Связь между удельным весом и плотностью: Между плотностью и удельным весом существует связь — Студопедия

alexxlab | 04.03.2023 | 0 | Разное

Между плотностью и удельным весом существует связь — Студопедия

Поделись  

Сведения из теории

Жидкости, изучаемые в гидравлике, характеризуются плотностью, удельным весом, сжимаемостью, температурным расширением и вязкостью.

Плотностью , кг/м3, называется масса единицы объема жидкости

, (1.1)

где – масса жидкости, кг; – объем, м3.

Удельным весом , Н/м3, жидкости называется вес единицы объема этой жидкости

, (1.2)

где – вес жидкости, Н.

Между плотностью и удельным весом существует связь

, (1.3)

где – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

Коэффициент объемного сжатия (Па–1) − это относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу:

, (1. 4)

где – изменение объема ; – изменение плотности , соответствующие изменению давления на величину .

Коэффициент температурного расширения (1/°С) выражает относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус

, (1.5)

где – изменение объема , соответствующее изменению температуры на величину .

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоев, вызывающему деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении возникает сила сопротивления сдвигу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения

между перемещающимися один относительно другого слоями с площадью соприкосновения определяется законом Ньютона:

, (1. 6)

где – градиент скорости по нормали к поверхности трения, который представляет собой изменение скорости жидкости в направлении нормали на единицу длины нормали; – коэффициент динамической вязкости, Па×с.

В практике для характеристики вязкости жидкости чаще применяют не коэффициент динамической вязкости, а коэффициент кинематической вязкости , м2/с. Коэффициентом кинематической вязкости называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости

. (1.7)

Вязкость жидкости зависит от рода жидкости, температуры и давления. Для смазочных масел, применяемых в машинах и гидросистемах, рекомендуется следующая зависимость:

, (1.8)

где – кинематическая вязкость при температуре ; − кинематическая вязкость при температуре 50 °С; – показатель степени, зависящий от , определяемый по формуле

. (1.9)

На практике вязкость жидкостей определяется вискозиметрами и чаще выражается в градусах Энглера, , так называемая условная вязкость. За вязкость по Энглеру принимается отношение времени истечения 200 см3 испытуемой жидкости через круглое отверстие диаметром около 3 мм ко времени истечения того же объема дистиллированной воды при температуре 20 °С. Для перехода от условной вязкости в градусах Энглера к кинематической вязкости, м

2/с, служит эмпирическая формула Убеллоде

. (1.10)

Когда жидкость находится в состоянии покоя, в ней не проявляются силы вязкости. Следовательно, реальные жидкости, находящиеся в покое, будут характеризоваться свойствами, очень близкими к свойствам идеальной жидкости. Поэтому все задачи гидростатики решаются с большой точностью.

Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления. Гидростатическое давление представляет собой напряжение сжатия в точке, расположенной внутри покоящейся жидкости

, (1. 11)

где – сила давления жидкости, приходящаяся на площадку площадью , содержащую рассматриваемую точку.

Гидростатическое давление измеряют в паскалях (1 Па = 1 Н/м

2), в гидравлике еще иногда используют техническую атмосферу (1 ат = 98100 Па).

Гидростатическое давление направлено всегда по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует, и не зависит от ориентации (угла наклона) площадки. Величина гидростатического давления в любой точке жидкости по всем направлениям одинакова.

Гидростатическое давление зависит от положения рассматриваемой точки внутри жидкости и от внешнего давления , действующего на свободной поверхности жидкости. В наиболее распространенном случае, когда действует лишь сила тяжести, гидростатическое давление , Па, в точке, находящейся на глубине , определяется по основному уравнению гидростатики

, (1. 12)

где

– плотность жидкости.

Из формулы (1.12) следует, что внешнее давление , приложенное к свободной поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково (закон Паскаля). На этом свойстве жидкости основано действие гидравлических машин (гидропрессы, силовые цилиндры, гидродомкраты).

