Что такое плотность жидкости

Плотность жидкости

Вы будете перенаправлены на Автор24

Любая жидкость обладает собственными неповторимыми свойствами и характеристиками. В физике принято рассматривать ряд явлений, которые связаны с этим специфическими характеристиками.

Рисунок 1. Плотность жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Жидкости обычно разделяют на две основные категории:

Рисунок 2. Вычисление плотности жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Эти классы жидкостей имеют принципиальные различия между собой. Так капельные жидкости существенно отличаются от газообразных. Они обладают определенным объемом. Его величина не будет изменяться под действием каких-либо внешних сил. В газообразном состоянии жидкости могут занимать весь объем, который у них имеется. Также подобный класс жидкости может в значительной степени изменять свой собственный объем, если на него влияют определенные внешние силы.

У жидкостей любого типа есть три свойства, с которыми они не могут расстаться:

Эти свойства способны влиять на многочисленные законы их движения, поэтому они имеют главное значение в процессе изучения и применения знаний на практике.

Понятие плотности жидкости

Масса, которая заключена в единицу объема, называется плотностью жидкости. Если поступательно повышать единицу давления, то объем воды будет стремиться к уменьшению от первоначальной его величины. Разница значений составляет примерно 1 к 20000. Такой же порядок чисел будет иметь коэффициент объемного сжатия для иных капельных жидкостей. Как правило, на практике установлено, что серьезных изменений давления не происходит, поэтому принято не использовать на практике сжимаемость воды при расчете удельного веса и плотности в зависимости от давления.

Готовые работы на аналогичную тему

Рисунок 3. Плотности различных жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для расчетов плотности жидкости вводится понятие температурного расширения для капельных жидкостей. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения, которое выражает увеличение объема жидкости при увеличении температурного режима на 10 градусов по шкале Цельсия.

Таким образом, формируется показатель плотности для определенной жидкости. Ее принято учитывать при различном атмосферном давлении, температурных показателях. Выше представлена таблица, которая показывает плотности основных видов жидкостей.

Плотность воды

Плотность воды также довольно близка к ряду распространенных продуктов питания. Ее можно сравнить с вином, раствором уксуса, обезжиренным молоком, сливками, сметаной. Некоторые виды продуктов имеют более высокие показатели по плотности. Однако немало среди продуктов питания и напитков таких, которые существенно могут уступить классической воде. Среди них обычно выделяют спирты, а также нефтепродукты, включая мазут, керосин и бензин.

Если необходимо рассчитать плотность некоторых газов, тогда используется уравнения состояния идеальных газов. Это необходимо в тех случаях, когда поведение реальных газов существенно отличается от поведения идеальных газов и процесса сжижения не происходит.

Объем газа обычно зависит значений давления и температуры. Разности давлений, которые вызывают существенные изменения плотности газов, возникают при движении на больших скоростях. Обычно несжимаемый газ проявляется на скоростях, которые превышаю сто метров в секунду. Рассчитывается соотношение скорости движения жидкости со скоростью звука. Это позволяет соотносить многие показатели при подтверждении плотности того или иного вещества.

Вязкость жидкостей

Еще одним свойством любой жидкости является вязкость. Это такое состояние жидкости, которое способно оказывать сопротивление сдвига или иной внешней силы. Известно, что реальные жидкости обладают подобными свойствами. Она определяется в виде внутреннего трения при относительном перемещении частиц жидкости, находящихся рядом.

Существуют не только легко подвижные жидкости, но и более вязкие вещества. К первой группе обычно относят воздух и воду. У тяжелых масел сопротивление происходит на ином уровне. Вязкость может охарактеризовать степенью текучести жидкости. Также такой процесс называют подвижностью ее частиц, и он зависит от плотности вещества. Вязкость жидкостей в лабораторных условиях определяют вискозиметрами. Если вязкость жидкости в большей степени зависит только от прилагаемой температуры, то принято различать несколько основных параметров веществ. При увеличении температуры вязкости капельной жидкости стремится к уменьшению. Вязкость газообразной жидкости при схожих условиях только возрастает.

