Удельный вес – это отношение веса вещества к занимаемому им объёму, в то время как плотность является отношением массы вещества к занимаемому им объёму.
Важно помнить, что вес и масса – разные физические величины. Масса означает количество вещества и является характеристикой физического объекта, определяющей сопротивление силе ускорения. В международной системе измерительных единиц масса выражается в килограммах.
Вес – сила воздействия объекта на опору, препятствующую его падению (например, поверхность земли, напольные весы, пружина безмена). Вес определяется произведением массы объекта на ускорение свободного падения (на планете Земля ускорение свободного падения составляет 9,8 м/c 2 ). В международной системе измерительных единиц вес выражается в ньютонах.
Исходя из этого, плотность измеряется в кг/м 3 , а удельный вес в Н/м 3 .
Понятие удельного веса встречается во многих областях науки и жизни. Этим термином оперируют физика, медицина, металлургия, экономика и социология. Сложно ожидать, что столь разноплановые направления будут толковаться одинаково, поэтому определение и формула удельного веса, взятые из физического справочника, будут отличаться от формулировок, найденных в учебнике экономики. Однако, суть остается неизменной — определение роли, значимости некоторой части по отношению к целому.
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.
Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20 ° C).
| Твердое тело | ρ , кг/м 3 | ρ , г/см 3 | Твердое тело | ρ , кг/м 3 | ρ , г/см 3 |
| Стекло оконное | |||||
| Сосна (сухая) | |||||
| Оргстекло | |||||
| Сахар-рафинад | Полиэтилен | ||||
| Дуб (сухой) |
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.
Читать также: Скорость полотна ленточной пилы
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.
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:
- m — масса.
- V — объем.
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.
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.
Гравитационная масса
В определении массы на основе тяготения используют закон гравитации:
\[F=\gamma \frac{m_1m_2}{r^2}\left(2\right).\]
Измерение гравитационной массы проводят при помощи взвешивания. Тела располагают неподвижно относительно Земли и сравнивают действующие на них силы тяготения. Определенная таким способом масса называется гравитационной.
Эмпирически показывают, что гравитационные массы инертные массы совпадают. В механике Ньютона совпадение инертной и гравитационной масс не имеет физической основы. Это просто экспериментальный факт, который установлен с высокой точностью, если это было бы не так, то классическая динамика не пострадала бы. В релятивистской теории тяготения равенство инертной и гравитационной массы имеет принципиальное значение и положено в основу теории.
И так, масса тела — это количественная мера инертных и гравитационных свойств тела.
Единицей измерения массы в Международной системе единиц является килограмм:
\[\left[m\right]=кг.\]
Экономика и социальные науки
В экономике и науках об обществе термин обозначает долю определенного фактора в общей структуре. Это понятие имеет большое значение, так как позволяет судить о значимости какого-либо сектора, его ценности, доле в целом направлении.
Формула удельного веса в экономике: У. в. = Значение отдельной графы таблицы / Сумма всех граф таблицы.
В этом уравнении делимое и делитель выражены в одних и тех же единицах измерения, следовательно, искомая величина будет представлена в виде правильной десятичной дроби или в процентах.
Подобные вычисления проводятся в экономике, хозяйственной деятельности, социологии, статистике и многих других дисциплинах, требующих анализа данных.
При вычислении важно понимать две вещи:
- Знаменатель дроби представляет собой 100%, и сумма показателей для всех граф таблицы не может его превышать. Так, если сложить процентные доли всех статей бюджета, мы получим 100%, не более и не менее.
- Результат вычисления не может быть отрицательным, ведь он представляет собой долю целого.
Читать также: Коллекторный двигатель постоянного тока 220в
Несмотря на то что две приведенные формулы отличаются друг от друга и оперируют разными величинами, в них все же есть кое-что общее. В обоих случаях вычисляется вес объекта, его значимость, влияние на другие объекты и ситуацию в целом.
Свойства массы
Эмпирически получены такие свойства массы, как:
- Масса — аддитивная скалярная величина, которая не зависит от места положения тела в пространстве. Аддитивность означает, что масса тела равна сумме масс частей тела. Это свойство в точности выполняется для макроскопических тел и нарушается, если энергия взаимодействия составных частей тела велика, например, при соединении протонов и нейтронов в ядро атома. То, что масса является скалярной величиной, значит, что инертные свойства тел одинаковы во всех направлениях.
- Масса тела не зависит от скорости, если она много меньше скорости света.
Массу можно определять при помощи взвешивания или используя динамический способ. Динамический способ нахождения массы заключается в следующем. Если один раз для рассматриваемого тела измерить ускорение и действующую на тело силу одновременно, то можно применяя формулу (1) вычислить массу. Зная массу тела можно рассчитывать ускорение тела по известной силе и по известному ускорению находить силу.
Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!
Автор: gidroadmin
Дата: 2008-12-08
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».
Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.
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 ρ – масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости
где m – масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС – г/см 3 , в системе МКГСС – кгс·с 2 /м 4 , а в системе СИ – кг/м 3 .
Удельный вес γ – вес жидкости в единице объема:
где G – вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС – дин/см 3 , в системе МКГСС – кгс/м 3 , а в системе СИ – Н/м 3 .
Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g – ускорение свободного падения.
