Чем плотность измеряют: Плотность. Понятия и методы ее измерения

Содержание

Плотность. Понятия и методы ее измерения

Один из самых важных контролируемых показателей при производстве косметики и производстве БАД – плотность. В зависимости от производимого продукта специалисты компании «КоролёвФарм» используют несколько понятий и определений плотности.

Более чёткое определение понятия плотности требует уточнения формулировки этого термина:

  • Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородных тел она имеет называние просто плотности тела.
  • Плотность вещества — это плотность указанных тел, которые состоят из этого же вещества.
  • Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (m), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (V), когда этот объём стремится к нулю, или, записывая кратко .

При таком предельном переходе необходимо учитывать, что на атомарном уровне любое тело является неоднородным, в связи с чем необходимо остановиться на том объёме, который применяется для соответствующей используемой физической модели.

  • Насыпная плотность — под насыпной плотностью различных сыпучих материалов (сахар, лактоза, крахмал и т.д.) понимают количество этого порошка (сыпучего продукта), которое находится в свободно засыпанном состоянии в определённой единице объема.
  • Относительная плотность – является отношением двух понятий, т.е. терминов, и может рассматриваться как отношение объёмной, то есть насыпной плотности, к истинной плотности.

Плотность продукции является важным параметром при изготовлении косметической продукции, так как она влияет на внешний вид продукта, его органолептические свойства, вес и стоимость готовой продукции. Очень важно учитывать плотность продукта при фасовке изготовленной продукции во флаконы, тубы, банки и так далее.

Например, плотность кремов — меньше единицы. Как правило, плотность крема находиться в пределах 0,96 – 0,98 г/см3. В соответствии с проведёнными испытаниями при плотности 0,96 и объеме 50 мл масса крема составит 48 г, а при плотности 0,98 масса увеличивается уже до 49 г.

Плотность шампуней, наоборот, больше или равна единице, она находиться в пределах 1,0 — 1,04 г/см

3. Исследования показывают, что при плотности 1,0 и объеме 100 мл масса шампуня в упаковке составит 100 г, а при плотности 1,04 уже 104 г.

Как уже говорилось, плотность определяется как отношение массы тела к занимаемому объёму. Поэтому, числовые значения плотности вещества показывают массу принятой или указанной единицы объема этого вещества. Как видно из приведённого примера, плотность металла, в данном случае чугуна, 7 кг/дм3. Получается, что 1 дм3 чугуна имеет массу 7 кг. Сравниваем плотность водопроводной воды – 1 кг/л. Из этого примера следует, что масса 1 л водопроводной воды равна 1 кг. Один и тот же объём разной субстанции или вещества имеют различный вес.

Известно, что при снижении температуры плотность тел увеличивается.

Существует два основных метода определения плотности вещества: ареометрический и пикнометрический. Для измерения плотности различных жидкостей используется ареометр, а для измерения плотности кремов, бальзамов, гелей, зубных паст используется пикнометр.

На основании измеренной плотности косметической продукции по согласованным на предприятии таблицам «Пределы допускаемых отклонений содержимого нетто от номинального количества» в соответствии с ГОСТ 8.579-2002 «Требования к количеству фасованных товаров в упаковке любого вида при их производстве, расфасовке, продаже и импорте» определяются пределы допустимых отклонений содержимого нетто продукта от номинального значения.

Ареометр — прибор, которым пользуются для измерения плотности различных жидкостей и жидких субстанций. Как правило, он представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой значительно расширена в диаметре. При калибровке расширенная часть заполняется дробью или ртутью, которые используются для достижения заданной массы. В верхней части ареометра находится проградуированная шкала в определенных соответствующих значениях плотности.

Поскольку плотность жидкостей и жидких субстанций весьма значительно зависит от температуры, поэтому ареометр или снабжают термометром, или производят одновременное измерение температуры жидкости другим термометром.

Для проведения процедуры измерения плотности жидкой субстанции или жидкости чистый ареометр осторожно помещают в достаточного объема мерную мензурку с жидкостью, но таким образом, чтобы ареометр свободно плавал в ней. Значения плотности определяют по шкале ареометра находящейся на нижнем крае мениска жидкости.

В физике Ареометром называют прибор, служащий для определения значения плотности и, следовательно, определения удельного веса тел.

Историки науки считают, что ареометр как прибор для проведения измерений изобрела Гипатия – знаменитая женщина-ученый, астроном, математик и философ, глава Александрийской школы неоплатонизма. Благодаря её научной деятельности были изобретены или усовершенствованы и другие приборы: дистиллятор, астролябия и планисфера.

Устройство современных ареометров, как и ареометров, применяемых в древности, основано на известном гидростатическом законе — законе Архимеда, Как известно из школы младших классов, закон Архимеда гласит, что каждое тело плавает в жидкости и погружается настолько глубоко в нее, что вес вытесненной этим телом жидкости равен весу всего тела, плавающего в этой жидкости.

Интересные обстоятельства предшествовали открытию закона Архимеда, который прославил ученого на все времена. «Эврика!», – восклицает каждый, находя решение трудной задачи, а ведь этому предшествует целая история.

Архимед служил при дворе Гиерона II – тирана Сиракуз, который правил в 270-215 годах до нашей эры, а с 269 года до нашей эры носил титул царя. Гиерон слыл коварным, жадным и подозрительным правителем.

Он подозревал своих ювелиров в том, что при изготовлении золотых изделий они подмешивают в золото серебро или хуже того олово к благородному металлу, что и послужило причиной открытия одного из физических законов.

Он поручил Архимеду изобличить мастеров-ювелиров, так как он был уверен, что при изготовлении для него короны ювелиры украли золото.

Для решения этой сложной задачи необходимо знать не только массу, но и определить объём изготовленной короны, а это было самым сложным, чтобы в дальнейшем вычислить плотность металла. Корона имеет сложную и неправильную геометрическую форму, определить её объём — очень не простая задача, над решением которой долгое время размышлял Архимед.

Решение было найдено Архимедом оригинальным способом, когда он погружался в ванну – уровень воды резко поднялся, после того когда он погрузился в воду. Тело учёного вытеснило равный ему объём воды. «Эврика!» — воскликнул Архимед и побежал во дворец, как утверждает легенда, не одевшись. Дальше всё было просто. Он погрузил корону в воду, измерил объём вытесненной жидкости и таким образом определил объём короны.

Благодаря этому Архимедом и был открыт принцип или, как его ещё называют, закон плавучести. Твердое тело, погружённое в жидкость, вытеснит объем жидкости, равный объему погруженного в жидкость тела. В воде может плавать любое тело, если его средняя плотность меньше плотности той жидкости, в которую его поместили.

Закон Архимеда гласит: на всякое тело, которое погружено в жидкость или в газ, действуют выталкивающие силы, направленные вверх и равные весу вытесненной им жидкости или газа.
До настоящего времени человечество успешно применяет знания, полученные от далёких предков во многих областях своей деятельности, в том числе и при производстве косметики.

Как уже говорилось, для измерения плотности используется также пикнометр. Измерение плотности с помощью пикнометра проводят следующим образом.

