Плотность воды горячей: ГСССД 2-77 Таблицы стандартных справочных данных. Вода. Плотность при атмосферном давлении и температурах от 0 до 100 градусов Цельсия / 2 77

таблица, физическое определение, что влияет на этот показатель

Содержание

• Физическое определение
• Что влияет на этот параметр?
• Таблица зависимости от температуры
• Меняется ли вес в процессе нагревания?
• Применение этих знаний на практике
• Заключение

Физическое определение

Согласно физическому определению, плотность — это отношение массы к объему.

То есть, эта величина показывает количество данного вещества, сосредоточенного в определенном объеме.

Если посмотреть на молекулярном уровне, плотность показывает, насколько близко друг к другу расположены молекулы того или иного материала.

Показателем, иллюстрирующим значение этого параметра, может стать соотношение веса 1 л разных жидкостей:

• вода — 1 кг;
• масло — 900 г;
• спирт — 800 г и т.д.

То есть, в одинаковом объеме воды больше, чем масла или спирта. Для обозначения плотности в формулах используется греческая буква ρ (ро).

Сама формула в общем виде выглядит следующим образом:

ρ =m/V, где

• m — масса;
• V — объем.

С изменением температуры плотность веществ изменяется. Это происходит из-за ускорения движения атомов. У воды наблюдается особое соотношение этих параметров.

Что влияет на этот параметр?

В обычных условиях на параметры воды значительное влияние оказывает степень нагрева. Как правило, у большинства веществ или соединений плотность увеличивается при понижении температуры. Однако, у воды эта зависимость нелинейная.

Показатель достигает максимума при 4°C, понемногу уменьшаясь как при понижении, так и при повышении температуры. При этом, когда вода переходит в твердую фазу (образуется лед), процесс уменьшения плотности при охлаждении продолжается.

Этим объясняется известный (и очень опасный для оборудования) эффект расширения воды при замерзании — из 0,028 м³ воды получается 0,03 м³ льда.

Зависимость физических свойств от температуры наблюдается практически у всех веществ, но только вода демонстрирует это в жидком состоянии.

При этом горячая вода показывает нелинейный, но относительно ровный график уменьшения значений (по крайней мере, до точки кипения в 100°С).

Таблица зависимости от температуры

Для наглядности составим таблицу плотности воды при разных температурах:

Анализируя данные таблицы, можно отметить сравнительно ровную кривую зависимости двух характеристик воды. При этом, управляющим параметром является температура. Если по этим данным составить график, получится не прямая линия, а кривая параболического типа.

Меняется ли вес в процессе нагревания?

Вес одинакового объема горячей и холодной воды будет немного отличаться. Из-за большей плотности, тяжелее будет холодная.

Самый большой вес она имеет при 4°С, но, при охлаждении или нагревании относительно этого значения, будет становиться легче.

На практике обычно учитывается не столько изменение веса, сколько различие в объемах горячей и холодной воды.

В большинстве систем вода заперта в ограниченном пространстве, и, если заранее не позаботиться о компенсирующих устройствах, возрастающий объем станет причиной разрыва емкости или трубопровода.

Необходимо учитывать, что разница в весе не слишком велика. Один кубометр воды при 4°С весит ровно тонну, а при 90°С он станет легче на 34,7 кг.

Справка! Для больших объемов уменьшение (или увеличение, если речь идет об охлаждении) веса будет вполне значительным, требующим принятия специальных мер для компенсации изменений.

Применение этих знаний на практике

Для специалистов-теплотехников или работников ЖКХ, любые изменения параметров потока являются серьезной проблемой.

Приходится использовать компенсаторы объема (у техников они называются расширительные баки), делать резервные линии для отведения избытков.

В природе изменения плотности также имеют свое значение. В зимнее время вода, охлаждаясь до 4°С, опускается на дно водоема, вытесняя наверх более теплые слои.

Если они охлаждаются ниже этого значения, их плотность уменьшается и не позволяет им вытеснить придонные объемы с постоянной температурой 4°С.

Это позволяет защитить водоемы от сплошного перемерзания, сохранить запасы рыбы и прочей водной живности.

Заключение

Изменения параметров в зависимости от степени нагрева не являются исключительным свойством воды. Особенности достаточно хорошо изучены, но в обыденной жизни они заметного влияния не оказывают.

Это иногда становится причиной ошибок, допущенных неподготовленными людьми. Необходимо иметь представление о свойствах и специфике воды, чтобы не создавать условий для возникновения аварий или поломок систем, оборудования, разрывов трубопроводов.

А какова Ваша оценка данной статье?

Загрузка…

Плотность воды в зависимости от температуры. Таблица. In-chemistry.ru

2022 | 15:49
Вы сейчас здесь:Главная Статьи Плотность воды в зависимости от температуры. Таблица.

В представленной ниже таблице приведены значения плотности воды в г/мл для различных температур в интервале от 0 до 100 °С.

Добавлено в: Статьи
Метки: Таблица

Температура и плотность | Глава 3: Плотность

• Скачать
• Электронная почта
• Распечатать
• Добавить в закладки или поделиться

Тебе это нравится? Не нравится ? Пожалуйста, найдите время, чтобы поделиться с нами своими отзывами. Спасибо!

Урок 3.6

Ключевые понятия

• Нагревание вещества заставляет молекулы ускоряться и распространяться немного дальше друг от друга, занимая больший объем, что приводит к уменьшению плотности.
• Охлаждение вещества заставляет молекулы замедляться и немного сближаться, занимая меньший объем, что приводит к увеличению плотности.
• Горячая вода менее плотная и будет плавать в воде комнатной температуры.
• Холодная вода более плотная и будет тонуть в воде комнатной температуры.

Резюме

Учащиеся помещают горячую и холодную окрашенную воду в воду комнатной температуры. Они наблюдают, что горячая вода всплывает на поверхность воды комнатной температуры, а холодная вода тонет. Учащиеся объединят понятия температуры, молекулярного движения и плотности, чтобы узнать, что горячая вода менее плотная, чем вода комнатной температуры, а холодная вода более плотная.

Цель

Учащиеся смогут объяснить на молекулярном уровне, как нагревание и охлаждение влияют на плотность воды.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите подходящие защитные очки.

Об этом уроке

На этом уроке вы можете помочь учащимся связать некоторые понятия о плотности с идеями из главы 1. В главе 1 учащиеся увидели, что тепло увеличивает молекулярное движение. Это усиленное движение конкурирует с притяжением между молекулами, заставляя молекулы двигаться немного дальше друг от друга. Они также увидели, что по мере охлаждения вещества молекулы замедляются, и их притяжение сближает их. Эти идеи можно применить и к понятию плотности.

Материалы для каждой группы

• Холодная вода (голубого цвета) в пенопластовом стакане
• Горячая вода (желтого цвета) в пенопластовом стакане
• Вода комнатной температуры в прозрачном пластиковом стакане (бесцветная)
• 2 капельницы

Демонстрационные материалы

• Горячая вода (желтого цвета)
• Холодная вода (синий цвет)
• 2 одинаковые прозрачные баночки для детского питания
• Водостойкая карточка (из колоды карт или ламинированной каталожной карточки)
• Бумажные полотенца

1. Продемонстрируйте, как горячая вода плавает на холодной воде.

   

   Скажите учащимся, что в главе 3 они видели, что разные вещества имеют разную плотность. В этом упражнении они увидят, что одно и то же вещество может иметь разную плотность при разных температурах.

   Скажите учащимся, что вы попытаетесь поставить одну банку с горячей подкрашенной водой вверх дном на другую банку с холодной подкрашенной водой.

   Попросите учащихся сделать прогноз:

   • Как вы думаете, горячая и холодная вода будут смешиваться или останутся раздельными?

   Либо следуйте описанной ниже процедуре, либо спроецируйте видео для учащихся. Если вы решите провести демонстрацию, вы можете сначала посмотреть видео, чтобы увидеть, как устанавливать банки.

   Проецируйте видео «Горячая вода на холодную воду».

   Материалы

   • Горячая вода (около 50 °C, желтого цвета)
   • Холодная вода (около 5 °C, окрашена в синий цвет)
   • 2 одинаковые прозрачные баночки для детского питания
   • Водостойкая карточка (из колоды карт или ламинированной каталожной карточки)
   • Бумажные полотенца

   Процедура

   1. Горячая вода сверху

      1. Полностью наполните баночку для детского питания горячей водопроводной водой и добавьте 2 капли желтого пищевого красителя.
      2. Полностью наполните другую баночку для детского питания очень холодной водой и добавьте 2 капли синего пищевого красителя. Перемешайте воду в обеих банках, чтобы краситель хорошо перемешался в обеих банках. Поставьте банку с холодной водой на бумажное полотенце.
      3. Держите водостойкую карточку поверх кувшина с горячей водой.

      4. Прижимая карту к отверстию банки, осторожно переверните банку вверх дном.

      5. Не снимая карту, поместите банку с горячей водой прямо над банкой с холодной водой так, чтобы верхние части точно совпадали.
      6. Медленно и осторожно извлеките карту так, чтобы кувшин с горячей водой оказался прямо над кувшином с холодной водой.

   Ожидаемые результаты

   Хотя извлечение карты может привести к небольшому перемешиванию или проливанию, горячая желтая вода останется в верхней банке, а холодная синяя вода останется в нижней.

   Спросите студентов:

   Как вы думаете, почему горячая вода осталась поверх холодной?

