов. Если давление или температура будут изменены, это повлияет на плотность.

Между плотностью и удельным весом существует связь

Сведения из теории

Жидкости, изучаемые в гидравлике, характеризуются плотностью, удельным весом, сжимаемостью, температурным расширением и вязкостью.

Плотностью , кг/м3, называется масса единицы объема жидкости

, (1.1)

где – масса жидкости, кг; – объем, м3.

Удельным весом , Н/м3, жидкости называется вес единицы объема этой жидкости

, (1.2)

где – вес жидкости, Н.

Между плотностью и удельным весом существует связь

, (1.3)

где – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

Коэффициент объемного сжатия (Па–1) − это относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу:

, (1.4)

где – изменение объема ; – изменение плотности , соответствующие изменению давления на величину .

Коэффициент температурного расширения (1/°С) выражает относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус

, (1.5)

где – изменение объема , соответствующее изменению температуры на величину .

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоев, вызывающему деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении возникает сила сопротивления сдвигу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения между перемещающимися один относительно другого слоями с площадью соприкосновения определяется законом Ньютона:

, (1.6)

где – градиент скорости по нормали к поверхности трения, который представляет собой изменение скорости жидкости в направлении нормали на единицу длины нормали; – коэффициент динамической вязкости, Па×с.

В практике для характеристики вязкости жидкости чаще применяют не коэффициент динамической вязкости, а коэффициент кинематической вязкости , м2/с. Коэффициентом кинематической вязкости называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости

. (1.7)

Вязкость жидкости зависит от рода жидкости, температуры и давления. Для смазочных масел, применяемых в машинах и гидросистемах, рекомендуется следующая зависимость:

, (1.8)

где – кинематическая вязкость при температуре ; − кинематическая вязкость при температуре 50 °С; – показатель степени, зависящий от , определяемый по формуле

. (1.9)

На практике вязкость жидкостей определяется вискозиметрами и чаще выражается в градусах Энглера, , так называемая условная вязкость. За вязкость по Энглеру принимается отношение времени истечения 200 см3 испытуемой жидкости через круглое отверстие диаметром около 3 мм ко времени истечения того же объема дистиллированной воды при температуре 20 °С. Для перехода от условной вязкости в градусах Энглера к кинематической вязкости, м2/с, служит эмпирическая формула Убеллоде

. (1.10)

Когда жидкость находится в состоянии покоя, в ней не проявляются силы вязкости. Следовательно, реальные жидкости, находящиеся в покое, будут характеризоваться свойствами, очень близкими к свойствам идеальной жидкости. Поэтому все задачи гидростатики решаются с большой точностью.

Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления. Гидростатическое давление представляет собой напряжение сжатия в точке, расположенной внутри покоящейся жидкости

, (1.11)

где – сила давления жидкости, приходящаяся на площадку площадью , содержащую рассматриваемую точку.

Гидростатическое давление измеряют в паскалях (1 Па = 1 Н/м2), в гидравлике еще иногда используют техническую атмосферу (1 ат = 98100 Па).

Гидростатическое давление направлено всегда по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует, и не зависит от ориентации (угла наклона) площадки. Величина гидростатического давления в любой точке жидкости по всем направлениям одинакова.

Гидростатическое давление зависит от положения рассматриваемой точки внутри жидкости и от внешнего давления , действующего на свободной поверхности жидкости. В наиболее распространенном случае, когда действует лишь сила тяжести, гидростатическое давление , Па, в точке, находящейся на глубине , определяется по основному уравнению гидростатики

, (1.12)

где – плотность жидкости.

Из формулы (1.12) следует, что внешнее давление , приложенное к свободной поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково (закон Паскаля). На этом свойстве жидкости основано действие гидравлических машин (гидропрессы, силовые цилиндры, гидродомкраты).

В зависимости от способа отсчета различают абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Абсолютным называется давление, определённое с учетом атмосферного давления. Если (атмосферное давление), то уравнение (1.12) принимает вид:

. (1.13)

Абсолютное давление не может быть отрицательным, так как жидкость не воспринимает растягивающих напряжений: .