Перед испытанием необходимо промыть пикнометр последовательно растворителем для удаления следов испытуемого вещества, затем хромовой смесью, водой, спиртом, эфиром, затем высушить до постоянной массы и взвесить (результат взвешивания записывают в граммах с точностью до четвертого десятичного знака).

Пикнометр заполняется с помощью воронки или пипетки дистиллированной водой немного выше метки, закрывается пробкой и помещается на 20 минут в термостат с температурой (20 ±0,1)°С.

При достижении температуры (20 ±0,1)°С, необходимо довести уровень воды в пикнометре до метки, быстро отбирая излишек воды при помощи пипетки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги или, добавляя водой до метки, закрыть пикнометр пробкой и поместить пикнометр в термостат с температурой (20 ±0,1) °С на 10 минут.

Вынуть пикнометр из термостата, взвесить, освободить от воды, высушить его и заполнить пикнометр испытуемой жидкостью и термостатировать.

Вычислите плотность ( ) в г/см3 по формуле:

где: m1 – масса пикнометра с испытуемой жидкостью, г;
m0 – масса пустого пикнометра, г;
m2 — масса пикнометра с водой, г;
А – поправка на аэростатические силы, вычисляется по формуле:


А= 0,0012 х V.

где: V – объем пикнометра, см3;
0,0012 – плотность воздуха при 200С, г/см3;
0,9982 – плотность воды при 200С, г/см3;
     

На фирме «КоролевФарм» для измерения плотности косметических изделий, имеющих густую консистенцию (эмульсии, крем-гели, гели, бальзамы и т.п.), используется экспресс-метод. Суть его заключается в том, что для проведения испытаний используется калиброванный шприц.

Для определения плотности взвесьте пустой шприц (результат взвешивания записывают в граммах с точностью до второго десятичного знака), наполните шприц дистиллированной водой до максимальной метки, затем тщательно вытрите поверхность шприца и произведите повторное взвешивание.

Объем (V) шприца определите по формуле:

где: m1 – масса шприца с водой (г), m0 — масса пустого шприца (г), 0,9982 — плотность воды при 200С, г/см3;

Снова взвесьте пустой шприц (результат взвешивания записывают в граммах с точностью до второго десятичного знака), заполните шприц косметической массой до максимальной метки, не допуская попадания пузырьков воздуха.

Тщательно вытрите поверхность шприца и произведите его повторное взвешивание.

Плотность ( ) в г/см3 вычислите по формуле:

Где, m1 – масса шприца с косметическим средством (г), m0 — масса пустого шприца (г), V – объем шприца (см3)

За результат испытания принимают среднеарифметическое результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает 0,01 г/см3.
Этот метод позволяет быстро определить плотность изготовленного косметического продукта.

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.

Плотность — что это? | Химтраст

Плотность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади (поверхностная плотность).

Плотность ППУ при свободном вспенивании

Для пористых материалов существуют два вида плотности:

  • истинная плотность – плотность материала без учета пустот;
  • кажущаяся плотность — отношение массы материала ко всему занимаемому им объему.

Кажущаяся плотность ППУ – масса единицы объема материала, включая и объем закрытых пор.

Определение кажущейся плотности проводят через 20 мин после вспенивания на образцах, вырезанных из пенополиуретана, полученного при проведении технологической пробы:

  • для испытания вырезают три образца размерами (50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5)×(50,0 ± 0,5) мм из средней по высоте части пенополиуретана , при этом наличие технологической пленки не допускается. Допускается использование образцов цилиндрической формы.
  • образцы взвешивают и измеряют.

Кажущуюся плотность ППУ рассчитывают по формуле:

ρ = М/V *1000, где

М – масса образца, г;
V – объем образца, см3;
ρ – кажущаяся плотность ППУ, кг/м3.

При проведении технологической пробы оценивают структуру отвержденного ППУ путем визуального осмотра вертикального среза образца пенополиуретана не ранее, чем через 20 мин после вспенивания. Структура жёсткого ППУ – мелкоячеистая, неоднородная.

Плотность жидких компонентов – величина равная отношению массы к его объему. Плотность зависит от температуры, поэтому её измерения проводят при определенной температуре, которую обязательно указывают.

Плотность жидкостей измеряется на ареометрах, гидростатических весах, пикнометрах и выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3).

Как и чем измерить плотность пива в домашних условиях

Она бывает начальной и конечной. От нее зависят насыщенность вкуса, тело и процент спирта в пиве. Что такое плотность, чем и как ее измерить — расскажем далее.

КП, НП или просто плотность пива: единицы измерения

Плотность — то же самое, что и экстрактивность любой жидкости. Это содержание экстракта, сухих веществ после выпаривания влаги. 

Начальную плотность сусла (НП) измеряют после затирания, охмеления, фильтрации, охлаждения. Эта величина показывает, сколько килограмм экстракта содержится в 10 кг сусла. Как правило, НП сусла светлого пива — 11-13%, темного — 12-20 процентов.  

Плотность измеряется в процентах или градусах по шкале Брикс (°Bx). По значению градусы Брикс и проценты ничем не отличаются. Пример: плотность 100 гр сусла составляет 25°Bx. Это значит, что в 100 гр сусла содержится 25 г или 25 процентов сахара.

Конечную плотность пива (КП) замеряют после главного брожения, когда дрожжи подъели большую часть сахара и белков. Если 1-2 дня плотность держится на уровне 1-3% для светлого и 3-5% для темного пива и не меняется, значит можно разливать его в тару. Точнее о конечной плотности бока или пильзнера можно узнать из рецептов приготовления домашнего пива. 

Чем измерить плотность пива в домашних условиях?

Сахарометром AC-3. Это прибор, напоминающий градусник, работает по принципу поплавка. Чем  меньше плотность жидкости, тем глубже он погружается.

Как измерить плотность сусла пива: отобрать немного, охладить до 20оС, подождать, пока выйдут пузырьки воздуха. Сухой сахарометр опустить в сусло аккуратно, вертикально. Посмотреть, на какой отметке будет уровень сусла. Дело в том, что жидкость, встречаясь с вертикальной стенкой сахарометра, образует мениск — плавный подъем. Есть приборы, калиброванные на нижнее значение мениска, есть — на верхнее. Если инструкция не сохранилась, нужно ориентироваться на нижнее значение мениска.

Красная стрелка – верхний мениск, зеленая – нижний.

Если температура сусла меньше или больше 20оС, следует внести поправку в показания. 

Измеряя плотность отбродившего пива, насыщенного углекислым газом, нужно учитывать первые показания прибора. Потом углекислый газ налипает на него и поднимает вверх. Чтобы избавиться от пузырьков, можно аккуратно закрутить прибор вокруг оси и снимать показания, как только он стабилизируется.

Измерение плотности пива ареометром

Если вас интересует, как пользоваться ареометром для измерения плотности пива, то прежде всего учитывайте, что сахарометр — это и есть ареометр. Только он откалиброван с помощью раствора сахарозы. Перечень действий аналогичен описанному выше. Желательно, чтобы ареометр соответствовал ГОСТ.

Измерение плотности пива виномером

Виномер отличается от ареометра и сахарометра только еще одной шкалой для измерения содержания спирта. Виномер точно также погружают в жидкость, как и ареометр. 