В зависимости от способа отсчета различают абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Абсолютным называется давление, определённое с учетом атмосферного давления. Если (атмосферное давление), то уравнение (1.12) принимает вид:

. (1.13)

Абсолютное давление не может быть отрицательным, так как жидкость не воспринимает растягивающих напряжений: .



2 Основные определения и физические свойства жидкости

Жидкостьюназывается физическое тело, не способное самостоятельно сохранять свою форму вследствие неограниченной подвижности частиц и полного отсутствия сопротивления разрыву.

Все жидкости делятся на два класса: капельные и газообразные.

Капельная жидкостьимеет объем, но под действием собственного веса принимает форму сосуда, в котором она находится. Если объем капельной жидкости меньше объема сосуда, то жидкость занимает часть объема сосуда и образует свободную поверхность.

В отличие от капельных жидкостей газы, как упругие жидкости, не имеют своих определенных форм и объема. Они всегда занимают весь объем сосуда или резервуара в котором находятся.

При теоретическом изучении различных процессов, происходящих с жидкостями, в гидравлике широко используется понятие «идеальная» (совершенная) жидкость. Под этим понятием подразумевается абсолютно подвижная, несжимаемая жидкость.

Поэтому, изучая то или другое явление, обычно воображают, что явление происходит с идеальной жидкостью, т.е. считают, что сил сцепления и сил трения между частицами нет. Каждую частицу можно представить себе как бы «затвердевшей», тогда к ней могут быть применены общие законы механики твердого тела. При этом учитываются все силы, под действием которых находятся частицы жидкости, за исключением сил трения и сцепления, чем в значительной степени упрощается рассмотрение всего явления в целом.

Естественно, что полученные при таком упрощении выводы не могут вполне соответствовать действительным результатам явления. Строго говоря, введение упомянутых упрощений равносильно рассмотрению другого явления, лишь в большей или меньшей степени похожего на данное. И вот здесь на помощь приходит опыт. Экспериментальным путем выясняется степень расхождения полученных теоретических выводов с действительностью и устанавливаются способы исправления этих теоретических выводов и формул с целью приспособить их для практического пользования.

3 Вес, масса и плотность жидкости

Все существующие в природе реальные жидкости обладают массой. Эта масса подвержена действию земного притяжения, поэтому всякая реальная жидкость, как и все материальные тела, имеет вес. Масса тела не зависит от местонахождения его на земной поверхности. Вес тела, в отличие от массы, при разной величине земного притяжения в различных точках земной поверхности является величиной изменяющейся.

Количество массы тела, содержащееся в единице объема, называется плотностью, обозначается через и определяется по формуле:

, (1)

где Mмасса жидкости в объемеV.

Плотность измеряется в кг/м3.

Плотность жидкости зависит от ее температуры. С повышением температуры плотность жидкости уменьшается.

  1. Удельный вес (объёмный вес)

Удельным весом жидкости называется вес ее единицы объема.

, (2)

где G– вес жидкости.

Размерность удельного веса Н/м3.

Удельный вес также называется объемным весом.

Существует очень важная связь между удельным весом жидкости и ее плотностью в виде соотношения:

, (3)

где g– ускорение силы тяжести.

Отсюда плотность жидкости может быть определена по формуле:

. (4)

Удельный, или объемный вес жидкости, как и плотность, зависит от температуры. Плотность и удельный вес некоторых жидкостей приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Плотность ρи удельный весγжидкостей

Жидкость

t, ° С

ρ, кг/м3

γ, кН/м3

Вода

0

999,87

9,80

4

1000,00

9,80

20

998,23

9,78

50

988,07

9,68

Морская вода

15

1020…1030

10,0…10,10

Ацетон

15

790

7,74

Бензин

15

680…740

6,66…7,25

Глицерин

20

1260

12,23

Керосин

15

790…820

7,74…8,04

Веретенное масло

20

889

8,71

Машинное масло

20

898

8,90

Трансформаторное масло

20

887

8,69

Натуральная нефть

15

700…900

6,86…8,82

Ртуть

0

13596

133,33

Скипидар

18

870

8,53

Relation,How To Find – Lambda Geeks

Плотность и удельный вес являются физическими величинами, которые описывают объемные характеристики данного вещества. В этом посте вы узнаете больше о плотности и удельном весе.

