Как найти плотность жидкости при температуре

Определение плотности жидкости

Для
того, чтобы установить вес жидкости в
цистерне в килограммах, необходимо
знать, кроме объема, также плотность
продукта.

Плотностью
жидкости называется ее масса, заключенная
в единице объема. Размерность г/см³
или кг/дм³.
Нормальной принято считать плотность
нефтепродукта при температуре 20°С. Эта
плотность численно равна удельному
весу жидкости, отнесенному к удельному
весу воды при 4°С. Численное значение
плотности при любой температуре продукта
одновременно равно весу 1 дм³
(литра) этого продукта (в кг)
при температуре измерения.

Плотность
жидкого продукта определяется специальным
прибором— денсиметром. Денсиметр
(рис.3.3) представляет собой запаянную с
обеих сторон трубку 1, уширенную книзу.
В верхней узкой части помещена шкала
денсиметра. Каждое деление шкалы 2
соответствует 0,0005 единицы плотности.
В уширенной части прибора может быть
помещен термометр со шкалой 3, а в самом
низу в специальной камере помещается
балласт (дробь).

Рис.3.3	Рис.3.4

Продукт
для определения плотности наливается
в прозрачный цилиндрический сосуд,
высота которого должна быть больше
длины денсиметра. Денсиметр погружают
в жидкость плавно и строго вертикально,
держа его за верхний конец.

После
того как денсиметр установится и
прекратятся его колебания, производится
отсчет по верхнему краю 2 (рис.3.4) мениска,
то есть по границе смачиваемости трубки
1 денсиметра.

При
отсчете глаз наблюдающего должен
находиться на уровне мениска. Показание
по денсиметру отсчитывается с точностью
до одного наименьшего деления (0,0005
единицы плотности).

Одновременно
с замером плотности определяют температуру
продукта по термометру денсиметра или
отдельному термометру.

Температуру
продукта измеряют во всех случаях
непосредственно у цистерны одновременно
с определением высоты налива.

Если
имеются паспортные данные о плотности
нефтепродукта при 20°С, можно определить
его фактическую плотность при данной
температуре и без денсиметра — при
помощи приведенной в приложении таблицы
П.2.1 средних температурных поправок
плотности нефтепродуктов.

Для
выполнения упражнения расчеты следует
проводить в следующем порядке.

1.
Определить
разность температур.

Как
уже указывалось, за нормальную плотность
принята плотность продукта при 20°С,
поэтому разность температур:

, (3.1)

где

– разность температур, °С;

– температура
во время замера на станции назначения,
°С.

2.
Определить температурную поправку.

Зная
паспортную плотность нефтепродукта
r,
по табл.П.2.1 средних температурных
поправок определяем поправку (r₁)
на
1°С.

С
учетом разности температур определяем,
на какую величину плотность нефтепродукта
отличается от паспортной

, (3.2)

где
Dr
– температурная поправка, г/см³.

3.
Определить плотность нефтепродукта в
момент замера, т.е. на станции назначения.

При
понижении температуры плотность продукта
увеличивается, при повышении температуры
плотность уменьшается.

Если
температура на станции назначения во
время замера ниже, чем 20°С, плотность
нефтепродукта увеличивается:

. (3.3)

Если
температура на станции назначения во
время замера выше, чем 20°С, плотность
нефтепродукта уменьшается:

, (3.4)

где
r
– паспортная плотность нефтепродукта,
г/см³;

—
плотность продукта на станции назначения
при температуре замера, г/см³.

4.
Определить объем груза (V)
на станции назначения.

По
замеренной высоте налива в сантиметрах
определить по таблице калибровки цистерн
[9]
для данного типа цистерны объем продукта
в ней в кубических дециметрах (литрах).

5.
Определить массу продукта в цистерне:

, (3.5)

где

– масса груза на станции назначения,
кг;

V
—
объем груза в цистерне, соответствующий
замеру высоты нефтепродукта на станции
назначения, определенный по таблице
калибровки цистерн, дм³.

6.
Определить нормативные потери
нефтепродукта, кг:

, (3.6)

где

– масса груза, определенная на станции
отправления (масса груза по документам),
кг;

j
– норма естественной убыли нефтепродукта,
%.