Сварить пиво по рецепту любой сложности поможет пивоварня Люкссталь 8m. Что в ней хорошего, спросите вы? 

  • Во-первых, качественная нержавеющая сталь.
  • Во-вторых, вваренный термометр для контроля температуры дробины.
  • В-третьих, фальшдно, чтобы дробина не пригорала.
  • В-четвертых,  универсальность — можно варить пиво, самогон, водку, виски. Отзывы о домашних пивоварнях этой марки подтверждают: на них можно не жалея потратить кровные.

Определение плотности ч.1


 

В химических лабораториях очень часто приходится определять плотность. В литературе -прежних лет и в справочниках старых изданий приводятся таблицы удельных весов растворов и твердых тел. Этой величиной пользовались вместо плотности, являющейся одной из важнейших физических величин, которыми характеризуют свойства вещества.

Плотностью вещества называют отношение массы тела к его объему:


Следовательно, плотность вещества выражают * в г/см3. Удельным весом у называют отношение веса (силы тяжести) вещества к объему:


Плотность и удельный вес вещества находятся в такой же зависимости между собой, как масса и вес, т. е.


где g — местное значение ускорения силы тяжести при свободном падении. Таким образом, размерность удельного веса ‘(г/см2 • сек2) и плотности (г/см3), а также их числовые значения, выраженные в одной системе единиц, отличаются друг от друга *.

Плотность тела не зависит от его местонахождения на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерить.

В ряде случаев предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности данного вещества к плотности другого вещества при определенных условиях. Относительная плотность выражается отвлеченным числом.

Относительную плотность d жидких и твердых веществ принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды:


Само собой разумеется, что р и рв должны выражаться одинаковыми единицами.

Относительную плотность d можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в том же объеме, что и вещество, при определенных, постоянных условиях.

Поскольку числовые значения как относительной плотности, так и относительного удельного веса при указанных постоянных условиях являются одинаковыми, пользоваться таблицами относительных удельных весов в справочниках можно так же, как если бы это были таблицы плотности.

Относительная плотность является постоянной величиной для каждого химически однородного вещества и для растворов при данной температуре. Поэтому по

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

* В ряде случаев плотность выражают в г/мл. Различие между числовыми значениями плотности, выраженными в г/см3 и г/мл, очень незначительно. Его следует принимать во внимание лишь при работах особой точности.

Поэтому по величине относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

 

Обычно плотность раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность больше, чем растворитель). Но имеются вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности.

Например, серная кислота имеет наивысшую плотность, равную 1,8415 при концентрации 97,35%. Дальнейшее увеличение концентрации сопровождается уменьшением плотности до 1,8315, что соответствует 99,31%.

Уксусная кислота имеет максимальную плотность при концентрации 77- 79%, а 100%-ная уксусная кислота имеет ту же плотность, что и 41%-ная.

Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды (объем взят за единицу). В справочниках это показывают при помощи соответствующих индексов, например eft; приведенное обозначение указывает, что относительная плотность определена при температуре 2O0C и за единицу для сравнения взята плотность воды при температуре 4е С. Встречаются также и другие индексы, обозначающие условия, при которых производилось определение относительной плотности, например Я4 Ul и т. д.

Изменение относительной плотности 90%-ной серной кислоты в зависимости от температуры окружающей среды приводится ниже:


Относительная плотность с повышением температуры уменьшается, с понижением ее —увеличивается.

При определении относительной плотности необходимо отмечать температуру, при которой оно проведено, и полученные величины сравнивать с табличными данны-, ми, определенными при той_же температуре.

Если измерение проведено не при той температуре, которая указана в справочнике, то. вводят поправку, вычисляемую как среднее изменение относительной плотпости на один градус. Например, если в интервале между 15 и 20 0C относительная плотность 90%-ной серной кислоты уменьшается на 1,8198—1,8144 = 0,0054, то в среднем можно принять, что при изменении температуры на 1 0С (выше 15 0C) относительная плотность уменьшается на 0,0054 : 5 = 0,0011.

Таким образом, если определение вести при 18 0C, то относительная плотность указанного раствора должна быть равна:


 

Однако для введения температурной поправки к относительной плотности удобнее пользоваться приведенной ниже номограммой (рис. 488). Эта номограмма, кроме того, дает возможность но известной относительной плотности, вычисленной при стандартной температуре 20° С, приближенно определять относительную плотность при других температурах, в чем иногда может возникнуть потребность.Относительную плотность жидкостей можно определять при помощи ареометров, пикнометров, специальных весов и т. п.

Определение относительной плотности ареометрами.

Для быстрого определения относительной плотности жидкости применяют так называемые ареометры (рис. 489). Это—стеклянная трубка (рис. 489, а), расширяющаяся внизу и имеющая на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью нли специальной массой, (реже — ртутью). В верхней узкой части ареометра имеется шкала с делениями. Чем меньше относительная плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр. Поэтому на его шкале вверху нанесено наименьшее значение относительной плотности, которое можно определить данным ареометром, внизу — наибольшее. Например, у ареометров для жидкостей с относительной плотностью меньше единицы внизу стоит 1,000, выше 0,990, еще выше 0,980 и т. д.

Промежутки между цифрами разделены на более мелкие деления, позволяющие определять относительную плотность с точностью до третьего десятичного знака. У наиболее точных ареометров шкала охватывает значения относительной плотности в пределах 0,2—0,4 единицы (например, Для определения плотности от 1,000 до 1,200, от 1,200 до 1,400 и т. д.). Такие ареометры обычно продают в виде наборов, которые дают возможность определять относительную плотность в широком интервале.


Номограмма для введения температурной поправки

 

Иногда ареометры снабжены термометрами (рис. 489,6), что позволяет одновременно измерять температуру, при которой проводится определение. Для определения относительной плотности при помощи ареометра жидкость наливают в стеклянный цилиндр (рис. 490) емкостью не менее 0,5 л, сходный по форме с мерным, но без носика и делений. Размер цилиндра должен соответствовать размеру ареометра. Наливать жидкость в цилиндр до краев не следует, так как при погружении ареометра жидкость может перелиться через край. Это бывает даже опасно при измерении плотности концентрированных кислот или концентрированных щелочей и пр. Поэтому уровень жидкости в цилиндре должен быть на несколько сантиметров ниже края цилиндра.

Иногда цилиндр для определения плотности имеет вверху желоб, расположенный концентрически, так что если жидкость при погружении ареометра перельется через край, то она не выльется на стол.

Для определения относительной плотности имеются специальные приборы, поддерживающие постоянный уровень жидкости в цилиндре. Схема одного из таких приборов приведена на рис. 491. Это — цилиндр 2, имеющий на определенной высоте отводную трубку 3 для стекания жидкости, вытесняемой ареометром при погружении его в жидкость. Вытесняемая жидкость поступает в трубку 4, имеющую кран 5, через который жидкость может быть слита. Цилиндр можно наполнять исследуемой жидкостью через уравнительную трубку /, имеющую в верхней части цилиндрическое расширение.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (1 2 3)

К оглавлению


Плотность машинного масла — как измерить и что нужно знать?