Плотность определяет массу вещества в единице объема, а удельный вес также является плотностью по сравнению с плотностью другого вещества в качестве эталона. Удельный вес – это отношение веса на единицу объема материала к весу на единицу объема другого эталонного вещества. Однако и плотность, и удельный вес взаимосвязаны.

Вода используется в качестве эталонного вещества для твердых и жидких веществ для измерения удельного веса. Сухой воздух используется в качестве эталонного вещества для газов для измерения удельного веса. В следующем разделе будут известны взаимосвязь и различия между плотностью и удельным весом.

Ареометр, используемый для измерения плотности и удельного веса Изображение предоставлено Wikimedia commons

Связь плотности и удельного веса

Удельный вес и плотность взаимосвязаны друг с другом. Отношение между плотностью и удельным весом определяется как

p∝SG ; где ρ — плотность, SG — удельный вес.

Приведенное выше выражение объясняет, что изменение плотности напрямую соответствует удельному весу. Если плотность увеличивается, удельный вес также увеличивается.

Мы также можем приблизительно проверить плотность данного твердого вещества или жидкости, используя значение удельного веса, рассчитанное по отношению к воде.

  • Для любого вещества, измеренный удельный вес которого меньше одного среднего, плотность этого вещества меньше плотности воды и плавает на воде.
  • Предположим, что если показатель удельного веса больше 1, то плотность больше, чем у воды, и он тонет в воде.

Поскольку в большинстве случаев в качестве эталонного вещества используется вода, значения удельного веса и плотности практически равны. Из точного расчета установлено, что плотность немного меньше удельного веса.

Различие плотности и удельного веса

Поскольку мы знаем определения плотности и удельного веса, они кажутся одинаковыми, но есть некоторые различия в их основных характеристиках, а также в их измерениях. Некоторые различия между плотностью и удельным весом приведены в таблице ниже.

Плотность. Удельный вес определяет отношение плотностей двух веществ, при котором одно из них считается эталонным веществом.
Единица СИ Плотность id обозначается символом ρ, а ее единицей плотности СИ является кг/м 3 . Удельный вес не имеет единиц СИ, потому что мы берем плотность двух эквивалентных веществ, в которых единицы уравновешиваются.
Представление Плотность представляет собой абсолютное значение вещества в одном измерении. Удельный вес представляет собой относительное значение в одном измерении.
Термины, используемые при расчетах Для расчетов важны только масса вещества и объем. Для расчета удельной плотности данного вещества и плотности эталонного вещества необходимо. Поэтому важно знать массу и объем, если плотность не задана.
Применение Плотность применяется в области науки и промышленности, а также широко используется в повседневной жизни. Удельный вес имеет применение только в научных и промышленных областях. Он не так часто используется в повседневной жизни.

Как плотность влияет на удельный вес?

Мы знаем, что плотность и удельный вес взаимосвязаны, так что любое изменение плотности обязательно повлияет на удельный вес.

Плотность очень чувствительна к температуре и давлению. Значение плотности изменяется линейно при небольших изменениях температуры и давления. Поскольку удельный вес соответствует плотности, изменение плотности при изменении температуры и давления обеспечивает изменение удельного веса.

Плотность пропорциональна изменению давления и обратно пропорциональна температуре. Это означает, что увеличение давления увеличивает плотность при постоянной температуре, следовательно, увеличивается удельный вес.

Изменение плотности в зависимости от давления и, таким образом, влияние на удельный вес
Изображение предоставлено Wikimedia commons

Формула плотности и удельного веса

Удельный вес дает плотность данного вещества по отношению к другому веществу; формула дает .