7.
Определить массу груза на станции
назначения с учетом нормативных потерь
нефтепродукта, кг:

(3.7)

где

– масса груза на станции назначения с
учетом нормативных потерь, кг.

8.
Определить сверхнормативные потери
(избыток) нефтепродукта.

Если
масса груза по документам с учетом
нормативных потерь больше определенной
на станции назначения расчетным путем,
будут иметь место сверхнормативные
потери нефтепродукта.

(3.8)

Если
масса груза по документам с учетом
нормативных потерь меньше определенной
на станции назначения расчетным путем,
будет иметь место избыток нефтепродукта

(3.9)

где
П
– сверхнормативные потери нефтепродукта,
кг;

И
– избыток нефтепродукта, кг.

Пример
1.

Перевозится
керосин с плотностью по паспорту r
= 0,8 г/см³
(кг/дм³,
т/м³
) при
20°С. Температура воздуха на станции
назначения в момент замера 27°С. Высота
замера керосина в цистерне 284 см.
Перевозка осуществляется в цистерне
типа 72. Норма естественной убыли керосина
j
= 0,02 %. Масса груза по документам

= 57500 кг.

1.
Определяем разность температур.

=

= 7С

2.
Определяем температурную поправку.

По
таблице П.2.1 температурных поправок
находим, что плотности r
= 0,8 г/см³
соответствует
температурная поправка на 1°С ₁
= 0,000765 г/см³.

=
0,000765 • 7 = 0,005355 г/см³

3.
Определяем плотность нефтепродукта в
момент замера, т.е. на станции назначения.

Так
как температура в момент замера выше
20°С, плотность нефтепродукта уменьшится,
следовательно

0,79465
г/см³

4.
Определяем объем груза на станции
назначения.

По
замеренной высоте налива в сантиметрах
определяем по таблице калибровки для
данного типа 72 цистерны объем продукта
в ней в кубических дециметрах (литрах).
Высоте замера 284 см
соответствует объем V = 70622
дм³.

5.
Определяем массу керосина в цистерне.

=
0,79465 • 70622 = 56119,772 кг

6.
Определяем нормативные потери керосина
при норме естественной убыли j
= 0,02%.

7.
Определяем массу груза на станции
назначения с учетом нормативных потерь
нефтепродукта.

8.
Определяем сверхнормативные потери
нефтепродукта.

Масса
груза по документам с учетом нормативных
потерь больше определенной на станции
назначения расчетным путем, следовательно
будут иметь место сверхнормативные
потери керосина.

Сверхнормативные
потери керосина составили 1368,728 кг.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Плотность жидких веществ и водных растворов в зависимости от температуры