Формула расчета плотности или удельного веса известна еще со школьной программы по физике. Определение плотности можно представить в виде массы какого-либо вещества, находящейся в единице объема. Поэтому измеряется плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3). По этой формуле можно рассчитать плотность любого вещества: твердого, жидкого, газообразного. Нас же интересует плотность машинного масла, которая так же представлена во всех таблицах с измерением кг на кубометр.

Содержание статьи

Плотность, как важный параметр масла

Плотность, как в моторном, так и в трансмиссионном машинном масле такой же важный параметр, как и вязкость. Чем плотнее структура масла, тем лучше оно образует защитную пленку на деталях. Чем выше его текучесть, тем пленка будет тоньше, но быстрее закроются все микротрещинки в механизмах силовых агрегатов и трансмиссии.

Идеальная формула текучести и плотности нефтепродуктов достигается исключительно с помощью присадок, так как в итоге надо чтобы масло быстро пролилось во все уголки двигателя и коробки передач, а затем надежно покрыло механизмы, защищая их от трения и износа (все те же противозадирные присадки).

Плотность масла не одинакова, она зависит напрямую от класса смазочных продуктов: минеральное, полусинтетическое, синтетическое и т.п. Помимо этого, на плотность влияют процессы получения продукта, новые технологии способны создать уникальную текучесть синтетических моторных и трансмиссионных масел в купе с надежным защитным покрытием. Минеральные и полусинтетические масла имеют более высокую плотность, так как относятся к природным или частично природным продуктам нефтепереработки. Соответственно качество нефти и ее состав напрямую влияет на конечный продукт, такой как машинное масло.

Не последнюю роль в плотности машинных масел так же играет степень очистки их базового продукта и присадочные пакеты, добавляемые при производстве смазочных материалов. Стандартная плотность машинного масла равна 910 кг/м3, что можно увидеть в любой таблице измерения плотностей большинства веществ.

Для машинных масел можно вывести формулу, чем чище масло, тем меньше оно содержит фракций, соответственно его плотность будет ниже и выкипать они будут при более низких температурах с небольшим временным интервалом. И наоборот, чем больше содержит машинное масло фракций, которые имеют высокую плотность, тем выше будут температуры закипания.

Зачем это нужно знать, — затем что бы прочитать на канистре при какой температуре машинное масло может дать вспышку, а так же какое из масел необходимо применить, что бы надежно защищало автомобиль при высоких температурах под нагрузкой.

Как измерить плотность масла?

Для измерения всех масел используют приборы, называемые ареометрами. Они представляют собой стеклянную запаянную трубку со шкалой делений, которая погружается в исследуемую жидкость.

В чем то ареометры похожи на спиртометры и термометры для воды, принцип измерения примерно тот же. В промышленности ареометры используют редко, возможно потому, что они сделаны из стекла и часто бьются, а возможно и потому что уже давно изобрели электронные плотномеры, которые точнее и быстрее предоставляют необходимые данные и достаточно безопасны в использовании.

В любом случае, чем бы не измерялась плотность машинного масла, она будет относительная. Измерение проводится при температуре 20 градусов по Цельсию. Температурный режим измерения других нефтепродуктов отличается от машинного масла, с эталонами можно ознакомится в таблице эталонных измерений. К примеру, масло для авиационной техники имеет плотность от 880 до 905 кг/м3, для дизельных двигателей от 890 до 920 кг/м3, а для моторов на бензине порог изменяется в рамках 910 — 930.

Важные особенности

Всем уже известно, что вязкость машинного масла — это основной параметр, определяющий его использование. Не смотря на то, что плотность не менее важна, классификации ее как таковой нет, в отличии обиходного SAE. Тем не менее практика и многочисленные тесты позволили увязать значение по SAE и плотность.

Пример! Определяем по марке машинного масла плотность и вязкость. Зимнее моторное масло 10W имеет плотность 857 кг/м3 или 0,857 кг/л при вязкости равной 32 сантистокса. Измерения проводились опытным путем при температуре в 40 градусов по Цельсию и занесены в табличные данные основных характеристик машинных масел. Естественно это не эталон и за счет присадок такое масло может иметь более жидкое состояние с меньшей плотностью. Смотрим далее, зимнее моторное масло 20W имеет уже совершенно другие показатели, вязкость его равна 68 сантистоксов, а плотность 865 кг/м3. Закономерность прослеживается, шаг вязкости увеличил плотность продукта. Летние машинные масла имеют еще большую плотность, чем зимние. Интервал таких марок, как 20 — 50, в соответствии даст плотность масла 861 — 875, при интервале вязкости от 46 до 220 снт.

Любые проводимые опыты и таблицы эталонов — это условность. Покупая машинное масло обязательно нужно внимательно читать этикетку, так как присадки и добавки в базовое масло способны кардинально изменить его параметры, не смотря на то, что буквы и классификация по SAE могут быть одинаковыми.

Плотность пластовой нефти — Что такое Плотность пластовой нефти?

Плотность нефти (объемная масса) изменяется в пределах 730 — 1040 кг/м³. 
На практике чаще используют единицы измерения г/см³ , плотность нефти изменяется в интервале 0,730 — 1,040 г/см³. 
Более распространена нефть плотностью — 0,82-0,90 г/см³.

Классы плотности сырой нефти:

  • супер легкая (super light) — до 0,78 г/см³  — выше 50оAPI — газовый конденсат;
  • сверх легкая (extra light) — 0,78 — 0,82 г/см³ — 41,1- 50 оAPI;
  • легкая (light) — 0,82- 0,87 г/см³ (light) — 31,1- 41,1оAPI;
  • средняя (medium) — 0,87-0,92 г/см³ — 22,3-31,1оAPI;
  • тяжелая — 0,92-1 г/см³ (heavy) — 10-22,3 оAPI;
  • сверх тяжелая (extra heavy) — более 1 г/см³ — до 10 оAPI — битум.
Для нефти низкой плотности характерно:
  • преобладание метановых углеводородов, 
  • низкое содержание смолисто — асфальтеновых компонентов, 
  • во фракционном отношении — высокое содержание бензиновых и керосиновых фракций.
Тяжелая нефть имеет повышенную концентрацию смолисто-асфальтеновых компонентов.

В США плотность нефти измеряется в градусах оAPI ( American Petroleum Institute (API), Американский институт нефти): высокие значения API соответствуют низким значениям плотности нефти. 

Для характеристики нефти, как правило, используют величины относительной плотности. 
Относительная плотность P – это безразмерная величина, численно равная отношению массы нефти (mнt) при температуре определения к массе дистиллированной воды при 40С (mвt), взятой в том же объеме: 
Pt= mнt / (mвt
Поскольку плотность воды при 40С равна 1, то численное значение абсолютной плотности и относительной совпадают. 
Наряду с плотностью в нефтехимии существует понятие относительного удельного веса (Ɣ). Относительным удельным весом называется отношение веса нефтепродукта при температуре определения к весу дистиллированной воды при 4оС в том же объеме. 
При одной и той же температуре плотность и удельный вес численно равны друг другу. 
В соответствии с ГОСТом в РФ принято определять плотность и удельный вес при температурах 15 и 200 С.

Плотность нефти можно определить следующими методами:

  • определение  ареометром;
  • гидростатическими весами Вестфаля-Мора;
  • пикнометром;
  • расчетным методом.

