Между плотностью и удельным весом существует связь

Удельный вес – это отношение веса вещества к занимаемому им объёму, в то время как плотность является отношением массы вещества к занимаемому им объёму.

Важно помнить, что вес и масса – разные физические величины. Масса означает количество вещества и является характеристикой физического объекта, определяющей сопротивление силе ускорения. В международной системе измерительных единиц масса выражается в килограммах.

Вес – сила воздействия объекта на опору, препятствующую его падению (например, поверхность земли, напольные весы, пружина безмена). Вес определяется произведением массы объекта на ускорение свободного падения (на планете Земля ускорение свободного падения составляет 9,8 м/c 2 ). В международной системе измерительных единиц вес выражается в ньютонах.

Исходя из этого, плотность измеряется в кг/м 3 , а удельный вес в Н/м 3 .

Понятие удельного веса встречается во многих областях науки и жизни. Этим термином оперируют физика, медицина, металлургия, экономика и социология. Сложно ожидать, что столь разноплановые направления будут толковаться одинаково, поэтому определение и формула удельного веса, взятые из физического справочника, будут отличаться от формулировок, найденных в учебнике экономики. Однако, суть остается неизменной — определение роли, значимости некоторой части по отношению к целому.

Значение термина «удельный»

Можно говорить о двух толкованиях, физическом и статистическом:

• В физике так называют величину, измеренную в единице чего-либо. Для примера возьмем комнату, и подсчитаем в ней количество водяного пара. Получив величину, А граммов, мы сможем сказать, что влажность здесь составляет, А граммов водяного пара на целую комнату. Зная общее количество воздуха в помещении (Б кг), мы можем найти, сколько воды содержится в одном килограмме воздуха, узнав его удельную влажность. В одном килограмме воздуха комнаты содержится А/Б г/кг водяного пара. Таким образом, синонимом термина выступает слово относительный.
• В статистических науках так называют частный показатель, взятый относительно некого целого. Для примера возьмем годовой бюджет страны, составляющий 500 млн, и вычислим долю расходов на спорт. Предположим, на спорт выделен 1 млн рублей — это 0,2% от всех планируемых трат. Не самая весомая статья бюджета.

Физические науки

В физике удельным называют вес, измеренный в единице объема однородного вещества.

Вес в системе СИ указывается в Ньютонах (Н), а объем исчисляется в кубических метрах. Таким образом, единицей искомой характеристики становится Ньютон на кубический метр (Н/куб.м). Отсюда следует, что эта величина определяет, с какой силой воздействует на опору один кубометр измеряемого вещества.

Физическая формула: У. в. = Вес объекта, Н / Объем объекта, куб. м.

В отличие от массы, просто характеризующей объект, вес — величина векторная, то есть он является силой, которая имеет направление приложения и описывает воздействие тела на другие объекты. В обычных условиях на поверхности Земли нам, не физикам, незаметна разница. Мы зачастую путаем эти термины в разговоре и совсем не переживаем по этому поводу. Но важно все же понимать, какой принципиально разный смысл имеют эти понятия.

Читать также: Справочник содержания драгоценных металлов в бытовой технике

Если в приведенной выше формуле использовать массу тела, мы получим его удельную массу, или плотность. Этот параметр характеризует, сколько вещества содержится в единице объема, и измеряется в кг/куб. м.

Масса тела всегда остается неизменной, в то время как вес может меняться в зависимости от географической широты места и высоты его над уровнем моря.

Представив числитель дроби через массу тела, умноженную на ускорение свободного падения, мы сможем увидеть связь двух удельных величин:

У. в. = Плотность объекта * Ускорение свободного падения.

Таким образом, можно сказать, что удельный вес относится к плотности вещества так же, как его вес относится к массе, и это отношение равно ускорению свободного падения в конкретной точке Земли.