Плотность данного вещества определяется отношением его массы к объему как

p=m/V

Вместе мы можем записать удельный вес как плотность и удельный вес связаны друг с другом.

Как найти плотность по удельному весу?

Если у вас есть удельный вес вещества, вы можете легко найти плотность. Шаги, которые необходимо выполнить, приведены ниже.

  • Шаг 1: Найдите плотность воды при заданных температуре и давлении.
  • Шаг 2: подставьте значения в выражение удельного веса.
  • Шаг 3: перемножить значения удельного веса и плотности эталонного объекта, что дает плотность искомого вещества.

Удельный вес твердого вещества 14,87; найти его плотность.

Поскольку данный объект является твердым, эталонным веществом будет вода.

Плотность воды 1000 кг/м 3 . Подставляя, получаем

14,87=

ρsub=14,87×1000кг/м 3

ρsub=14870кг/м 3

3 90 Как вычислить плотность газа из удельного веса?

Сухое вещество считается эталонным веществом для определения плотности газа. Шаги, приведенные ниже, помогут вам найти плотность по удельному весу .

  • Шаг 1: найти начальную плотность сухого воздуха.
  • Шаг 2: умножьте плотность сухого воздуха и дайте удельный вес вещества, что даст вам плотность данного вещества.

ρ газ =SG×ρ воздух

Пример, приведенный ниже, поможет вам лучше понять.

Найдите плотность газа, удельный вес которого равен 0,00126.

Плотность воздуха 1,20 кг/м 3

ρ газ = SG × ρ Воздух

ρ Газ = 0,00126 × 1,20 кг/м 3

ρ GAS = 1.512 × -3 9081.

Как найти плотность с относительной плотностью?

Относительная плотность определяет отношение плотностей двух веществ относительно друг друга. Можно также сказать, что это отношение плотностей вещества, находящегося вблизи другого вещества.

В некоторых контекстах относительная плотность также упоминается как удельный вес. Если вы знаете относительную плотность объекта, то плотность можно рассчитать по формуле;

Задача, решенная ниже, объясняет, как рассчитать плотность по относительной плотности.

Некоторые решенные задачи на плотность и удельный вес

Рассчитать удельный вес железных стержней в воде плотностью 7870кг/м 3 .

Решение:

Поскольку железный стержень находится в воде, плотность воды составляет 1000 кг/м 3 .

Удельный вес определяется как

Подставляя значение плотности железного стержня и воды в уравнение, вода массой 55 г и объемом 22 м 3 .

Решение:

Дано – масса предмета m=50г

Объем предмета V=22м 3 .

Плотность воды=1000кг/м 3 .

Плотность данного объекта определяется как

Подставляя значения

ρ obj =2,27г/м 3 8 3 9008кг/м

Удельный вес

SG=2,27.

Объект погружен в масло с относительной плотностью 2,3. Та же нефть плавает в воде с удельным весом 0,9.2. Рассчитайте плотность объекта в масле. 0,92

Плотность масла рассчитывается как

ρ Масло = SG × ρ W

ρ масла = 0,92 × 1000K/M 3 66669 66669 69 66669 = 0,92 × 1000K/M 3 6666669 = 0,92 × 1000K/M 3 .0003

ρ масло =920 кг/м 3 .

Плотность объекта рассчитывается как

ρ obj = RG × ρ Масло

ρ OBJ = 2,3 × 9209 9000 3

obj . м 3 .

Рассчитайте удельный вес газа плотностью 1,5 кг/м 3 .

Решение:

Поскольку требуется рассчитать удельный вес газа, эталонной средой должен быть сухой воздух плотностью 1,205 кг/м3 при нормальной температуре и давлении.

Плотность газа равна 1.

Удельный вес данного газа равен

SG=1,244.

Рассчитайте плотность и удельный вес вещества в воде, масса которого 63 г, а объем 28 м 3 .

Решение:

Дано -масса вещества m=63g

Объем вещества V=28m 3

Нам известны только масса и объем вещества, а плотность должна быть рассчитывается по формуле. 93}

SG=2,25.