Вещество	-20 ℃	0 ℃	20 ℃	40 ℃	60 ℃	80 ℃	100 ℃	120 ℃
Азотная кислота ($HNO_{3}$) 100%	1582	1547	1513	1478	1443	1408	1373	1338
Азотная кислота ($HNO_{3}$) 50%	—	1334	1310	1278	1263	1238	1212	1186
Аммиак жидкий ($HN_{3}$)	665	639	610	580	545	510	462	390
Аммиачная вода ($NH_{3} cdot H_{2}O$) 25%	—	918	907	897	887	876	866	856
Анилин ($C_{6}H_{5}NH$)	—	1039	1022	1004	987	969	952	933
Ацетон ($C_{3}H_{6}O$)	835	813	791	768	746	719	693	665
Бензол ($C_{6}H_{6}O$)	—	900	879	858	836	815	793	769
Бутиловый спирт ($C_{4}H_{10}O$)	838	824	810	795	781	766	751	735
Вода ($H_{2}O$)	—	1000	998	992	983	972	958	943
Гексан ($C_{6}H_{14}$)	693	677	660	641	622	602	581	559
Глицерин, ($C_{3}H_{8}O_{3}$), 50%	—	1136	1126	1116	1106	1006	996	986
Диоксид серы ($SO_{2}$)	1484	1434	1383	1327	1264	1193	1111	1010
Дихлорэтан ($C_{2}H_{4}Cl_{2}$)	1310	1282	1254	1224	1194	1163	1133	1102
Диэтиловый эфир ($(C_{2}H_{5})_{2}O$)	758	736	714	689	666	640	611	576
Изопропиловый спирт ($C_{3}H_{8}O$)	817	801	785	768	752	735	718	700
Кальций хлористый, ($CaCl_{2} cdot H_{2})$) 25 %	1248	1239	1230	1220	1210	1200	1190	1180
м-Ксилол	—	882	865	847	831	796	780	764
Метиловый спирт, ($CH_{3}OH$) 100%	828	810	792	774	756	736	714	—
Метиловый спирт, ($CH_{3}OH$) 40%	—	946	935	924	913	902	891	880
Муравьиная кислота ($HCOOH$)	—	1244	1220	1195	1171	1147	1121	1096
Натр едкий, каустическая сода ($NaOH cdot H_{2}O$), 50%	—	1540	1525	1511	1497	1483	1469	1454
Натр едкий, каустическая сода ($NaOH cdot H_{2}O$), 40%	—	1443	1430	1416	1403	1389	1375	1360
Натр едкий, каустическая сода ($NaOH cdot H_{2}O$), 20%	—	1230	1219	1208	1196	1183	1170	1155
Натрий хлористый ($NaCl cdot H_{2}O$), 20%	—	1157	1148	1189	1130	1120	1110	1100
Натрий хлористый ($C_{6}H_{5}HO_{2}$)	—	1223	1203	1183	1163	1143	1123	1103
Октан ($C_{8}H_{18}$)	734	718	702	686	669	653	635	617
Олеум ($C_{8}H_{18}$), 20%	—	1922	1896	1870	1844	1818	1792	1766
Пропиловый спирт ($C_{3}H_{8}O$), 20%	—	819	804	788	770	752	733	711
Серная кислота ($H_{2}SO_{4}$), 98%	—	1857	1837	1817	1798	1779	1761	1742
Серная кислота ($H_{2}SO_{4}$), 92%	1866	1845	1824	1803	1783	1765	1744	1723
Серная кислота ($H_{2}SO_{4}$), 75%	1709	1689	1669	1650	1632	1614	1597	1580
Серная кислота ($H_{2}SO_{4}$), 60%	1532	1515	1498	1482	1466	1450	1434	1418
Сероуглерод ($CS_{2}$)	1323	1293	1263	1233	1200	1165	1125	1082
Соляная кислота, ($HCl cdot H_{2}O$) 30%	1173	1161	1149	1138	1126	1115	1103	1090
Толуол, ($C_{7}H_{8}$)	902	884	866	847	828	808	788	766
Уксусная кислота, ($CH_{3}COOH$) 100%	—	1072	1048	1027	1004	981	958	922
Уксусная кислота, ($CH_{3}COOH$) 50%	—	1074	1058	1042	1026	1010	994	978
Фенол (расплавленный)	—	—	1075	1058	1040	1022	1003	987
Хлорбензол ($C_{6}H_{5}Cl$)	1150	1128	1107	1085	1065	1041	1021	995
Хлороформ ($CHCl_{3}$)	1563	1526	1489	1450	1411	1380	1326	1280
Четыреххлористый углерод, фреон-10, хладон-10 ($CCl_{4}$)	1670	1633	1594	1556	1517	1471	1434	1390
Этилацетат, этиловый эфир уксусной кислоты ($С_{4}H_{8}O_{2}$)	947	924	901	876	851	825	797	768
Этиловый спирт, ($С_{2}H_{5}OH$) 100%	823	806	789	772	754	735	716	693
Этиловый спирт, ($С_{2}H_{5}OH cdot H_{2}O$) 80%	—	857	843	828	813	797	783	768
Этиловый спирт, ($С_{2}H_{5}OH cdot H_{2}O$) 60%	—	904	891	878	864	849	835	820
Этиловый спирт, ($С_{2}H_{5}OH cdot H_{2}O$) 40%	—	947	935	923	910	897	885	872
Этиловый спирт, ($С_{2}H_{5}OH cdot H_{2}O$) 20%	—	977	969	957	946	934	922	910

Рассмотрены физические свойства воды: плотность воды, теплопроводность, удельная теплоемкость, вязкость, число Прандтля и другие. Свойства представлены при различных температурах в виде таблиц.