Сила внутреннего трения в жидкостях возникает при пропорциональности скорости градиента к площади слоев, которые осуществляют трение. При этом трение в жидкостях принято различать от процесса трения в иных телах твердого типа. В твердых телах сила трения будет зависеть от нормального давления, а не от площади трущихся поверхностей.

Аномальные и идеальные жидкости

Различают два вида жидкостей, исходя из их внутренних характеристик:

Аномальными жидкостями называют такие жидкости, которые не подчиняются закону вязкости Ньютона. Подобные жидкости способны начинать движение после момента касательного напряжения при прохождении предельного порога по минимуму. Такой процесс также называют начальным напряжением сдвига. Эти жидкости не могут двигаться при небольших напряжениях и испытывают упругие деформации.

К идеальным жидкостям относят воображаемую жидкость, которая не подвержена любым сжатиям и деформациям, то есть она лишена свойства вязкости. Для ее расчета необходимо вводить определенные поправочные коэффициенты.

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 10 06 2021

Источник

Плотность жидкости

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).

Понятие плотности касается однородных веществ, в т.ч. в жидком состоянии. Если однородность отсутствует, говорят о средней плотности либо плотности в одной точке.

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 4 0 С 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:

Как определить плотность жидкости

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

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:

Существует деление жидкостей на:

Реальные, в свою очередь, подразделяются на:

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.

Водка при 20°C имеет плотность 935 кг/м3, а при 80°C — 888; нафталин при 230°C — 865 кг/м3, при 320°C — 794 кг/м3; раствора сахара при 20°C — 1333 кг/м3, при 100°C — 1436 кг/м3. Значение аналогичных величин вынесены в специальные таблицы, которые носят справочный характер.

Для вычисления ρ при изменении температуры вещества применяется формула:

\(\rho t=\rho20\div(1+\beta t\times(t-20))\)

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.

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

\(\beta w=\Delta W\div W\times\Delta p=1\div\rho\times(\Delta\rho\div\Delta p)\)

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:

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).

Нахождение его значения производится по формуле:

Где G — вес жидкости, V — объем.

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

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.

Источник

Гидродинамика. Плотность и вязкость жидкости.

В большинстве случаев, при снижении температуры плотность растет, и все же в природе существуют вещества, чья плотность ведёт себя абсолютно противоположным образом, к примеру, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды будет иметь наибольшую величину при 4°C и уменьшается как с ростом, так и со снижением температуры относительно этой величины.

При смене агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность возрастает при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Опять же эта закономерность не свойственная воде, кремнию, германию и некоторым другим веществам, поскольку их плотность при переходе в твердую фазу наоборот будет становиться меньше.

Динамический коэффициент вязкости воды в значительной степени зависит от температуры, но почти не зависит от давления. Величина указанного коэффициента для пресной воды, полученная расчетным путем для t, °С = 0° С, μ = 1,793·103 Па·с. Для вычисления динамического коэффициента вязкости употребляют эмпирическую формулу Пуазейля:

μ = 0,000183/(1 + 0,0337t + 0,000221t2),

причем t является температурой воды.

Не лишним будет выделить, что во многие расчетные формулы входит отношение динамического коэффициента вязкости μ к плотности жидкости ρ, такое соотношение принято обозначать как кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость):

Значения коэффициентов вязкости существенно уменьшаются с ростом температуры. Очевидно, что указанные коэффициенты вязкости отличаются для различных жидкостей. По практическому опыту известно, что вязкость масла больше, чем вязкость воды.

Источник

Плотность жидкости

Каждое жидкостное вещество владеет своими индивидуальными качествами и параметрами. В физике традиционно рассматривается определённое количество явлений, связанных с данными оригинальными параметрами.