   Учащиеся должны понимать, что существует разница в плотности горячей и холодной воды. Горячая вода менее плотная, поэтому она плавает в более плотной холодной воде.

   Попросите учащихся сделать прогноз:

   • Что может произойти, если вы поместите холодную голубую воду поверх горячей желтой воды, а затем уберете карту?

   1. Холодная вода сверху

      1. Используйте ту же процедуру, что и выше, но поместите банку с холодной водой вверх дном над банкой с горячей водой.

   Ожидаемые результаты

   Холодная синяя вода сразу попадет в горячую желтую воду, что приведет к перемешиванию. Вода быстро станет зеленой повсюду.

   Спросите студентов:

   Как вы думаете, почему горячая и холодная вода смешались, когда холодная вода была помещена сверху?

   Когда холодная вода помещается сверху, цвета смешиваются, потому что холодная вода более плотная и тонет в горячей воде.

   Раздайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Примите это» в листе с заданиями будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

2. Попросите учащихся добавить холодную и горячую воду в воду комнатной температуры.

   Вопрос для расследования

   Есть ли разница в плотности горячей и холодной воды?

   Материалы для каждой группы

   • Холодная вода (голубого цвета) в пенопластовом стакане
   • Горячая вода (желтого цвета) в пенопластовом стакане
   • Вода комнатной температуры в прозрачном пластиковом стакане (бесцветная)
   • 2 капельницы

   Подготовка учителей

   • Добавьте лед в воду, чтобы сделать ее очень холодной. Наполните одну поролоновую чашку наполовину холодной водой (без кубиков льда), а другую — горячей водой для каждой группы.
   • Добавьте 2 капли желтого пищевого красителя в горячую воду и 2 капли синего пищевого красителя в холодную воду.
   • Наполните прозрачный пластиковый стакан примерно на ⅔ объема водой комнатной температуры.
   • Раздайте набор из 3 чашек каждой группе.

   Процедура

   1. Наполните одну пипетку синей холодной водой. Опустите конец пипетки примерно наполовину в бесцветную воду комнатной температуры.

   2. Наблюдая со стороны, очень осторожно сожмите пипетку, чтобы холодная вода медленно перетекала в воду комнатной температуры.
   3. Наполните другую пипетку желтой горячей водой. Опустите конец пипетки примерно наполовину в воду комнатной температуры.
   4. Наблюдая со стороны, очень осторожно сожмите пипетку, чтобы горячая вода медленно перетекала в воду комнатной температуры.
   5. Запишите свои наблюдения в рабочий лист.

   Ожидаемые результаты

   Холодная синяя вода будет стекать вниз и собираться на дне воды комнатной температуры. Горячая желтая вода поднимется и соберется на поверхности.

3. Обсудите наблюдения учащихся.

   

   Спросите студентов:

   О холодной воде

   Что вы заметили, когда поместили холодную синюю воду в воду комнатной температуры?

   Холодная вода утонула в воде комнатной температуры.

   Плотность холодной воды больше, меньше или такая же, как у воды комнатной температуры?

   Холодная вода более плотная, чем вода комнатной температуры.

   О горячей воде

   Что вы заметили, когда поместили горячую желтую воду в воду комнатной температуры?

   Горячая вода всплыла на поверхность в воде комнатной температуры.

   Плотность горячей воды больше, меньше или такая же, как у воды комнатной температуры?

   Горячая вода имеет меньшую плотность, чем вода комнатной температуры.

4. Объясните разницу в плотности горячей и холодной воды на молекулярном уровне.

   Спроектируйте анимацию «Холодная и горячая вода».

   Холодная вода

   Укажите, что молекулы холодной воды движутся медленнее и находятся немного ближе друг к другу, чем молекулы горячей воды или воды комнатной температуры. Также обратите внимание, что при охлаждении воды уровень воды в градуированном цилиндре немного падает.

   Спросите студентов:

   В анимации вы видели, что по мере охлаждения воды уровень воды падает. Холодная вода имеет меньший объем, но масса остается прежней. Что это говорит вам о плотности холодной воды?

   Учащиеся должны понимать, что когда молекулы соединяются вместе при охлаждении воды, ее объем уменьшается. Но масса воды не меняется. Студенты должны понимать, что уменьшение объема без увеличения массы приведет к увеличению плотности.

   Как это помогает объяснить, почему холодная вода тонет в воде комнатной температуры?

   Более плотная холодная вода тонет в воде комнатной температуры.

   Горячая вода

   Укажите, что молекулы в горячей воде движутся быстрее и находятся немного дальше друг от друга, чем молекулы в воде комнатной температуры. Убедитесь, что учащиеся заметили, что при нагревании воды уровень воды в градуированном цилиндре немного повышается.