Резюме

Из этого поста вы узнали, как плотность и удельный вес зависят друг от друга. А чтобы найти удельный вес, нужно знать один из них — плотность вещества и эталонное вещество.

Разница между плотностью и удельным весом

Плотность определяется как количество массы в единице объема вещества. Плотность — это внутреннее свойство , так как она зависит от внутренней упаковки атомов в данном материале, а также от атомной массы элемента или соединения. Это означает, что плотность материала останется неизменной, независимо от внешних условий. Стандартная единица плотности кг/м 3 .

Математически плотность представляет собой отношение массы к объему и обозначается греческой буквой roh (ρ) .

Плотность = масса/объем

Удельный вес вещества представляет собой отношение его плотности к другому эталонному веществу. Это безразмерных единиц. Удельный вес – неоднозначный термин, поскольку гравитация не имеет к нему никакого отношения, поэтому чаще используется термин относительная плотность.

Если вещество имеет удельный вес меньше 1, то оно утонет в эталонном веществе, если удельный вес больше 1, то вещество будет плавать в эталонном веществе.

Для жидкостей эталонным веществом обычно является вода (10 3 кг/м 3 ), а для газов – воздух при комнатной температуре (1,2 кг/м 3 ).

Удельный вес = ρ i o

где,

ρ i = плотность вещества,

ρ o = плотность эталонного вещества.

Following is a table of differences between Density and Specific Gravity:

 

Density

Specific Gravity

1. It is the relationship between the mass и объем вещества. Отношение плотности вещества к эталонному веществу.
2. Плотность является абсолютной величиной. Удельный вес является относительной величиной.
3. Плотность = масса/объем Удельный вес = ρ i o
Удельный вес одного вещества может варьироваться в зависимости от используемого эталонного вещества.
5. Единица кг/м 3 Безразмерная.

Примеры задач

Задача 1. Медный брусок имеет размеры 1,5 см X 1,0 см X 3,0 см, а его масса составляет 37,5 г. Найдите его плотность.

Решение:

Плотность = масса/объем, поэтому для расчета плотности нам понадобится объем медного стержня.

объем = Д x Ш x В

объем = 1,5 x 1,0 x 3,0 

объем = 4,5 см 3

Масса = 37,5 г

=> Плотность = 40/4,5 = 9,99 г/см 3

Проблема 2: Твердая пластическая игрушка смещает 24 CM 3 , когда он полностью иммерный иммерный , если его масса 29г найти его плотность.

Решение:

Плотность = масса/объем, объем пластиковой игрушки будет равен объему воды

, которую она вытесняет.

поэтому объем = 24 см 3

масса = 29 г

=> плотность = 24/29 = 0,83 г/см 3  

Рассчитайте удельный вес футбольного мяча и скажите, всплывет он или утонет.

Решение:

Футбольный мяч — это сфера, поэтому его объем равен 4/3 * π * r 3  

переводим радиус из мм в см и подставляем в формулу, получаем

объем футбольного мяча = 4/3 * π * 4 3 = 2144,66 см 3 .

масса = 160 г

=> плотность = 160/2144,66 = 0,074 г/см 3

удельный вес = плотность футбольного мяча / плотность воды

=> удельный вес = 0,0074/1 как 90,034 удельный вес футбольного мяча меньше 1, мяч будет плавать на воде.

Задача 4: Какова единица удельного веса?

Решение:

Поскольку удельный вес является отношением плотностей, он не имеет единиц измерения.

Задача 5: Сколько воды плотностью 1 г/см 3 надо добавить к 200 мл спирта плотностью 0,8 г/см 3 , чтобы довести его плотность до 0,9 г/см 3 ?

Раствор:

вес 200 мл спирта = плотность * объем

вес 200 мл спирта = 0,8 * 200 = 160 г

предположим, что добавление «х» граммов воды доведет удельный вес спирта до 0,9.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *