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

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/см³. 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.

Формула плотности вещества в физике

Содержание:

• Определение и формула плотности вещества
• Виды плотности вещества
• Единицы измерения плотности вещества
• Примеры решения задач

Определение и формула плотности вещества

Определение

Плотностью вещества (плотностью вещества тела) называют скалярную физическую величину, которая равна отношению массы
(dm) малого элемента тела к его единичному объему (dV). Чаще всего плотность вещества обозначают греческой буквой
$\rho$. И так:

$$\rho=\frac{d m}{d V}$$

Виды плотности вещества

Применяя выражение (1) для определения плотности, говорят о плотности тела в точке.

Плотность тела зависит от материала тела и его термодинамического состояния.

В том случае, если тело можно считать однородным (плотность вещества во всем теле одинакова (
$\rho = const$), то $\rho$ определяют следующей формулой:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

где m – масса тела, V – объем тела.

Если тело является неоднородным, то иногда пользуются понятием средней плотности
$\langle\rho\rangle$, которая рассчитывается как:

$$\langle\rho\rangle=\frac{m}{V}(3)$$

где m – масса тела, V – объем тела. В технике для неоднородных (например, сыпучих) тел используют понятие объемной плотности.
Объемную плотность рассчитывают так же как $\langle\rho\rangle=\frac{m}{V}(3)$ (3). {-29}$ м³? Считайте, что молекулы в воде плотно упакованы.

Решение. Если считать, что молекулы в воде плотно упакованы, то ее плотность можно найти как:

$$\rho=\frac{m_{0}}{\Delta V}$$

где m₀ – масса молекулы воды. Найдем m₀, используя известное соотношение:

$$\frac{m}{\mu}=\frac{N}{N_{A}}$$

где N=1 — количество молекул (в нашем случае одна молекула), m — масса рассматриваемого количества молекул
(в нашем случае m=m₀), N_А=6,02• 10²³ моль^-1 – постоянная Авогадро,
$\mu$=18•10^-3
кг/моль (так как относительная молекулярная масса воды равна M_r=18). Следовательно, применяя выражение (2)
для нахождения массы одной молекулы имеем:

$$m_{0}=\frac{\mu}{N_{A}}(3)$$

Подставим m₀ в выражение (1), получаем:

$$\rho=\frac{\mu}{\Delta V N_{A}}(4)$$

Проведем расчет искомой величины:

$\rho=\frac{18 \cdot 10^{-3}}{3 \cdot 10^{-29} \cdot 6,02 \cdot 10^{23}}=10^{3} \mathrm{kr} / \mathrm{m}^{3}$ кг/м³

Ответ. {23}}=4047,6$ кг/м³

Ответ. $\rho=4047,6$ кг/м³

Читать дальше: Формула потенциальной энергии.

Плотность пластовой воды — AAPG Wiki

Из AAPG Wiki

Перейти к: навигация, поиск

Плотность пластовой воды является функцией трех переменных:

• Температура
• Давление
• Общее количество растворенных твердых веществ (TDS)

Масса пластовой воды на единицу объема пластовой воды, выраженная в метрических единицах (г/см ³ ). Для расчетов по разработке месторождений он считается эквивалентным удельному весу.

Содержание

• 1 Оценка плотности по TDS
• 2 Процедура: оценка плотности по r _w
• 3 Сбор данных
• 4 Определение концентрации NaCl по r _w
• 5 Расчетная плотность
• 6 См. также
• 7 Каталожные номера
• 8 Внешние ссылки

Оценка плотности по TDS

Если TDS известно из химического анализа пластовой воды, то приведенную ниже формулу можно использовать для оценки плотности пластовой воды (ρ _с ): ^[1]

Процедура: оценка плотности по r

_w

Рисунок 1  Определение концентрации NaCl. Авторское право: Шлюмберже.

Рисунок 2  Используется для оценки плотности пластовой воды по данным о ppm NaCl и температуре. Авторское право: Gearhart-Owens. ^[2]

Используйте процедуру, описанную в таблице ниже, для оценки плотности пластовой воды в пластовых условиях с использованием R _w . Приблизительная погрешность составляет ±10% (после ^[1] ).

1. Соберите данные: пластовая температура (T _f ), удельное сопротивление воды (R _w ) и пластовое давление. Оцените давление, умножив глубину на 0,433 psi/ft или другой подходящий градиент. Проверьте наличие ошибок T _f .
2. Оцените концентрацию хлорида натрия (NaCl) по R, используя рисунок 1.
3. Оцените плотность по мас.% NaCl и температуре, используя рисунок 2.

Сбор данных

Для оценки плотности пластовой воды соберите следующие оценки:

• Температура пласта
• Пластовое давление
• Удельное сопротивление пластовой воды

1. Оцените пластовую температуру T _f по следующей формуле:

   • где:

     T _s = средняя температура поверхности (°F)

     D _f = глубина до пласта (футы)

     BHTзабойная температура = забойная температура (находится в заголовке журнала) (°F)

     TDtotal depth = общая глубина (BHTзабойная температура и TDtotal глубина должны быть получены из одного прохода каротажа) (футы)

2. Оцените пластовое давление (psi) путем умножения 0,433 (градиент пресной воды) на глубину пласта.
3. Получите удельное сопротивление пластовой воды R _Вт [Ом·м] одним из трех способов:
   • Из пробы воды из интересующего пласта, измеренного на R _w
   • Использование каталога воды
   • Расчет по журналу SP

Определите концентрацию NaCl по r

_w

Преобладающим растворенным веществом в большей части пластовой воды является хлорид натрия (NaCl). Его концентрация определяет плотность пластовой воды и R _w . Когда доступен только R _w , мы можем использовать концентрацию NaCl для определения плотности.