Разница между удельным весом и плотностью

Соотношение, которым определяется эта величина, легко спутать с плотностью, так как это масса, деленная на объем. Однако вес, как мы уже выяснили, зависит от расстояния до источника гравитации и его массы, и эти понятия различны. При этом необходимо отметить, что в определенных условиях, а именно при невысокой (нерелятивистской) скорости, постоянном g и небольших ускорениях, могут численно совпасть плотность и удельный вес. Это означает, что рассчитывая две величины, можно получить для них одинаковое значение. При выполнении вышеназванных условий такое совпадение может привести к мысли, что эти два понятия являются одним и тем же. Это заблуждение опасно вследствие принципиальной разницы между заложенными в их фундамент свойствами.

Применение в медицине

В ряде случаев искомая характеристика определяется как коэффициент сравнения массы некого объема вещества с таким же объемом воды при 4 °C. Известно, что при этой температуре чистая дистиллированная вода имеет удельный вес, равный единице. Чем больше примесей, тем больше вес. Зная этот показатель, можно определить, насколько высока концентрация веществ в жидкости.

Это положение используется в медицине при проведении анализа мочи. Первая приведенная формула описывает, как найти удельный вес мочи. Для этого необходимо разделить вес образца на его объем.

Измерение удельного веса

Дома получить удельный вес металлов, да и других твердых веществ, сложно. Однако в простейшей лаборатории, оборудованной весами с глубокими чашами, скажем, в школе, это не составит труда. Металлический предмет взвешивается в нормальных условиях – то есть просто на воздухе. Это значение зарегистрируем как х1. Затем ту чашу, в которой лежит предмет, погружают в воду. При этом он теряет по всем известному закону Архимеда вес. Прибор теряет первоначальное положение, коромысло перекашивается. Для уравновешивания добавляется груз. Его величину обозначим х2.

Удельным весом тела будет соотношение х1 к х2. Помимо металлов, удельный вес измеряется для веществ в различных агрегатных состояниях, при неравном давлении, температуре, других характеристиках. Для определения искомой величины применяют методы взвешивания, пикнометра, ареометра. В каждом конкретном случае следует подбирать такие экспериментальные установки, которые учитывают все факторы.

Экономика и социальные науки

В экономике и науках об обществе термин обозначает долю определенного фактора в общей структуре. Это понятие имеет большое значение, так как позволяет судить о значимости какого-либо сектора, его ценности, доле в целом направлении.

Формула удельного веса в экономике: У. в. = Значение отдельной графы таблицы / Сумма всех граф таблицы.

В этом уравнении делимое и делитель выражены в одних и тех же единицах измерения, следовательно, искомая величина будет представлена в виде правильной десятичной дроби или в процентах.

Подобные вычисления проводятся в экономике, хозяйственной деятельности, социологии, статистике и многих других дисциплинах, требующих анализа данных.

При вычислении важно понимать две вещи:

• Знаменатель дроби представляет собой 100%, и сумма показателей для всех граф таблицы не может его превышать. Так, если сложить процентные доли всех статей бюджета, мы получим 100%, не более и не менее.
• Результат вычисления не может быть отрицательным, ведь он представляет собой долю целого.

Читать также: Рейсмус своими руками видео чертежи

Несмотря на то что две приведенные формулы отличаются друг от друга и оперируют разными величинами, в них все же есть кое-что общее. В обоих случаях вычисляется вес объекта, его значимость, влияние на другие объекты и ситуацию в целом.

Вещества с наибольшим и наименьшим удельным весом

Помимо чистой математической и физической теории, вызывают интерес своеобразные рекорды. Здесь мы постараемся привести те из элементов химической системы, которые обладают наибольшим и наименьшим зарегистрированным удельным весом. Среди цветных металлов самые «тяжелые» – благородные платина и золото, за ними следует тантал, названный в честь древнегреческого героя. Первые два вещества по удельному весу почти вдвое превышают аналогичные значения следующих за ними серебра, молибдена и свинца. Ну а самым легким среди благородных металлов стал магний, который почти в шесть раз меньше чуть более тяжелого ванадия.

Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!

Автор: gidroadmin

Дата: 2008-12-08

Жидкость — непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколь угодно малых cил, но в отличие от газа мало изменяющая свою плотность при изменении давления.

В аэромеханике применяют термин «капельная жидкость» с целью под­черкнуть отличие жидкости от газа; газ в этих случаях называют «сжимае­мой жидкостью».

Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими (бингамовскими). В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя.

Основные свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость и др.

Плотность ρ – масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости

где m – масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС – г/см 3 , в системе МКГСС – кгс·с 2 /м 4 , а в системе СИ – кг/м 3 .

Удельный вес γ – вес жидкости в единице объема:

где G – вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС – дин/см 3 , в системе МКГСС – кгс/м 3 , а в системе СИ – Н/м 3 .

Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g – ускорение свободного падения.

Плотность и удельный вес некоторых технических жидкостей.

Читать также: Кинематическая схема планетарного редуктора

Плотность воды и ртути при разных температурах.

Источник: Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.

Просмотров: 164260

Комментарии к этой статье!!

Комментарий добавил(а): mqsqt Дата: 2011-09-03

Комментарий добавил(а): Баштаг Дата: 2012-10-29

Комментарий добавил(а): Саня Дата: 2013-11-12

Комментарий добавил(а): Ир Дата: 2014-01-15

Комментарий добавил(а): ир Дата: 2014-04-28

Комментарий добавил(а): lelik Дата: 2014-10-20

Nicego ne ponyala

Комментарий добавил(а): sens Дата: 2014-10-23

Спасибо огромное за таблицу ж-тей. Очень пригодилась. ))))

Комментарий добавил(а): юрий Дата: 2014-12-30

Комментарий добавил(а): эдльд Дата: 2015-01-28

Комментарий добавил(а): Виталий Дата: 2018-05-14

Большое спасибо за материал

Добавить Ваш комментарий

Под плотностью понимается отношение массы сплошного тела к его объему, измеряемое обычно в г/см3.

Объёмный вес для пористых тел (дли сыпучих материалов, например, пресспорошков — «насыпной вес») — отношение массы тела к его полному (включая объем пор) объему. Объемный вес также измеряется обычно в г/см3.

Из этих определений вытекает, что различие между объемным весом и плотностью определяется наличием в твердом материале пор. Поэтому в технической практике используют понятие объемного веса лишь для материалов с большой пористостью, таких как бумага, пенопласт и т. п.

Если обозначить m — массу Образца; V — объем образца (включая объем пор); VП — объем пор в образце; D– плотность сплошного вещества; D1 — объемный вес, то получим соотношения:

D = m/(V-VП)

D1=m/V

Полная пористость материала, г. е. отношение объема пор к полному объему:

П= VП/V

может быть определена точным измерением объема целого образца и того же образца, измельченного в тонкий порошок; разность обоих объемов, отнесенная к объему целого образца, дает величину П.

Для точных измерений плотности применяют ряд методов: для определения плотности твердых тел — метод гидростатического взвешивания и метод пикнометра, которые дают точность до пятого знака, а при особо тщательных измерениях — до шестого знака; для определения плотности жидкостей — методы ареометра (точность до третьего или четвертого знака), гидростатического взвешивания (точность при употреблении аналитических весов – до шестого знака, а при упрощенных измерениях с весами Вестфаля-Мора — до третьего знака) н пикнометра (точность до шестого знака).

При определении плотности с помощью пикнометра и гидростатического взвешивания можно определить плотность только твердых тел, не реагирующих с водой и не растворяющихся в ней.

Ареометр. Ареометр — узкий стеклянный поплавок, в нижней части которого находится груз, а в верхней части – шкала. Ареометр не должен касаться стенок сосуда, в который залита испытуемая жидкость. Погружать ареометр следует осторожно, чтобы часть его, выступающая из жидкости, не была смочена. Когда ареометр плавает в жидкости, то отсчет по шкале, совпадающей с верхним краем мениска жидкости, дает значение плотности.

Метод гидростатического взвешивания. Метод основан на уменьшении веса твердого тела, погруженного в жидкость, в соответствии с законом Архимеда.

Метод гидростатического взвешивания обладает простотой и быстротой выполнения измерения. Его погрешность при достаточно высокой точности поддержания температуры жидкости и образца не превышает 0.1 %. Погрешность взвешивания не должна превосходить ±0.2 мг при массе образца от 0.2 до 5.0 г.

