Плотность жидкости формула: Плотность вещества — урок. Физика, 7 класс.

Определение плотности жидкости пикнометром: суть метода, преимущества

..

Плотность является одним из основных показателей, с помощью которого определяют качество жидких веществ на предприятиях самых разных отраслей промышленности. С ее помощью можно установить, соответствуют ли характеристики сырья и готового продукта утвержденным нормам.

Ранее для определения плотности чаще всего использовался стеклянный пикнометр. Но в наше время появились более совершенные устройства, которые позволяют измерять данный показатель с минимальным участием человека. Ярким примером является гелиевый пикнометр. Ознакомиться с характеристиками измерительного прибора можно по ссылке http://chimbiolab.ru/laboratornoe-oborudovanie/analiticheskoe-oborudovanie/accupic-1340.html, здесь же можно оформить покупку.

Пикнометрический метод для измерения плотности жидкостей

Стандартный пикнометр представляет собой небольшой стеклянный сосуд с горлышком и крышкой-колпачком. В верхней части прибора находится метка. Пикнометр можно использовать для определения показателя плотности различных веществ, в том числе и жидкостей.

Диапазон температур, при которых можно проводить исследования, очень широкий. Это объясняется тем, что прибор изготовлен из термостойкого стекла. Этим он отличается от обычных мензурок.

Определение плотности жидкостей пикнометром основано на измерении отношения массы определенного объема исследуемого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в таком же объеме. При этом температура вещества должна совпадать температурой воды. Для получения точных результатов надо провести два параллельных испытания, а затем высчитать среднее арифметическое.

Когда и где используется пикнометрический метод

• Нефтегазовая промышленность. Плотность нефти и нефтепродуктов измеряется с целью определения их массы для коммерческих расчетов.
• Пищевая промышленность. Измерение данного показателя позволяет измерить содержание и концентрацию определенных веществ (сахаров, соли и др. ). Также он необходим для контроля качества пищевых продуктов: растительных и животных масел, молока и молочных продуктов, безалкогольных и газированных напитков, фруктовых соков и др.
• Электрохимия. Показатель плотности измеряется для определения концентрации травильных растворов в гальванических жидкостях, используемых в поточной линии.
• Химическая промышленность. Измерение плотности необходимо для контроля качества и определения свойств конечного продукта.
• Фармацевтика. Исследования помогают установить соответствие характеристик готового продукта установленным стандартам.

Точность метода

Определение плотности жидкостей с помощью пикнометра дает очень точные результаты. Если исследование было произведено в строгом соответствии с установленными требованиями – точность результатов составит ±0,001 г/cм³. Но данный метод достаточно трудоемкий и занимает много времени, поэтому в лабораторных условиях можно вместо стеклянного пикнометра использовать гелиевый. Тогда на проведение анализа будет затрачено всего 2-3 минуты, а результаты также будут максимально точными.

Суть метода: как происходит измерение плотности жидких веществ

• Сначала надо взвесить чистый и сухой пикнометр. Для этого используют высокоточные весы.
• Затем надо подогреть стеклянный сосуд и дистиллированную воду до такой температуры, при которой будет проводиться измерение плотности исследуемой жидкости (к примеру, молока).
• Дистиллированную воду наливают в пустой пикнометр до метки, расположенной на его горлышке. При этом надо внимательно следить за постоянством температуры.
• Затем определяют массу пикнометра вместе с водой. После этого воду надо вылить, а измерительный прибор высушить в специальной печи.
• В подготовленный стеклянный сосуд наливают исследуемое вещество до метки на горлышке. Температура должна быть такой же, как и при заполнении водой.
• После этого надо снова взвесить пикнометр.
• Завершающий этап – проведение расчетов по формуле.

Что обязательно нужно учитывать во время измерений

• Пикнометр перед началом исследования следует тщательно промыть хромовой смесью, а затем дистиллированной водой.
• Исследуемую жидкость необходимо хорошо перемешать до однородного состояния. Наличие осадка и пленки на поверхности недопустимо.
• Жидкость надо наливать медленно, чтобы в ней не образовались пузырьки воздуха. Затем пикнометр следует плотно закрыть крышкой.
• Если испытуемое вещество осталось на крышке или поверхности прибора – его аккуратно убирают ваткой. Это необходимо сделать обязательно, так как даже незначительное количество вещества может исказить результаты.
• При определении плотности легкоиспаряющихся жидкостей время взвешивания не должно превышать 5 минут, иначе не удастся избежать потери массы из-за испарения.
• Постоянство температуры – это еще одно важное требование, без соблюдения которого не удастся получить достоверные результаты.

Формула, по которой вычисляется плотность жидкости

Плотность жидкости определяется как отношение ее массы к объему. В нашем случае расчеты будут проводиться по формуле:

Ржидк = (М2 – М) : (М1 – М) × Рводы,

где Ржидк – плотность жидкости, г/см³;

М – масса пикнометра, г;

М1 – масса прибора с чистой водой, г;

М2 – масса прибора с исследуемым веществом, г;

Рводы – плотность чистой воды, г/см³ (этот показатель составляет 0,99703 г/см³ при +20 °С).

Важно, чтобы результаты двух параллельный исследований отличались не более чем на 0,05 г/см³.

Сравнение работы пикнометра с ареометром

Ареометрический метод исследования плотности жидкости основан на законе Архимеда. Исследование происходит следующим образом: жидкость надо налить в чистый цилиндр емкостью не менее 0,5 л, а затем осторожно помещать в нее ареометр до тех пор, пока он не начнет плавать. Прибор должен располагаться в центре цилиндра и не касаться его дна и стенок. Через 3-4 минуты после погружения необходимо провести отчет по делениям шкалы прибора по нижнему мениску.

Несмотря на то, что ареометрический метод менее трудоемкий, он не позволяет получить такие же точные результаты, какие дает пикнометрический метод. К тому же пикнометр позволяет исследовать сравнительно малое количество анализируемой пробы (1-20 мл). Для применения ареометра потребуется не менее 0,5 л исследуемой жидкости.

Еще одно преимущество пикнометрического метода – возможность работы с сильнолетучими веществами. Ареометр в этих целях применять нельзя.

Выводы

В производственных условиях для получения максимально точных результатов наиболее оправданным будет использование гелиевого пикнометра. Это надежный и качественный прибор, которому можно доверять. Вычисления производятся автоматически всего за несколько минут, что значительно снижает нагрузку на сотрудников лаборатории. Заказать прибор можно в ООО «ХимБиоЛаб», возможна доставка во все регионы России.

Таблица вычисления плотности веществ онлайн

Как известно, каждое вещество имеет объем. Но массы двух тел, имеющих равные объемы, могут быть разными. Это значит, что плотность каждого вещества разная. Плотность вещества является величиной физической и равна численно массе его единицы объема. Если известны масса и объем тела, возможно рассчитать его плотность:

p = m / V

m — обозначение массы тела;
V — обозначение объема тела;
p — его плотность.
Т. е., плотность находим как отношение массы тела к его объему.

Основной единицей плотности является кг/м3. Часто используется не системная единица грамм на куб. сантиметр (г/см3).

Плотность вещества в различных состояниях будет разная. Так, плотность жидкого металла меньше его же плотности в твердом состоянии. При повышении температуры происходит термическое расширение, увеличивается объем при неизменной массе и плотность снижается.

Очень часто бывает нужно вычислить объем или массу тела. Это несложно будет сделать, используя определение плотности. Из него следует, что объем тела равен массе тела деленной на плотность.

V = m / p

Зная объем тела и плотность, находим массу тела, которая равняется их произведению.

m = p * V

Плотность жидкости: Ацетон, Вода, Вода морская, Бензин, Бензол, Глицерин, Дизельное топливо, Йод, Керосин, Кола, Кофе espresso, Апельсиновый сок, Молоко, Масло подсолнечное, Масло оливковое, Масло машинное, Масло рапсовое, Масло льняное, Масло парафиновое, Масло касторовое, Нефть, Спирт этиловый, Скипидар, Метиловый спирт, Бутиловый спирт, Гексан, Ксилол, Метанол, Уксусная кислота, Гептан, Азотная кислота, Диэтиловый эфир, Пентан, Пропиленгликол, Серная кислота, Пропанол, Лимонная кислота, Масляная кислота, Сероуглерод, Дихлорэтан, Толуол, Бром, Хлороформ, Окись углерода, Тетрахлорметан, Пиво, Этиленгликоль, Этилацетат, Эфир, Эфир этиловый.

 
Плотность древесины: Ольха, Пихта сибирская, Осина, Береза, Тополь, Лиственница, Дуб, Ель, Липа, Сосна, Кедр, Пробковое дерево.
 
Плотность металла и сплавов: Алюминий, Жидкий алюминий, Жидкое железо, Железо, Жидкое золото, Золото, Калий, Жидкий калий, Натрий, Жидкий натрий, Олово, Жидкое олово, Свинец, Жидкий свинец, Серебро, Жидкое серебро, Кобальт, Магний, Медь, Барий, Вольфрам, Кадмий, Кальций, Литий, Марганец, Молибден, Никель, Хром, Цинк, Титан, Платина, Плутоний, Цезий, Бронза, Дюралюминий, Латунь, Сталь, Чугун, Нихром, Агат, Алебастр, Оксид алюминия, Ртуть, Бериллий, Сурьма, Доломит, Уран, Ниобий, Баббит.
 
Плотность газа и пара: Аммиак, Азот, Аргон, Воздух, Водород, Ацетилен, Водяной пар, Гелий, Ксенон, Метан, Неон, Озон, Хлор, Пропан, Радон, Этан, Кислород, Пропилен, Двуокись углерода, Жидкий азот, Жидкий аргон, Жидкий водород, Жидкий пропан, Жидкий кислород, Оксид серы, Оксид углерода, Оксид азота, Формальдегид, Стибин, Этилен.
 
Плотность минералов: Гипс, Гранит, Кварц, Мел, Сланец, Базальт, Глина, Известняк, Кокс, Мрамор, Алмаз, Корунда, Уголь, Каменный уголь, Графит, Кремний, Грунт, Тальк, Сера порошок, Каолин.
 
Плотность материалов: Воск, Асфальт, Лед, Резина, Фарфор, Шлак, Бетон, Картон, Парафин, Снег (рыхлый), Бумага, Каучук, Кость, Цемент, Янтарь, Песок сухой, Песок сухой (утрамбованный), Песок мокрый (утрамбованный), Песок мокрый, Паронит, Полиэтилен, Фанера, Стекло оконное, Кирпич, Кирпич силикатный, Железобетон, Эбонит, Текстолит, Войлок, Поливинилхлорид, Поликарбонат, Полистирол, Полипропилен, Полиуретан, Карбид кальция, Аммиачная селитра.

 
Плотность веществ: Глюкоза, Гидроксид натрия, Гидроксид калия, Фенол, Хлорид натрия, Хлорид кальция, Хлорид калия, Хлорид цинка, Зерно пшеницы, Зола, Картофель, Мука пшеничная, Рис, Рожь, Сахар-песок, Свекла, Соль пищевая, Соль, Сода.
 
Чтобы произвести расчеты плотности веществ, воспользуйтесь онлайн калькулятором.

Таблица вычисления плотности веществ онлайн

г/см3 кг/см3

Плотность в зависимости от изменения давления и температуры

Плотность жидкости зависит от температуры и давления. Плотность воды в зависимости от температуры и давления указана ниже:

См. также Вода — плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения, для онлайн-калькулятора, рисунков и таблиц, показывающих изменения в зависимости от температуры.

Плотность

Плотность жидкости можно выразить как

ρ = m / V                                (1)

, где

ρ = плотность жидкости (кг/м ³ )

М = масса жидкости (кг)

V = объем жидко )

Обратный из плотности — удельный объем:

V = 1 / ρ

= V / M (2)

, где

V = Удельный объем (M ³

V = Удельный объем (M ³

V =. /кг)

Volume and change in Temperature

When temperature increases —  most liquids expands:

dV = V ₁ — V ₀

     = V ₀ β dt 

     = V ₀ β (T ₁ — T ₀ ) (3)

, где

DV = V ₁ — V ₀ = изменение в объеме — разница между конечным и начальным объемом (м м. ³ )

β = коэффициент повышения объемной температуры (M ³ /M ^{3 O} C)

DT = T ₁ — T ₀ = изменение в температуре. и начальная температура ( ^O C)

(3) может быть модифицирована до

V ₁ = V ₀ (1 + β666612 (T 12 = V ₀ (1 + β666 (T 12 = V ₀ (1 + β666 (T9 10063. ₀ ))                           (3b)

Плотность и изменение температуры

С (1) и (3b) конечная плотность после изменения температуры может быть выражена как

ρ _{1 60 30 V 92 (1 + β (T 1 — T 0 )) (4)}

, где

ρ ₁ = Конечный DENCES (KG/M ^{) 3 ) 3 ) 3 ) 3 1) 3 1) 3 1).}

— or combined with (2)

ρ ₁ =  ρ ₀ / (1 + β (t ₁ — t ₀ ) (4b)

, где

ρ ₀ = Начальная Доть DIENT0013

Объемные температурные коэффициенты —

β

• Вода: 0,0002 (M ³ /M ^{3 O} C) в 20 ^O 2 /M ^{3 O} C) в 20 ^O 2 /M ^{3 O} C) в 20 ^O 2 /M ^{3 O} C) в 20 ^O 2 /M ^{3 O} C). /m ^{3 o} C)
• коэффициент объемного расширения для некоторых часто используемых материалов

Примечание! — объемные температурные коэффициенты могут сильно меняться в зависимости от температуры.