Используйте рисунок 1 для определения концентрации NaCl. На пересечении пластовой температуры (по оси Y) и R _w (по оси X) найдите концентрацию NaCl (в ppm), читая метки диагональных линий и интерполируя.

Оцените плотность

Оцените плотность пластовой воды по ppm NaCl и температуре, используя диаграмму на рисунке 2. В следующей таблице описана процедура использования диаграммы.

1. Введите график по оси X, используя пластовую температуру.
2. Двигайтесь по вертикали до соответствующей концентрации соли, ожидаемой в зоне.
3. Двигайтесь горизонтально, чтобы определить плотность жидкости при атмосферном давлении.
4. Используя сегмент диаграммы «Влияние давления», добавьте приращение плотности к вычисленной выше плотности, чтобы скорректировать влияние давления.

См. также

• Определение градиента гидростатического давления

Каталожные номера

1. ↑ ^{1,0 1.1} Коллинз, А., Г., 1987 г., Свойства пластовых вод, под редакцией Брэдли, Х., Б., Справочник по нефтяной инженерии: Даллас, SPE, с. 24-1–24-23.
2. ↑ Gearhart-Owens Industries, 1972, Справочник справочных данных по интерпретации журналов GO: Fort Worth, Gearhart-Owens Industries Inc., 226 стр.

Внешние ссылки

• Исходный контент на страницах данных
• Найдите книгу в магазине AAPG.

Как рассчитать плотность по вытеснению воды

Обновлено 13 декабря 2020 г.

Автор: Karen G Blaettler

Архимед разработал метод определения плотности по вытеснению воды. Одна история его открытия включает в себя золотую корону короля, возможно, вороватого ювелира и ванну. Правда это или нет, но эта история сохранилась в той или иной версии из-за важности открытия Архимеда, а не из-за того, действительно ли ювелир пытался обмануть царя.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Для расчета плотности используется формула D = m ÷ v, где D означает плотность, m означает массу, а v означает объем. Найдите массу, используя весы, и используйте водоизмещение, чтобы найти объем объектов неправильной формы. Вытеснение воды работает, потому что количество воды, вытесненной объектом, погруженным в воду, равно объему объекта. Если предмет, погруженный в мерный цилиндр, поднимает уровень воды с 40 до 90 миллилитров, изменение объема на 50 миллилитров равняется объему предмета в кубических сантиметрах.

Понимание Плотности

Вся материя имеет массу и занимает пространство. Плотность, расчетное значение, измеряет количество материи в пространстве. Чтобы вычислить плотность материала, найдите массу и объем объекта. Рассчитайте плотность объекта, используя формулу: плотность равна массе, деленной на объем:

D=\frac{m}{v}

Нахождение массы

Нахождение массы требует использования весов. Большинство массовых весов уравновешивают неизвестный объект с известной массой. Примеры включают трехбалочные весы и настоящие весы, такие как классические весы, используемые в пробирной палате. Электронные весы также могут быть настроены как массовые весы. Весы для ванных комнат, помимо недостаточной точности, измеряют вес, а не массу. Масса измеряет количество материи в объекте, а вес измеряет притяжение массы объекта.

Нахождение объема

Для нахождения объема правильных геометрических объектов используются стандартные формулы. Например, объем коробки равен длине, умноженной на ширину, умноженную на высоту. Однако не каждый объект соответствует формуле. Для этих объектов неправильной формы используйте метод вытеснения воды, чтобы найти объем объекта.

Водоизмещение использует определенное свойство воды: 1 миллилитр (сокращенно мл) воды занимает 1 кубический сантиметр (см ³ ) пространства или объема, когда вода находится при стандартной температуре (0°С) и давлении (1 атмосфера). Объект, полностью погруженный в воду, вытесняет или компенсирует объем воды, равный объему объекта. Итак, если предмет вытесняет 62 мл воды, объем предмета равен 62 см ³ .

Методы использования смещения воды для определения объема требуют погружения объекта в известный объем воды и измерения изменения уровня воды. Если объект помещается в градуированный цилиндр или мерную чашку, вы можете напрямую считать измерение. Если уровень воды начинается с 40 мл и изменяется до 90 мл после погружения объекта, объем объекта равен конечному объему воды (90 мл) минус начальный объем воды (40 мл) или 50 мл.

Если предмет не помещается в мерный цилиндр или мерный стакан, измерить объем вытесненной воды можно разными способами. Один из методов требует размещения миски на подносе или в миске большего размера. Внутренняя чаша должна быть достаточно большой, чтобы полностью погрузить объект. Полностью заполните внутреннюю чашу водой. Аккуратно, не создавая волн и не разбрызгивая, вставьте объект в миску, позволяя вытесненной воде вылиться в большую миску или поднос. Извлекайте внутреннюю чашу очень осторожно, чтобы не пролилась лишняя вода. Затем измерьте объем воды в большей миске. Этот объем равен объему объекта.

Второй, возможно, более практичный метод, также использует чашу. Чаша должна быть достаточно большой, чтобы полностью погрузить предмет, не переполнив его. Начните с заполнения миски достаточным количеством воды, чтобы полностью покрыть объект. Прежде чем добавить объект, отметьте линию воды в чаше. Как и градуированный цилиндр, он отмечает начальный объем воды. Затем добавьте объект, убедившись, что объект полностью покрыт водой.