Жидкостные вещества привычно подразделяются на две главные части:

Данные категории жидкостных веществ обладают значимыми отличиями меж собой. Капельные жидкостные вещества значительно отличимые от газообразных веществ. Данные вещества имеют конкретный объём. Величина этого объёма не изменяется под воздействием тех или иных наружных сил. В состоянии газа жидкостные вещества полностью распространяются по всему объёму, в котором они находятся. При этом аналогичная категория жидкостных веществ уменьшит или увеличит свой действительный объём в большой степени, при воздействии наружных сил и в зависимости их величины. У жидкостных веществ каждого вида присутствуют три свойства, которых данные вещества не могут лишиться:

Данные параметры имеют возможность воздействовать на множественные законы их передвижения, по данной причине эти свойства являются основными на этапе их исследования и использования информации в практических целях.

Понятие плотности жидкости

Плотность жидкости – это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает. При поступательном повышении давления объём воды будет стремительно уменьшаться от изначального своего размера. Различие величин является ориентировочно 1 к 20 000. Аналогичная уровень данных составит показатель объёмного сжатия для других капельных жидкостных веществ. В большинстве случаев, практическая деятельность показывает, что значительных преобразований давления не случается, по этой причине общепринято не применять в практических целях сжимаемость воды во время вычислений удельного веса и плотности зависимо от давления.

Для вычисления плотности жидкостных веществ используется термин температурного расширения для капельных жидкостных веществ. Данное термин квалифицируется показателем температурного расширения, выражаемое повышение объёма жидкостных веществ при повышении температуры на 10°C. Подобным образом, основывается показатель плотности для конкретного жидкостного вещества. Данный показатель необходимо предусматривать при разном атмосферном давлении, и разных температурах.

Плотность воды

Весьма общераспространенным и часто встречавшимся в повседневной жизнедеятельности жидкостным веществом считается вода. Рассматривая главные параметры плотности и вязкости данного вещества, получаем плотность в естественных условиях равной 1000 килограмм на метр кубический. Данная величина используется в дистиллированной воде. Для морской воды величина плотности немного больше, и составляет 1030 килограмм на метр кубический. Данное значение не представляться конечным и очень тесно взаимосвязано с температурным показателем. Совершенные данные возможно фиксировать при температуре примерно +4°C.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

При выполнении расчётов для кипячёной воды с температурой +100°C, плотность очень значительно уменьшится и будет равна 958 килограмм на метр кубический. Экспериментально доказано, что при выполнении нагревания различных жидкостных веществ, плотность данных веществ становиться значительно меньше. Плотность воды является существенно приближённой к некоторым популярным продуктам питания. Плотность воды сравнима с винными изделиями, уксусными растворами и некоторыми молочными изделиями.

Часть продуктов питания обладают большими значениями плотности, чем вода. Но большое количество продовольственных и непродовольственных изделий, а также напитков, значительно уступающих традиционной воде. В числе которых находятся спирты и нефтяные продукты, включительно мазуты и бензиновые смеси. Для расчётов плотность определённых газообразных веществ применяются формулы состояния идеальных газов. Данные расчёты требуются в ситуациях, когда функционирование конкретных газов значительно различается с функционированием идеальных газов и явления сжижения не наблюдается.

Объём газообразного вещества обыкновенно находится в зависимости от величин давления и температурных показателей. Разница давлений, которая создаёт значительные преобразования плотности газообразных веществ, появляется во время передвижения на высоких скоростях. Обыкновенно несжимаемые газообразные вещества выражаются на скоростях, превышающих 100 м/сек. Высчитывается отношение скорости передвижения жидкостного вещества со скоростью звука. Данное вычисление разрешает сопоставлять большое количество параметров при свидетельствовании плотности любого вещества.

Вязкость жидкостных веществ

Вторым обязательным параметром каждого жидкостного вещества считается вязкость. Данное состояние жидкостного вещества способно производить противодействие любой наружной силе. Все существующие жидкостные вещества оснащены данным свойством. Вязкость формируется как внутреннее трение при сравнительном смещении частиц жидкостного вещества, которые находятся рядом. В реальности имеются как легко движущиеся жидкостные вещества, так и вещества с большой вязкость.