Плотность и изменение давления

Влияние давления на объем жидкости можно выразить с помощью трехмерного закона Гука ₀ ) / ((V ₁ — V ₀ ) / V ₀ )                                   (5)

where

E = bulk modulus — liquid elasticity (N/m ² )

Знак минус соответствует тому, что увеличение давления приводит к уменьшению объема.

с (5) — конечный объем после изменения давления может быть выражен как

V ₁ = V ₀ (1 — (стр. ₁ — P ₀ ) / E) (5B )

Объединение (5b) с (1) — Последняя плотность может быть выражена как:

ρ ₁ = M / ( V ₀ (P 2 (P _{(P . 1 — p 0 ) / E))                                  (6)}

— or combined with (2) — the final density can be expressed as

ρ ₁ = ρ ₀ / (1 — (стр. ₁ — стр. ₀ ) / E) (6B)

Эластичность жидкости.0021 9

(N/m ² )

ethyl alcohol : 1.06 10 ⁹ (N/m ² )

oil : 1. 5 10 ⁹ (N/m ² )

Внимание! Объемный модуль для жидкостей зависит от давления и температуры.

Модуль объемного сжатия для воды – британские единицы

Модуль объемного сжатия для воды – единицы СИ

Плотность жидкости, изменяющая как температуру, так и давление

Плотность жидкости при изменении температуры и давления можно выразить комбинацией (4b) и (6b) :

  ρ ₁ = ρ _{1) (из уравнения /63) (1 — (p 1  — p 0 ) / E)}

      =  ρ ₀  / (1 + β (t ₁  — t ₀ ))  / (1 — (p ₁  — p ₀ ) / E)                                         (7)

Example — Density of Water at 100 bar and 20

^o C

• density of water 0 ^o C : 999. 8 (kg/m ³ )
• Коэффициент расширения воды при 10 ^O C : 0,000088 ( M ³ /M ^{3 O} C) (среднее значение от 0 до 200021 O ^O C) (среднее значение от 0 до 200021 O C). модуль воды: 2,15·10 (N/M ² )

Плотность воды можно рассчитать (3):

ρ ₁ = (999,8 кг/м ³ )/(1 + (0,0088 211211121 3 )/(1 + (0,000089999998989898989898989898989898111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111121). M ³ / M ^{3 O} C) (20 ^O C) — (0 ^O C) )) / (1 — (100 10 ⁵ PA). — (1 10 ⁵ Па)) / ( 2,15 10 ⁹ Н/м ² ) ) 

     = 1002,7 (кг/м )0021 3 )

Расчет плотности

К концу этого урока вы сможете:

• вычислять одну переменную (плотность, массу или объем) из уравнения плотности
• рассчитать удельный вес объекта, а
• определяют, будет ли объект плавать или тонет, учитывая его плотность и плотность его окружения.

Введение в плотность

Плотность – это масса объекта, деленная на его объем.

Плотность часто выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см ³ ). Помните, что граммы — это масса, а кубические сантиметры — это объем (тот же объем, что и 1 миллилитр).

Коробка с большим количеством частиц будет более плотной, чем такая же коробка с меньшим количеством частиц

Показать титры

Скрыть

от еинформрматики.

Плотность — фундаментальное понятие в науке; вы будете видеть это на протяжении всего обучения. Его довольно часто применяют при идентификации горных пород и минералов, так как плотность веществ редко изменяется существенно. Например, золото всегда будет иметь плотность 19..3 г/см

3 ; если минерал имеет другую плотность, это не золото.

Вероятно, вы интуитивно чувствуете плотность материалов, которые вы часто используете. Например, губки имеют низкую плотность; они имеют низкую массу на единицу объема. Вы не удивитесь, когда большую губку легко поднять. Напротив, железо плотное. Если вы берете в руки железную сковороду, вы ожидаете, что она будет тяжелой.

Студенты и даже преподаватели часто путают массу и плотность. Слова тяжелый и легкий сами по себе относятся к массе, а не к плотности. Очень большая губка может много весить (иметь большую массу), но ее плотность мала, потому что весит она очень мало на единицу объема

. Для плотности вам также необходимо учитывать размер или объем объекта.

Как определить плотность?