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
0	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.

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 C_p, 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 →	0	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	0	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 СИ.

Теплофизические свойства воды на линии насыщения (100…370°С)

В таблице представлены теплофизические свойства воды H₂O на линии насыщения в зависимости от температуры (в диапазоне от 100 до 370°С). Каждому значению температуры, при которой вода находится в состоянии насыщения, соответствует давление ее насыщенного пара. При этих параметрах жидкость и ее пар находятся в состоянии насыщения или термодинамического равновесия.

В таблице даны следующие теплофизические свойства воды в состоянии насыщенной жидкости:

• давление насыщенного пара при указанной температуре p, Па;
• плотность воды ρ, кг/м³;
• удельная энтальпия воды h, кДж/кг;
• удельная (массовая) теплоемкость C_p, кДж/(кг·град);
• теплопроводность λ, Вт/(м·град);
• температуропроводность a, м²/с;
• вязкость динамическая μ, Па·с;
• вязкость кинематическая ν, м²/с;
• коэффициент теплового объемного расширения β, К^-1;
• коэффициент поверхностного натяжения σ, Н/м;
• число Прандтля Pr.

Свойства воды на линии насыщения имеют зависимость от температуры. Ее влияние особенно сказывается на вязкости воды — динамическая вязкость H₂O при повышении температуры значительно снижается. Если, при температуре 100°С значение этого свойства воды в состоянии насыщения равно 282,5·10^-6 Па·с, то при температуре, равной, например 370°С, динамическая вязкость снижается до величины 56,9·10^-6 Па·с.

Другие свойства воды такие, как плотность, теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность при росте ее температуры имеют тенденцию к снижению своих значений. Например, плотность воды уменьшается с 958,4 до 450,5 кг/м³ при нагревании со 100 до 370°С.

Теплопроводность воды в состоянии насыщения при увеличении температуры также снижается (в отличие от нормальных условий и температуре до 100°С, при которых имеет место ее рост в процессе нагрева). Снижение теплопроводности связано с увеличением как температуры, так и давления насыщенной жидкости.

Следует отметить, что удельная энтальпия воды в зависимости от температуры значительно увеличивается при нагревании, как до температуры кипения, так и выше.

Теплопроводность воды в зависимости от температуры при атмосферном давлении

В таблице представлены значения теплопроводности воды в жидком состоянии при нормальном атмосферном давлении. Теплопроводность воды указана в зависимости от температуры в интервале от 0 до 100°С.

Вода при нагревании становиться более теплопроводной — ее коэффициент теплопроводности увеличивается. Например, при 10°С вода имеет теплопроводность 0,574 Вт/(м·град), а при росте температуры до 95°С величина теплопроводности воды увеличивается до значения 0,682 Вт/(м·град).

Теплопроводность воды в зависимости от температуры

t, °С	0	5	10	15	20	25	30	35	40	50
λ, Вт/(м·град)	0,569	0,572	0,574	0,587	0,599	0,609	0,618	0,627	0,635	0,648
t, °С	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100
λ, Вт/(м·град)	0,654	0,659	0,664	0,668	0,671	0,674	0,677	0,68	0,682	0,683

Теплопроводность воды в зависимости от температуры и давления

В таблице приведены значения теплопроводности воды и водяного пара при температурах от 0 до 700°С и давлении от 1 до 500 атм.

Как известно, вода при атмосферном давлении закипает и переходит в пар при температуре 100°С. Коэффициент теплопроводности воды в этих условиях равен 0,683 Вт/(м·град). При увеличении давления растет и температура кипения воды (закон Клапейрона — Клаузиуса). По данным таблицы видно, при давлении в 100 раз выше атмосферного (100 бар) вода находится в виде пара при температуре от 310°С и имеет теплопроводность 0,523 Вт/(м·град).

Таким образом, следует отметить, что изменение давления влияет как на температуру кипения воды, так и на величину ее теплопроводности. Высокая теплопроводность воды достигается за счет роста давления — при повышении давления коэффициент теплопроводности воды увеличивается. Например, при давлении 1 бар и температуре 20°С вода имеет теплопроводность, равную 0,603 Вт/(м·град). При росте давления до 500 бар теплопроводность воды становится равной 0,64 Вт/(м·град) при этой же температуре.