В первую категорию входят воздух и вода. В тяжёлых масляных веществах противодействие осуществляется на другом уровне. Вязкость возможно квалифицировать уровнем текучести жидкостного вещества. Данное явление именуют подвижностью частиц данного вещества, и этот процесс находится в полной зависимости от плотности жидкости. Вязкость жидкостных веществ в условиях лаборатории устанавливают с помощью вискозиметра. Когда вязкость жидкостного вещества находится в большой зависимости исключительно от температурных параметров, тогда различаются некоторое количество главных характеристик жидкости.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Увеличивая температурные параметры капельной жидкостного вещества, вязкость стремительно уменьшается. Вязкость газообразной жидкости при данных действиях исключительно растёт. Сила наружного трения в жидкостных веществах создаётся при соответствии скорости градиента к площади пластов, осуществляющих трение. В то же время трение в жидкостных веществах различается от явлений трения в других объектах, в частности, в объектах твёрдого вида. В твёрдых объектах сила трения зависима от стабильного давления, а не от участка поверхностей, которые трутся.

Аномальные и идеальные жидкостные вещества

Разделяют два типа жидкостных веществ, в соответствии, с их внутренними параметрами:

К идеальным жидкостным веществам относятся воображаемые жидкостные вещества, не подверженные никаким деформациям, таким образом данные вещества не имеют параметров вязкости. Для вычисления вязкости требуется ввести конкретные корректировочные показатели.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Всё сдал!», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Принимаем к оплате

Источник

Плотность воды: что это и при каких условиях какие имеет значения

Плотность вещества, как известно, различается по его состоянию. Существует всего три формы: жидкое, твердое и газ. Закономерно, что в большинстве случаев твердые вещества плотнее, чем жидкие и газообразные тела. Для вычисления используется формула (деление удельной массы на единицу объема) — p=m/V. Единицы того, в чем измеряется плотность, обычно составляют кг на м³, либо г на мл, если это жидкость. Но существует жидкое вещество, выбивающееся из общей структуры – исключением является вода.

Что такое плотность воды?

Вода уникальна тем, что это единственная материя, встречающаяся в трёх различных состояниях. Соответственно, в жидком она встречается повсеместно — это можно назвать исходной формой. Её твердое состояние — лёд, снег, а газообразное — водяной пар. Вещество в любой форме имеет одно химическое обозначение — H 2 O.

Каждая форма состояния воды имеет собственную характеристику:

Кроме того, твердая форма всегда имеет отрицательную температуру, то есть всегда холодная. Вода, в свою очередь, бывает любой температуры, но при высокой начинает испаряться — так, пар бывает только горячим. Впрочем, он остывает при смешивании с воздухом и растворяется, поднимаясь выше от источника.

Отличаются и другие характеристики: снег быстро растает, если его поместить в воду, а лёд будет какое-то время плавать. Снежную массу и воду можно окрашивать, а лёд и пар — нет. Конечно, получить цветные льдинки возможно, но для этого нужно замораживать окрашенную воду. Однако, следует учесть, что такое окрашивание может незначительно изменить параметр плотности из-за использованного красителя.

Плотность воды по-своему уникальна, поскольку замерзшей она имеет вес меньший, чем обычно. Соответственно, параметр также снижается. Иначе говоря, замерзшая вода на разных стадиях заморозки будет иметь вес всё меньше и меньше. Так, полностью заледеневшая вода имеет массу меньшую, чем снег. А водяной пар весит и того меньше, следовательно, его плотность также уменьшается и как её определить — неизвестно.

Параметр вычисляется массой, разделенной на единицы объема в кг на м³. Другие особенности:

Максимальный зарегистрированный параметр составил 1000кг на м³ при температуре в пределах 3-4°C. Увеличение и снижение показали схожие результаты на понижение плотности. Можно сделать вывод, что наибольшую плотность вода имеет в этом температурном диапазоне.