Плотность и удельный вес некоторых технических жидкостей.
| Жидкость | t, 0 С | ρ, кг/м 3 ; γ, кгc/м 3 | γ, H/м 3 | ρ, кгc·c 2 /м 4 |
| Автол 10 | 20 | 920 | 9025 | 93,8 |
| Алкоголь (безводный) | 20 | 795 | 7799 | 81,0 |
| Аммиак | -34 | 684 | 6710 | 69,7 |
| Анилин | 15 | 1004 | 9849 | 102 |
| Ацетон | 15 | 790 | 7750 | 80,5 |
| Бензин | 15 | 680 – 740 | 6671 – 7259 | 69,3 – 75,4 |
| Битум | – | 930 – 950 | 9123 – 9320 | 94,8 – 96,8 |
| Вода дистиллированная | 4 | 1000 | 9810 | 102 |
| Вода морская | 4 | 1020-1030 | 10006-10104 | 104-105 |
| Глицирин (безводный) | 15 | 1270 | 11772 | 129 |
| Гудрон | 15 | 930-950 | 9123-9320 | 94,8-96,8 |
| Деготь каменно-угольный | 15 | 1200 | 12459 | 122 |
| Керосин | 15 | 790 – 820 | 7750-8044 | 80,5 – 93,5 |
| Мазут | 15 | 890 – 940 | 8731 – 9221 | 90,7 – 95,8 |
| Масло: | ||||
| -вазелиновое | 20 | 860 – 890 | 8437 – 8731 | 87,7 – 90,7 |
| -индустриальное 12 | 20 | 876 – 891 | 8594 – 8741 | 89,3 – 90,8 |
| -индустриальное 20 | 20 | 881 – 901 | 8643 – 8839 | 89,8 – 93,3 |
| -индустриальное 30 | 20 | 886 – 916 | 8692 – 8986 | 90,3 – 93,4 |
| -индустриальное 45 и 50 | 20 | 890 – 930 | 8731 – 9123 | 90,7 – 94,8 |
| -индустриальное 45 и 50 | 20 | 890 – 930 | 8731 – 9123 | 90,7 – 94,8 |
| -касторовое | 20 | 960 | 9418 | 97,8 |
| -машинное | 20 | 898 | 8809 | 91,5 |
| -трансформаторное | 20 | 887 – 896 | 8701 – 8790 | 90,4 – 91,3 |
| -турбинное 30 и 32 | 20 | 894 – 904 | 8770 – 8868 | 91,1 – 92,1 |
| Молоко цельное | 20 | 1029 | 10094 | 103 |
| Нефть натуральная | 15 | 700 – 900 | 6867 – 8829 | 71,4 – 91,7 |
| Пиво | 15 | 1040 | 10202 | 106 |
| Ртуть | 20 | 13546 | 132886 | 1381 |
| Спирт метиловый | 15 | 810 | 7946 | 82,6 |
| Спирт этиловый | 15-18 | 790 | 7750 | 80,5 |
| Чугун расплавленный | 17 | 1210 | 11870 | 123 |
Читать также: Относительной деформацией при кручении равна
Плотность воды и ртути при разных температурах.
Источник: Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Просмотров: 164260
Комментарии к этой статье!!
Комментарий добавил(а): mqsqt Дата: 2011-09-03
Комментарий добавил(а): Баштаг Дата: 2012-10-29
Комментарий добавил(а): Саня Дата: 2013-11-12
Комментарий добавил(а): Ир Дата: 2014-01-15
Комментарий добавил(а): ир Дата: 2014-04-28
Комментарий добавил(а): lelik Дата: 2014-10-20
Nicego ne ponyala
Комментарий добавил(а): sens Дата: 2014-10-23
Спасибо огромное за таблицу ж-тей. Очень пригодилась. ))))
Комментарий добавил(а): юрий Дата: 2014-12-30
Комментарий добавил(а): эдльд Дата: 2015-01-28
Комментарий добавил(а): Виталий Дата: 2018-05-14
Большое спасибо за материал
Добавить Ваш комментарий
| Похожие статьи! | |
| Вязкость жидкостей | Вязкость воды, молока, бензина, нефти, спирта | |
| Гидростатическое давление. Закон Паскаля. | |
| Уравнение Бернулли – основное уравнение гидравлики | |
| Сжимаемость жидкостей | |
| Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости | |
| Самые популярные статьи на сайте! | |
| Перевод единиц измерений. Конвертор единиц давлений | |
| Вязкость жидкостей | Вязкость воды, молока, бензина, нефти, спирта | |
| Плотность и удельный вес жидкостей | Плотность воды, масла, спирта, керосина, бензина и нефти | |
| Гидравлический расчет трубопроводов | |
| Уравнение Бернулли – основное уравнение гидравлики | |
| Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости | |
| Гидростатическое давление. Закон Паскаля. | |
| Температурное расширение жидкостей | |
| Сжимаемость жидкостей | |
| История гидравлики. История развития гидравлики. Часть 1. От древней Греции до середины XVIII в. | |
Формула для вычисления плотности
Формула, помогающая найти плотность тела, выглядит следующим образом:
- p = m / V, где p — плотность вещества, m — масса тела, V — объем тела в пространстве.
Если мы вычисляем плотность того или иного газа, то формула будет выглядеть так:
- p = M / V m p — плотность газа, M — молярная масса газа, V m — молярный объем, который при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Пример: масса вещества 15 кг, занимает оно 5 литров. Какова плотность вещества?
Решение: подставляем значения в формулу
- р = 15 / 5 = 3 (кг/л)
Ответ: плотность вещества 3 кг/л