По плотности можно оценить состав и качество сырой нефти, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различно:
  • более высокая плотность — большее содержание ароматических углеводородов,
  • средняя плотность — нафтеновая группа,
  • более низкая — большее содержание парафиновых углеводородов. 
Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых нефтепродуктов.
Плотность нефти снижается с увеличением глубины залегания продуктивного пласта.

Плотность пластовой нефти — это масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема.

Обычно она в 1,2 — 1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа.
Известна нефть, плотность которой в пласте составляет всего 0,3 — 0,4 г/см3.
Ее значения в пластовых условиях могут достигать 1,0 г/см3.
  
По плотности пластовая нефть делится на:

  • легкую — с плотностью менее 0,850 г/см3;
  • тяжелую — с плотностью более 0,850 г/см3.
Легкая нефть характеризуется высоким газосодержанием, тяжелая — низким.

Расчет плотности

К концу этого урока вы сможете:

  • рассчитать одну переменную (плотность, массу или объем) из уравнения плотности
  • вычисляет удельную массу объекта, а
  • определяет, будет ли объект плавать или тонуть, учитывая его плотность и плотность окружающей среды.

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 (такой же объем, как 1 миллилитр).

Ящик с большим количеством частиц будет более плотным, чем такой же ящик с меньшим количеством частиц.

Плотность — фундаментальное понятие в науке; вы увидите это во время учебы. Он довольно часто используется при идентификации горных пород и минералов, поскольку плотность веществ редко меняется значительно. Например, золото всегда будет иметь плотность 19,3 г / см 3 ; если минерал имеет другую плотность, это не золото.

Вероятно, вы интуитивно чувствуете плотность часто используемых материалов. Например, у губок низкая плотность; они имеют низкую массу на единицу объема. Вы не удивитесь, когда большую губку легко поднять. Напротив, железо плотное. Если вы возьмете железную сковороду, она будет тяжелой.

Студенты и даже учителя часто путают массу и плотность. Слова «тяжелый» и «легкий» сами по себе относятся к массе, а не к плотности. Очень большая губка может весить много (иметь большую массу), но ее плотность низкая, потому что она все еще весит очень мало на единицу объема .Что касается 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. Плотность не измеряется напрямую. Обычно, если вы хотите узнать плотность чего-либо, вы его взвешиваете, а затем измеряете объем. Вы собираете валун и приносите его обратно в лабораторию, где вы его взвешиваете и обнаруживаете, что его масса составляет 1000 г. Затем вы определяете объем 400 см 3 .Какова плотность вашего валуна? Плотность — это масса, разделенная на объем,
В данном случае масса 1000 г, а объем 400 см 3 , поэтому вы разделите 1000 г на 400 см 3 , чтобы получить 2,5 г / см 3 .

Еще одна сложность, связанная с плотностью, заключается в том, что вы не можете добавлять плотности. Если у меня есть порода, состоящая из двух минералов, один с плотностью 2,8 г / см 3 , а другой с плотностью 3,5 г / см 3 , порода будет иметь плотность между 3 .5 и 2,8 г / см 3 , а не 6,3 г / см 3 . Это потому, что и будут добавлены масса и объем двух минералов, и поэтому, когда они разделены для получения плотности, результат будет между двумя.

Типичная плотность газов составляет порядка тысячных граммов на кубический сантиметр. Жидкости часто имеют плотность около 1,0 г / см 3 , и действительно, пресная вода имеет плотность 1,0 г / см 3 . Породы 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, удельная плотность объекта будет почти такой же, как его плотность в г / см 3 . Однако удельный вес — это безразмерное число, и оно одинаково в метрической системе или любой другой системе измерения. Это очень полезно при сравнении плотности двух объектов.Поскольку удельный вес является безразмерным, не имеет значения, была ли измерена плотность в г / см 3 или в каких-либо других единицах (например, фунт / фут 3 ).

У вас есть образец базальта плотностью 210 фунтов / фут 3 . Плотность воды 62,4 фунта / фут 3 . Каков удельный вес базальта? Удельный вес — это плотность вещества, деленная на плотность воды, поэтому

Таким образом, мы делим базальт (210 фунтов / фут 3 ) на плотность воды (62.4 фунта / фут 3 ), и получаем S.G. = 3,37 .

Зачем нужно рассчитывать плотность или удельный вес?

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

  • Вы задавались вопросом, почему поднимаются воздушные шары? Когда воздух нагревается, он становится менее плотным, пока общая плотность шара не станет меньше плотности атмосферы; Воздушный шар буквально парит в более плотном и холодном воздухе.
  • Вы когда-нибудь замечали, что в озере или океане вода теплее на поверхности и холоднее на дне? Это потому, что более теплая вода немного менее плотная и, как следствие, плавает на более плотной и холодной воде
  • Вы знаете, почему извергаются вулканы? Эта огромная лодка много весит, но ее плотность должна быть меньше 1,0 г / см. 3 , потому что она плывет. Основная причина того, что магма поднимается на поверхность для извержения вулканов, заключается в том, что она менее плотная, чем окружающие ее породы.

Корабль, плывущий по воде, является прекрасной иллюстрацией разницы между массой и плотностью. Корабль должен иметь плотность менее 1,0 г / см 3 (плотность воды), иначе оно затонет. Корабли имеют большую массу, потому что они сделаны из стали, но из-за большого объема их плотность составляет менее 1,0 г / см. 3 . Если к ним добавить достаточно массы, чтобы их плотность превысила 1,0 г / см 3 , они утонут.

Чтобы попробовать некоторые практические задачи, перейдите на страницу с примером проблемы!


Где плотность используется в науках о Земле?

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

с http: // минерал.galleries.com/.

  • Isostasy — определение того, насколько высоко континенты будут располагаться на мантии
  • Тектоника плит — механизмы, приводящие в движение тектонику плит
  • Минералы — определение названия минерала по его плотности
  • Скалы — определение названия и состава породы по ее плотности
  • Гипсометрическая кривая — исследование причин изменения высоты на Земле
  • Океанография — некоторые океанические течения и циркуляция океана контролируются плотностью


Следующие шаги

Готова к ПРАКТИКЕ! Если вы думаете, что разбираетесь во всех перечисленных выше вещах, нажмите на эту панель, чтобы попробовать несколько практических задач с отработанными ответами!
Или, если вы хотите еще больше практики, перейдите по ссылкам ниже

Дополнительная помощь с плотностью

Электронная лаборатория Edinformatics по массе, объему и плотности создана NYU.Это позволяет вам просматривать изображения измерений и вводить данные.

Hyperphysics, в штате Джорджия есть страница о плотности и преобразователе плотности . Сюда входит несколько связанных страниц, включая инструкции по измерению плотности с использованием принципа Архимеда.

На странице Википедии, посвященной удельному весу, есть объяснение того, что такое удельный вес и как он используется, и даже обсуждается его использование в геонауках и минералогии. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.

На странице «Плотность» Википедии есть общее обсуждение плотности, ее истории, расчета и единиц измерения. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.