Примечание: Черта под значениями в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под чертой относятся к пару, а выше ее — к воде. Теплопроводность в таблице указана в степени 10³. Не забудьте разделить на 1000! Размерность теплопроводности воды в таблице Вт/(м·град).

Источники:

1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.
3. Чубик И.А., Маслов А.М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М.: «Пищевая промышленность», 1970 — 184 с.
4. ГСССД 2-77 Вода. Плотность при атмосферном давлении и температурах от 0 до 100°С. М.: Издательство стандартов, 1978 — 6 с.

Что такое плотность жидкости

Плотность жидкости — это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает.

Если две жидкости одинаковой массы налить в сосуды, то их объемы будут разниться. Причина этому — плотность, т.е. расстояние между молекулами и атомами, образующими внутреннее строение. Эта величина скалярная и обозначается буквой ρ. В литературе можно встретить и другие обозначения, например D и d (в переводе с латинского densitans).

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Обычная вода при температуре 4⁰С имеет максимальное ее значение — 1000 кг/м3. Многие жидкие продукты питания имеют близкое значение плотности. Например, обезжиренное молоко, раствор уксуса, вино. В то же время для сока из ананаса аналогичное значение составляет 1084, из винограда — 1361, апельсина — 1043 кг/м3. Пиво имеет плотность 1030 кг/м3.

Многие жидкости менее плотны, чем вода, это:

• спирт этиловый (789 кг/м3);
• нефть (от 730 до 940 кг/м3);
• бензин (от 680 до 800 кг/м3);
• ДТ (879 кг/м3).

Как определить плотность жидкости

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

(rho=mdiv 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=(rho1times 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.

Как влияют внешние воздействия на расчет

Понятие «плотность» зависимо от условий окружающей среды, в которых происходит ее измерение. По мере повышения либо понижения температуры плотность начинает постепенно уменьшаться. Например, плотность воды при температуре кипения составляет 958,4 кг/м3. Однако таким образом ведут себя не все жидкости. Многие, испытывая понижение температуры, увеличивают свою плотность.

Для вычисления ρ при изменении температуры вещества применяется формула:

(rho t=rho20div(1+beta ttimes(t-20)))

Существуют особенности изменения плотности при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Так, обычная вода при затвердевании уменьшает свою плотность. Касательно других жидкостей — при переходе в твердое состояние ρ чаще растет.

Еще один внешний фактор, под действием которого жидкость сжимается, а, следовательно, ее плотность меняется, является внешнее давление. Однако так называемая сжимаемость жидкого вещества совсем невелика — 10^-6бар.

Для характеристики реакции жидкого тела на воздействие внешнего давления вводится термин — сжимаемость. Она высчитывается по формуле:

(beta w=Delta Wdiv WtimesDelta p=1divrhotimes(DeltarhodivDelta p))

Где βw — коэффициент объемного сжатия, ΔW — разница в изменении объема, Δρ — изменение плотности, Δp — изменение объема.

Введена еще одна величина, имеющая отношение к сжимаемости. Это объемный модуль упругости (Еж).

Она обратна коэффициенту объемного сжатия и определяется по формуле:

(Еж=1divbeta.)

В качестве единицы измерения выступает Па — паскаль. Для примера, Еж воды равняется 2 000 МПа. 

Каким соотношением связаны плотность и удельный вес жидкости

Удельный вес жидкости (γ) — еще один параметр, от которого зависят ее свойства.

Удельным весом называется вес жидкости, заключенной в единице V (объема).

Для измерения введена специальная единица — Н/м³.

Нахождение его значения производится по формуле:

(gamma=Gdiv V)

Где G — вес жидкости, V — объем.

Между удельным весом и плотностью жидкой среды существует прямая зависимость. Формула для определения удельного веса содержит равенство:

(gamma=gtimesrho)

Отличием удельного веса от плотности является тот факт, что он зависит от места проведения измерений, в т.ч. от высоты над уровнем моря и географической широты.