Какова плотность воды

Основная масса воды во многом зависит сразу от трёх факторов — солёности (либо наличия других добавок, которые повышают массу и температуру), сколько градусов составляет она сама, а также наличия постоянного давления. Причем вычислить точный параметр можно только при условии неизменности третьего фактора.

Разные типы воды (угнетение составляет 1атм, а данные приводятся ориентировочно):

Помимо морской, в которой параметр завышается из-за солей, есть ещё один вид воды с высокой концентрацией. Объем воды, залегающей в грунте, составляет в среднем 1010-1210 кг/м³, величина относительная и зависит от минерализации.

Вода по этому параметру близка по значению многим продуктам питания. Но напитки и соки, как правило, имеют большую массу, которая приравнивается к морской воде. Другие вещества значительно уступают: спирты намного легче, как и плотность нефти (730-940 кг/м³) и другого топлива. Наибольшей считается плотность ртути — она достигает 13,5 кг при комнатной температуре.

Разная плотность жидких веществ различно их характеризует. Те вещества, чья концентрация выше, чем у воды, начинают тонуть и смешиваться в результате. Другие остаются на поверхности. Таким образом, ртуть тонет и растворяется в воде, а нефть остается при разливе на поверхности. Ещё один пример: айсберги именно плавают, а не остаются статичными. Несмотря на большую массу, их плотность значительно меньше соленой океанской воды, это удерживает их на поверхности и заставляет дрейфовать.

Плотность воды и температура

Вода — это отдельная жидкость, которая остается в обычном состоянии при плюсовых температурах от 0 до 374°С. Последнее является критической отметкой, при которой образуется водяной пар, а всё, что ниже нуля — уже снег и лёд.

Таблица плотности показывает основные значения, однако следует учитывать, что они приведены ориентировочно. На измерение, помимо температуры, может влияет масса факторов. Потому температуру в 20°С принимают как среднее между 19°С и 21°С. Также в таблице приведены значения, рассчитанные на обычной чистой воде. Морская или солёная будет иметь большую плотность, которую можно посмотреть в другой таблице.

Другая особенность, уже отмеченная ранее, заключается в том, как при повышении, так и при снижении температуры плотность уменьшается. Масса при нормальных условиях (приведенной температуре) отличается от концентрации на высоких температурах.

Смена агрегатного состояния существенно меняется, отсюда появилась характерная черта с колебаниями параметра в пределах измерений. Плотность льда приводится в значении 920 кг/м3, а пар всего сотые доли объема. При этом химия определяет один параметр измерения для всех состоянии.

Плотность воды: аномалия

Аномалия заключается в том, что жидкое состояние увеличивает плотность до температуры в 4°С, а далее — понижается. Другими словами, именно в этом отрезке вода достигает максимальной плотности. Но в других агрегатных состояниях параметр становится на порядок ниже: у пара его сложно рассчитать, он практически невесомый, а лёд и снег меньше почти на 100 кг.

Аномалии плотности воды вызывают следующие явления:

Отклонение в полной мере демонстрируется на примере льда. Он не тонет, поскольку его плотность меньше, чем у воды. Аналогичная ситуация складывается со снегом — он плавает на поверхности, пока не растает. При смешивании талой воды с обычной на поверхности появляются видимые разводы — это эффект смешивания, когда жидкость набирает аналогичную концентрацию. Однако в похожей ситуации с топливом или маслами такое не пройдет, они останутся на поверхности. Растаявший снег всё ещё вода, а другие жидкости ей не станут.

Свойство плотности имеет большое значение для живых организмов. Из-за него водоемы промерзают сверху вниз, позволяя выжить находящимся подо льдом формам жизни. Уникальные характеристики воды с её тремя состояниями только подтверждают мысль, что природа полностью гармонична.

Источник