   Спросите студентов:

   В анимации вы видели, что при нагревании воды уровень воды поднимается. Горячая вода занимает больше объема, но масса остается прежней. Что это говорит вам о плотности горячей воды?

   На основе анимации учащиеся должны понять, что расхождение молекул увеличивает объем, но не влияет на массу воды. Студенты должны понимать, что увеличение объема без увеличения массы приведет к уменьшению плотности.

   Как это помогает объяснить, почему горячая вода всплывает на поверхность воды комнатной температуры?

   Менее плотная горячая вода плавает на более плотной воде комнатной температуры.

5. Проведите демонстрацию, чтобы показать учащимся, как плотная холодная вода вызывает перемешивание.

   Расскажите учащимся, что зимой на поверхности прудов и озер может образовываться лед. Весной, когда лед тает, холодная вода опускается. Это вызывает перемешивание со дна, которое выносит питательные вещества на поверхность. Скажите студентам, что вы будете моделировать этот процесс.

   Материалы

   • Вода комнатной температуры
   • Кубики льда
   • 2 одинаковых высоких прозрачных пластиковых стакана
   • Маленькая чашка
   • Пищевые красители любого цвета, кроме желтого
   • Пипетка
   • Лист обычной белой бумаги

   Процедура

   1. Наполните два высоких прозрачных пластиковых стакана примерно на ⅔ объема водой комнатной температуры.
   2. Поместите около 15 капель пищевого красителя в маленькую пустую чашку.
   3. Используйте пипетку, чтобы набрать пищевой краситель. Затем осторожно опустите пипетку в воду, пока кончик капельницы не окажется у дна чашки.
   4. Очень аккуратно сожмите пипетку, чтобы весь пищевой краситель медленно стекал на дно чашки. Затем аккуратно выньте пипетку, чтобы пищевой краситель не смешался с водой. (Это нормально, если в воду попадет немного красителя.)
   5. Повторите шаги 2–4 для другой чашки воды.
   6. Осторожно положите два кубика льда в воду в одной из чашек. (Избегайте взбалтывания воды.)
   7. Поместите лист белой бумаги за каждую чашку и наблюдайте.

   Ожидаемые результаты

   Краска в стаканчике со льдом поднимется со дна и начнет смешиваться с водой. Краситель в этой чашке будет смешиваться быстрее, чем краситель в чашке без льда.

   Спросите студентов:

   Пищевой краситель смешивался быстрее в чашке со льдом. Используйте свои знания о плотности воды при разных температурах, чтобы объяснить, почему это произошло.

   Температура льда около 0 °C, а температура воды в чашке около 20 °C. Когда лед тает, вода из растаявшего льда холоднее, чем вода вокруг него. Эта более холодная вода также более плотная, поэтому она опускается на дно. Эта тонущая вода отталкивает пищевой краситель, вызывая смешивание.

Почему горячая вода менее плотная, чем холодная?

••• Alexandrum79/iStock/GettyImages

Обновлено 13 марта 2018 г.

Терри Манн

Горячая и холодная вода являются жидкими формами h3O, но они имеют разную плотность из-за воздействия тепла на молекулы воды. Хотя разница в плотности невелика, она оказывает значительное влияние на природные явления, такие как океанские течения, когда теплые течения имеют тенденцию подниматься над холодными.

Плотность воды

Холодная вода всегда более плотная, чем теплая; изменение плотности составляет около 4 десятых процента между температурой, близкой к температуре замерзания, и 30 градусами Цельсия (86 градусов по Фаренгейту). Хотя разница и невелика, она позволяет теплой воде «плавать» поверх холодной — явление, которое происходит каждый день в Мировом океане.

Плотность теплой воды

Причина того, что теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, заключается в самом тепле. Когда тепло передается воде (от такого источника, как Солнце), ее молекулы возбуждаются энергией. Они начинают двигаться быстрее, поэтому, когда они сталкиваются друг с другом, они отскакивают дальше. Увеличенное пространство между быстро движущимися молекулами уменьшает плотность.

Плотность холодной воды

Холодная вода имеет большую плотность, чем горячая, потому что ее молекулы воды более медленные; вибрации и движения медленнее и менее энергичны. Молекулы меньше отскакивают и толкают друг друга, поэтому в меньшем пространстве может поместиться больше. Поскольку они плотнее упакованы вместе, плотность воды выше.

Конвекция воды

Поскольку теплая вода менее плотная, при встрече теплой и холодной воды теплая вода поднимается вверх; ученые называют это «конвекцией». Этот процесс иногда создает цикл, в котором вода на поверхности озера нагревается в течение дня, затем охлаждается и опускается ночью, создавая медленную, непрерывную циркуляцию из глубины на поверхность и обратно.

Океанские течения

Массы теплой воды поднимаются над холодной водой в Мировом океане.