Эта страница была написана и скомпилирована доктором Эриком М. Бэром, геологическая программа, Highline Community College, и доктором Дженнифер М. Веннер, геологический факультет, Университет Висконсина, Ошкош

Измерение плотности и плотности :: Антон Паар Вики

Современные цифровые плотномеры основаны на принципе колеблющейся U-образной трубки.Трубка, обычно U-образная стеклянная трубка, возбуждается и начинает колебаться с определенной частотой в зависимости от залитого образца. Путем определения соответствующей частоты можно рассчитать плотность образца.

С 1967 года, когда был выпущен первый в мире цифровой плотномер, и до 2018 года все настольные плотномеры работали в соответствии с «методом принудительных колебаний» по принципу U-образной трубки. Однако сейчас эта технология достигла своих пределов. Усовершенствованный метод использования принципа U-образной трубки — метод импульсного возбуждения — доступен с 2018 года.Для получения дополнительной информации см. Здесь.

Цифровые плотномеры, основанные на принципе колеблющейся U-образной трубки, являются очень эффективными приборами, которые позволяют быстро и точно измерять плотность жидкости в широком диапазоне температуры и давления. Они измеряют истинную плотность (плотность в вакууме), поэтому нет влияния плавучести воздуха или силы тяжести.

В отличие от традиционных статических методов (таких как ареометры, пикнометры или гидростатическое взвешивание) требуется только небольшое количество образца, прибл.От 1 мл до 2 мл. Цифровые плотномеры просты в эксплуатации и не предъявляют особых требований к условиям окружающей среды или контролю температуры. [17] [21]

Современные высокоточные плотномеры дополнительно обеспечивают коррекцию вязкости, даже определение вязкости и эталонный генератор для получения точных результатов в большом диапазоне плотностей, температур и вязкостей.

Колебание ячейки вызвано механическим или электронным способом.Константы прибора (которые используются для настройки плотномера) используются для расчета плотности образца на основе его частоты колебаний или периода колебаний.

Подробное сравнение различных качающихся U-образных трубок см. Здесь.

Если вы в настоящее время выполняете измерения плотности с помощью ареометра или пикнометра, вы можете проверить здесь, сколько денег и времени вы бы сэкономили, используя цифровой плотномер или цифровой ареометр. Окупаемость инвестиций зависит от количества образцов, которые вы измеряете в день.

Ricca Chemical — Плотность и удельный вес

Плотность и удельный вес — взаимосвязанные понятия, которые часто путают. Плотность определяется как отношение массы (веса) к объему вещества. Обычно он измеряется в граммах на кубический сантиметр, граммах на миллилитр, фунтах на кубический фут или фунтах на галлон и в некоторой степени зависит от температуры и, в меньшей степени, давления. Удельный вес, с другой стороны, определяется как вес образца при заданной температуре, деленный на вес того же объема воды, при той же температуре или при другой заданной температуре.Поскольку удельный вес является соотношением, у него нет единиц измерения, но он зависит как от температуры вещества, так и от температуры воды.

Плотность и удельный вес никогда не совпадают, потому что плотность имеет единицы измерения, а удельный вес безразмерен, но они численно равны при соблюдении трех условий: (1) плотность измеряется в граммах на кубический сантиметр, граммах на миллилитр или килограммах на литр; (2) Плотность и удельный вес измеряются при одинаковой температуре; и (3) удельный вес относится к воде при 4 ° C, где ее плотность очень близка к 1 грамму на кубический сантиметр.Плотность вещества можно рассчитать, умножив удельную массу на плотность воды при эталонной температуре.

Существуют также различные произвольные шкалы, используемые для выражения удельного веса. Среди них шкала Боме, разработанная французским химиком Антуаном Боме около 1800 года. Она используется для выражения удельного веса жидкостей и включает две формулы: одну для удельной массы меньше единицы, а другую — для удельной массы больше. чем один.Эти две формулы:

градусов Боме (° Bé) =

140

Sp. Gr. при 60 ° F / 60 ° F

— 130 (Группа <1)

градусов Боме (° Bé) =

145–

145

Sp.Gr. при 60 ° F / 60 ° F

(Группа> 1)

Другими распространенными произвольными шкалами удельного веса являются градусы API (Американский институт нефти) или градусы Брикса, шкала, используемая в основном в сахарной промышленности, где градусы Брикса равны содержанию сахарозы (массовый процент) сахарозных сиропов.

Удельную массу жидкостей удобнее всего измерять с помощью ареометра.Однако для получения точных результатов необходимо следить за тем, чтобы измерения проводились при правильной температуре, т. Е. Температуре, указанной на ареометре, при которой он был откалиброван. Большинство гидрометров калибруются при 60 ° F / 60 ° F (15,6 ° C / 15,6 ° C). Ареометры коммерчески доступны для измерения не только удельного веса, но и концентраций определенных растворов, таких как растворы соли и спирта, а также шкалы ° Brix, ° API и других шкал удельного веса. Важно помнить, что эти гидрометры предназначены для определенных типов растворов и не считывают напрямую концентрации других растворов.

RICCA CHEMICAL COMPANY использует пикнометр для точного измерения удельного веса наших эталонов удельного веса (номера групп 2330, 2340 и 7992.110–7992.150). Эти стандарты соответствуют национальным стандартам массы и температуры Национального института стандартов и технологий (NIST). Растворы с различной удельной массой и / или приготовленные с различными веществами могут быть изготовлены на заказ в соответствии с вашими требованиями.

Как рассчитать плотность твердых тел или жидкостей — видео и стенограмма урока

Расчет плотности твердых тел или жидкостей

Когда вас просят рассчитать плотность, вам необходимо использовать комбинацию уравнения плотности, которое мы уже ввели, и понимание объема.Например, вам может не быть задан фактический объем материала или объекта для включения в уравнение плотности. Вместо этого вам могут быть предоставлены размеры объекта, и ожидается, что вы сами определите объем.

Объем куба или прямоугольной формы равен длине, умноженной на ширину, умноженной на высоту ( L * W * H ). Поэтому, если вам нужно рассчитать плотность куба, вы сначала должны измерить длину одной из сторон. Допустим, длина нашего куба оказалась 3 метра.Сначала вам нужно вычислить объем, умножив 3 на 3 на 3 ( V = 3 * 3 * 3). Вам также нужно будет поставить куб на весы, чтобы измерить его массу. Наконец, вы разделите объем на массу, чтобы получить плотность куба ( p = m / v ).

Но что, если материал не твердый? Что, если это жидкость?

Измерение объема жидкости не так очевидно, потому что жидкости меняют форму. Когда вы измеряете жидкости в мерном кувшине, числа сбоку — это унции, пинты и литры (или миллилитры).Литры используются в научном оборудовании, потому что это стандартные научные единицы. И есть очень веская причина, по которой мы используем литры. Объем измеряется в кубических метрах, а 1 кубический метр равен 1000 литрам. Так что преобразование очень просто. (Также обратите внимание, что 1 литр равен 1000 миллилитрам).

Итак, чтобы подвести итог, вот шаги для расчета плотности твердого или жидкого вещества:

1. Вычислите объем, измеряя размеры твердого тела или используя мерный кувшин для жидкости.Преобразуйте любые единицы измерения, чтобы получить число в метрах в кубе.