Бетонный куб будет весить больше, чем куб воздуха того же размера, потому что он более плотный

Показать титры

Скрыть

от Pitsco Lighter-Than-Air Flight

Плотность не измеряется напрямую. Обычно, если вы хотите узнать плотность чего-либо, вы должны взвесить это, а затем измерить объем.

Покажи мне, как это сделать

Скрыть

Вы собираете валун и возвращаете его в лабораторию, где вы взвешиваете его и находите, что его масса составляет 1000 г. Затем вы определяете объем 400 см ³ . Какова плотность вашего валуна?

Показать ответ

Скрыть

Плотность равна массе, деленной на объем,

В этом случае масса равна 1000 г, а объем равен 400 см ³ , поэтому вы делите 1000 г на 400 см ³ для получения 2,5 г/см ³ .

Еще одна хитрость, связанная с плотностью, заключается в том, что вы не можете добавлять плотности. Если у меня есть камень, состоящий из двух минералов, один с плотностью 2,8 г/см ³ , а другой с плотностью 3,5 г/см ³ , камень будет иметь плотность между 3,5 и 2,8 г/см ³ , а не плотностью 6,3 г/см ³ . Это связано с тем, что и будут добавлены к массе и объему двух минералов, и поэтому, когда они разделены, чтобы получить плотность, результат будет между ними.

Типичная плотность газов составляет порядка тысячных долей грамма на кубический сантиметр. Жидкости часто имеют плотность около 1,0 г/см ³ , и действительно, пресная вода имеет плотность 1,0 г/см ³ . Камни часто имеют плотность около 3 г/см ³ , а металлы часто имеют плотность выше 6 или 7 г/см ³ .

Как рассчитать удельный вес?

Чтобы рассчитать удельный вес (SG) объекта, вы сравниваете плотность объекта с плотностью воды:

Поскольку плотность воды в г/см ³ равна 1,0, SG объекта будет почти таким же, как его плотность в г/см ³ . Однако удельный вес является безразмерным числом и одинаков в метрической системе или любой другой системе измерения. Это очень полезно при сравнении плотности двух объектов. Поскольку удельный вес не имеет единиц измерения, не имеет значения, измерялась ли плотность в г/см ³ или в каких-то других единицах (например, в фунтах/футах ³ ).

Покажи мне, как это сделать

Скрыть

У вас есть образец базальта плотностью 210 фунтов/фут ³ . Плотность воды составляет 62,4 фунта/фут ³ . Каков удельный вес базальта?

Показать ответ

Скрыть

Удельный вес — это плотность вещества, деленная на плотность воды, поэтому

Итак, мы делим базальт (210 фунтов/фут ³ ) на плотность воды (62,4 lbs/ft ³ ), и получаем S.G.= 3,37 .

Зачем мне рассчитывать плотность или удельный вес?

Плотность имеет решающее значение для многих применений. Одним из наиболее важных является то, что плотность вещества определяет, будет ли оно плавать на другом. Менее плотные вещества будут плавать на более плотных (или подниматься сквозь них). Вот несколько примеров того, как это объясняет повседневные явления:

Корабль, плывущий по воде, — отличная иллюстрация разницы между массой и плотностью. Корабль должен иметь плотность менее 1,0 г/см ³ (плотность воды), иначе она утонет. Корабли имеют большую массу, так как сделаны из стали, но поскольку имеют большой объем, их плотность меньше 1,0 г/см ³ . Если к ним добавить достаточно массы, чтобы их плотность превысила 1,0 г/см ³ , они утонут.

Чтобы попробовать несколько практических задач, перейдите на страницу с примерами задач!

Где плотность используется в науках о Земле?

Галенит, свинцовая руда, является одним из самых плотных распространенных минералов.

Показать титры

Скрыть

с http://mineral. galleries.com/.

• Изостазия — определение высоты расположения континентов на мантии
• Тектоника плит — механизмы, приводящие в движение тектонику плит
• Минералы — определение названия минерала по его плотности
• Горные породы — определение названия и состава горной породы по ее плотности
• Гипсометрическая кривая — изучение причин изменения высоты на Земле
• Океанография — некоторые океанские течения и циркуляция океана контролируются плотностью

Следующие шаги

Я готов НА ПРАКТИКУ! Если вы считаете, что разобрались со всеми перечисленными выше вещами, нажмите на эту полосу, чтобы попробовать решить некоторые практические задачи с готовыми ответами!
Или, если вы хотите еще больше попрактиковаться, см. ссылки ниже

Дополнительная помощь по Density

Онлайн-лаборатория Einformatics по массе, объему и плотности создана Нью-Йоркским университетом.