2. Поместите объект или материал на весы и определите его массу.

3. Разделите массу на объем, чтобы вычислить плотность ( p = m / v ).

Пример проблемы

Хорошо, давайте рассмотрим пример. Ваш лучший друг очень любит молоко, и однажды вам станет любопытно. Вы задаетесь вопросом, какова плотность молока, которое он пьет. Ваш друг позволяет вам одолжить стакан молока, чтобы понять это.Вы кладете молоко в мерный кувшин и обнаруживаете, что у него 150 миллилитров молока. Затем вы ставите это на весы. Масса стакана и молока вместе составляет 0,115 кг, а масса самого стакана — 0,1 кг. Какая плотность молока?

Прежде всего, мы должны записать то, что мы знаем.

  • Объем молока, Vmilk, составляет 150 мл.
  • Масса стакана и молока, стакана и молока 0,115 кг.
  • А масса самого стакана равна 0.1 кг.

Мы знаем, что плотность равна массе, разделенной на объем ( p = m / v ), поэтому нам нужно вычислить массу молока в килограммах и объем молока в кубических метрах.

Прежде чем подставить числа в уравнение, нам нужно провести отдельные вычисления.

Прежде всего, какова масса молока? Итак, масса стакана и молока вместе составляет 0,115, а масса самого стакана — 0,1, поэтому масса молока должна быть (0.115 — 0,1), что составляет 0,015 килограмма. Теперь у нас есть масса.

Далее нам нужен объем в метрах в кубе. Мы знаем, что объем молока составляет 150 миллилитров, поэтому нам просто нужно преобразовать его в кубические метры. В литре 1000 миллилитров, поэтому 150 мл равны 0,15 литра (150/1000 = 0,15). Просто разделите на 1000. А в кубе метра 1000 литров, поэтому, чтобы получить наше число в кубе, нужно снова разделить на 1000. Это дает нам 0,00015 кубических метров (0,15 / 1,000 = 0,00015).И это наш объем.

Итак, теперь у нас есть объем молока в кубических метрах и масса молока в килограммах. Подставьте их в уравнение плотности: 0,015 килограмма, разделенного на 0,00015 кубических метров, дает нам плотность 100 килограммов на кубический метр (0,015 / 0,00015 = 100). Вот и все; это наш ответ.

Резюме урока

Плотность — это мера того, насколько компактна масса вещества или объекта. Плотность объекта или вещества может быть рассчитана по следующему уравнению: плотность в килограммах на кубический метр равна массе в килограммах, деленной на объем в кубических метрах ( p = m / v ).

Вот шаги для расчета плотности твердого или жидкого вещества:

1. Вычислите объем, измеряя размеры твердого тела или используя мерный кувшин для жидкости. Преобразуйте любые единицы измерения, чтобы получить число в метрах в кубе.

2. Поместите объект или материал на весы, чтобы определить его массу.

3. Разделите массу на объем, чтобы вычислить плотность ( p = m / v ).

Возможно, вам также потребуется знать, как рассчитать объем твердого тела.Например, для куба объем равен длине, умноженной на ширину, умноженную на высоту ( V = L * W * H ). И вам нужно знать некоторые преобразования. Например, 1000 литров — это 1 метр в кубе, а 1000 миллилитров — это 1 литр.

Результаты обучения

После этого урока вы должны уметь:

  • Определить плотность
  • Объясните, как рассчитать плотность твердого или жидкого

2.4: Плотность и ее применение

Плотность объекта — одно из его наиболее важных и легко измеряемых физических свойств.Плотности широко используются для идентификации чистых веществ, а также для характеристики и оценки состава многих видов смесей. Цель этого урока — показать, как определяются, измеряются и используются плотности, и убедиться, что вы понимаете тесно связанные концепции плавучести и удельного веса, а также роли, которые они играют в нашей жизни и окружающей среде.

Что такое плотность?

Большинство из нас давно поняли, что «масло легче воды» или что железо «тяжелее» сахара.Но делая такие заявления, мы неявно сравниваем равных объемов этих веществ: в конце концов, мы знаем, что чашка сахара будет весить больше, чем простой стальной гвоздь. Масса и объем являются мерой количества вещества, и как таковые определяются как экстенсивных свойств вещества. Соотношение двух экстенсивных свойств всегда является интенсивным свойством , которое характеризует конкретный вид материи, независимо от его размера или массы.Именно это соотношение (масса ÷ объем) и рассматривается в этом модуле.

Эти графики показывают, как массы трех жидкостей меняются в зависимости от их объемов. Обратите внимание, что

  • все графики имеют одно и то же происхождение (0,0): если масса равна нулю, то и объем;
  • все графики прямые, что означает прямую пропорциональность.

Единственное отличие этих участков — их уклоны. Обозначая массу и объем как \ (m \) и \ (V \) соответственно, мы можем записать уравнение каждой прямой как \ (m = \ rho V \), где наклон \ (\ rho \) (греч. case rho ) — константа пропорциональности, которая связывает массу с объемом.Эта величина \ (\ rho \) известна как плотность , которая обычно определяется как масса на единицу объема:

\ [\ rho = \ dfrac {m} {V}. \]

Единицы измерения объема миллилитр, (мл) и кубический сантиметр, (см, 3 ) идентичны и обычно используются как взаимозаменяемые.

Общее значение плотности — это количество чего-либо в единице объема. То, что мы условно называем «плотностью», более точно известно как «плотность массы».

Плотность может быть выражена в любой комбинации единиц массы и объема; наиболее часто встречающимися единицами измерения являются граммы на мл (г / мл –1 , г / см –3 ) или килограммы на литр.

1 кг м –3 = 10 –3 г л –1 = 62,4 фунт-фут –3

Плотность обычных веществ

Диапазон плотностей, встречающихся в мире, охватывает удивительно широкий диапазон, от практически нуля в космическом пространстве до невообразимо огромных значений, обнаруживаемых в звездных телах.Эти очень высокие плотности представляют собой конечные пределы того, сколько массы может быть упаковано в данный объем. Следующая таблица даст вам некоторое представление о значениях плотности, встречающихся в природе в целом (вверху), в обычных твердых телах (в центре), а также в газах и жидкостях (внизу). Обратите внимание, что для отображения достаточно широких диапазонов значений в ограниченном пространстве, шкала плотности логарифмическая ; таким образом, ноль на этих шкалах соответствует плотности воды (10 0 = 1 г см –3 ).Плотность, указанная для обычных веществ (включая газы), в основном соответствует температуре около 20 ° C.

    Твердые тела, жидкости и газы

    Как правило, газы имеют самую низкую плотность, но эти плотности сильно зависят от давления и температуры, которые всегда должны указываться. В той степени, в которой газ демонстрирует идеальное поведение (низкое давление, высокая температура), плотность газа прямо пропорциональна массам составляющих его атомов и, следовательно, его молекулярной массе.Измерение плотности газа — это простой экспериментальный способ определения его молекулярной массы.

    Жидкости имеют промежуточный диапазон плотностей. Ртуть, будучи жидким металлом, является чем-то особенным. Плотность жидкости в значительной степени не зависит от давления, но в некоторой степени чувствительна к температуре.

    Диапазон плотности твердых тел достаточно широк. Металлы, атомы которых упакованы вместе довольно компактно, имеют самую высокую плотность, хотя у лития, самого высокого металлического элемента, довольно низкая.Композитные материалы, такие как дерево и пенополиуретан высокой плотности, содержат пустоты, которые уменьшают среднюю плотность.

    Как температура влияет на плотность

    Все вещества имеют тенденцию расширяться при нагревании, в результате чего одна и та же масса занимает больший объем и, таким образом, снижается плотность. Для большинства твердых тел это расширение относительно невелико, но им нельзя пренебречь; для жидкостей он больше. Объемы газов, как вы, возможно, уже знаете, очень чувствительны к температуре, и, конечно же, их плотность.

    В чем причина теплового расширения? По мере того как молекулы приобретают тепловую энергию, они движутся более энергично. В конденсированных фазах (жидкостях и твердых телах) это движение имеет характер нерегулярного толчка или толчка, что приводит к увеличению средних расстояний между молекулами, что приводит к увеличению объема и меньшей плотности.

    Плотность жидкостей

    8 -й класс Профессор наук Шай

    Плотность жидкостей Эксперимент

    Раздел 3.9 стр. 51

    Вы собираются измерить плотность бесцветной жидкости без запаха. У половины класса будет одна жидкость под названием Mystery A, а у других будет Тайна Б. Не пробуй жидкость, фу!

    Кому измерить плотности жидкости вы делаете то же самое, что и для твердого тела. Массируйте жидкость, найдите ее объем и разделите масса по объему.

    Кому массировать жидкость, взвесьте его в контейнере, вылейте, взвесьте пустой контейнер и вычесть масса пустой емкости от полной емкости.

    Кому найти объем жидкости, вы просто очень тщательно измеряете ее в градуированной шкале. цилиндр.

    Вопрос: Стоит ли вам сначала найти объем жидкость или масса жидкости?

    Ответ: Есть два варианта:

    1. Взвесьте жидкость в стакан. Вылить в мерный цилиндр и снова взвесить. Масса жидкости — это разница двух взвешиваний. В объем — это величина, которую вы видите в градуированном цилиндре.Примечание что этот метод не включает остатки жидкости, которые прилипают к стакан в массировании. Реманты также не входят в измерение объема.

    2. Залейте жидкость в градуированный цилиндр и считайте его объем. Затем взвесьте градуированный цилиндр. Затем слейте жидкость и снова взвесьте. В Вес жидкости — это разница между двумя взвешиваниями. Обратите внимание, что этот метод после заливки жидкости из градуированной цилиндра, включает остатки жидкости в показание объема, но не в массовом расчете.


    И правильный способ сделать это (1). Когда вы найдете массу или Измерьте объем жидкости, вы не будете включать жидкость, цепляется за пустую емкость, из которой вы его вылили. Следовательно, вы должны сначала массировать, как в первом варианте выше. При выборе 1 после того, как вы массируете, а затем разлейте по мерке объема, остатки жидкости, оставшиеся в стакане, не попадают в расчет массы или объема. Включение в ни то, ни другое нечестно.Однако, если вы сначала найдете том, а затем массы, остатки жидкости в градуированном цилиндре объемом будут быть включенным в измерение объема, но не в измерение массы.

    Отчет плотность вашей жидкости на доске.

    А два жидкости такие же?

    Когда вы смешиваете соль с водой общий объем уменьшается, но масса остается прежней.Что должно произойти с плотностью?


    8 -й класс Профессор естественных наук Шай

    Плотность Рабочий лист

    для жидкостей

    Жидкость 1 Анализ плотности

    Масса фактической жидкости (A B) С. _________

    Объем фактической жидкости Д._________

    Плотность Фактическая жидкость (C / D) E. _________

    Жидкость 2 Анализ плотности

    Масса фактической жидкости (A B) С. _________

    Объем фактической жидкости Д. _________

    Плотность Фактическая жидкость (C / D) Э._________

    Сообщите о своем групповой результат на гистограмме на доска.

    Задача 15 в вашем тексте.

    Как определяется плотность воздуха?

    Измерение плотности воздуха

    Плотность воздуха — это масса на единицу объема и, как и давление воздуха, она уменьшается с увеличением высоты. Он также меняется при изменении атмосферного давления, температуры и влажности. Плотность воздуха используется во многих отраслях науки, техники и промышленности.

    Плотность воздуха можно измерить по двум широким категориям:

    1. Косвенное измерение или параметрический метод — плотность определяется путем измерения других параметров и является наиболее часто используемым методом
    2. Прямое измерение


    Параметрический метод определения плотности воздуха

    Этот метод рассчитывает плотность воздуха на основе измерений атмосферного давления, температуры, влажности и (если требуется высокая точность) концентрации углекислого газа с использованием уравнения, рекомендованного Международным комитетом по исследованиям и измерениям (CIPM), полученного Giacomo [1] и модифицировано Дэвисом [2] .

    Стандартные и максимально достижимые погрешности измерения с использованием параметрического метода

    Текущие измерения

    Лучшие возможности

    Параметр

    Неопределенность
    в параметре

    Соответствующий воздух
    неопределенность плотности

    частей на миллион

    Неопределенность
    в параметре

    Соответствующий воздух
    неопределенность плотности

    частей на миллион

    Температура (ºC)

    0.1

    360

    0,01

    36

    Давление (гПа)

    0,5

    500

    0,05

    50

    Влажность

    5% относительной влажности

    350

    0.25 ºC
    точка росы

    58

    CO 2 содержание (ppm)

    50

    21

    Уравнение CIPM

    100

    100

    Всего (x 10 -3 кг / м 3 )

    0.86

    720

    0,16

    133

    Обратите внимание, что перечисленные здесь погрешности температуры достижимы только внутри небольших корпусов, окружающих современные весы, и когда сами весы устанавливаются в помещениях с строго контролируемой температурой. За пределами таких небольших корпусов, даже в современных помещениях с регулируемой температурой, кратковременные локальные изменения температуры делают практически невозможным определение температуры воздуха с погрешностью, приближающейся к ± 0.1 ºC. Термометры, установленные в чехлах, на ткани весов, стальном блоке или в чем-либо другом, обладающем значительной тепловой инерцией (по сравнению с воздухом), могут указывать на стабильность лучше, чем это число, но такие термометры измеряют температуру их держателей, а не окружающего воздуха.

    Прямые методы определения плотности воздуха

    Другие методы измерения плотности воздуха были исследованы главным образом NPL и другими национальными измерительными институтами, а также производителями весов и весов.Самый распространенный метод заключается в сравнении артефактов сравнимой массы, но (очень) разного объема. Кажущиеся различия в массах дают прямое представление о плотности воздуха, в котором они сравниваются.

    Каким бы способом ни измерялась плотность воздуха, правила применения поправок на плавучесть остаются прежними.

    Возможно вам понравится

    Плотность


    Список литературы
    1. Уравнение для определения плотности влажного воздуха (1981) Giacomo, P. Метрология 1982, 15 , 33-40
    2. Уравнение для определения плотности влажного воздуха (1981/91) Дэвис, Р.С.П. Метрология , 1992, 29 , 67-70.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.