Если метод применяется к жидкостям, к крючку чашки аналитических весов подвешивают на тонкой проволочке стеклянный «поплавок» с термометром и определяют веса: поплавка в воздухе G1; поплавка, погруженного в дистиллированную воду G2; поплавка, погруженного в испытуемую жидкость G3.

Искомая плотность вычисляется по формуле:

При измерении плотности твердых тел по методу гидростатического взвешивании испытуемый образец подвешивают к крючку чашки аналитических весов на тонкой проволочке и определяют веса: образца в воздухе G; образца, погруженного в дистиллированную воду G1.

Затем снимают образец с проволочки и определяют вес gпроволочки, которая должна быть погружена в воду приблизительно на ту же глубину, что и при предыдущем взвешивании.

Плотность рассчитывается по формуле:

При массовом измерении плотности жидкостей методом гидростатического взвешивания применяют специальные коромысловые гидростатические весы (весы Вестфаля—Мора); их устройство показано на рис. 1.

Рис. 1. Гидростатические весы (весы Вестфаля—Мора).

Они состоят из короткого плеча 1, заканчивающегося острием 6, и длинного плеча 2, на котором нанесены 10 вырезов, соответствующие 10 равным частям коромысла. На десятом вырезе с помощью крючка 3 подвешен стеклянный поплавок 5 с термометром. При равновесии весов острие короткого плеча останавливается против неподвижного острия 7. Массы плеч коромысел и поплавка отрегулированы так, что весы находятся в равновесии, если поплавок находится в воздухе. К весам прилагается набор разновесов в виде рейтеров (А0, А, В и С). Рейтеры А0 (с ушком) и А имеют одинаковую массу, равную массе дистиллированной воды в сосуде 4, объем которой численно равен объему поплавка (температура 15 0С). Если поплавок погрузить в воду с температурой 15 °С и одновременно на крючок 3 повесить рейтер А0, как показано на рис. 1. то равновесие весов не нарушится. Груз В в 10 раз, а груз С в 100 раз легче груза А (или А0). Испытуемую жидкость с температурой 15°С заливают в сосуд и погружают в нее поплавок 5. Если жидкость легче воды, то рейтер А0 не используется; рейтеры А, В и С располагают в вырезах коромысла так, чтобы весы пришли в равновесие. Относительная плотность жидкости ρ15 находится как сумма следующих произведений: номера выреза, в котором находится рейтер А, на коэффициент 0.1; номера выреза с рейтером В на коэффициент 0.01 и номера выреза с рейтером С на коэффициент 0.001. Если испытуемая жидкость тяжелее воды, то определение плотности ведется таким же образом, но на крючок 3 вешается рейтер А0 и перед запятой в значении ρ15 ставится цифра 1 вместо цифры 0.

Пикнометрический метод определения плотности является более точным, но и более трудоемким по сравнению с предыдущим методом. Он основан на сравнении масс образца и дистиллированной воды того же объема. Пикнометр представляет собой сосуд строго определенной вместимости, в который заливают испытуемую жидкость до обозначенной метки; в некоторых пикнометрах имеется особая пробка для удаления избытка жидкости. Емкость жидкости от 1 до 100 см3. При определении плотности твердого материала образцы должны иметь массу от 1 до 5 г. Производятся три взвешивания: испытуемого образца в воздухе М, пикнометра, наполненного жидкостью известной плотности М’, и пикнометра, наполненного той же жидкостью с погруженным в нее образцом М». Уровень жидкости и ее температура в обоих случаях должны быть строго одинаковыми. Погрешность при определении массы не должна превышать 0.2 мг. Искомая плотность при 20 °С:

Если пикнометр применяют для определения плотности жидкости, то путем взвешивания на точных аналитических весах находят: массу пустого пикнометра М1, массу пикнометра, залитого дистиллированной водой М2, массу пикнометра, залитого испытуемой жидкостью М3. Плотность жидкости при 20 0С:

Если определение плотности производится при t≠20 oC, то в приведенные выше формулы вместо ρ20H20 подставляют ρtH20 — плотность воды при этой температуре (ρ20H20 = 998.20 кг/м3; ρ23H20 = 997.55 кг/м3 и ρ27H20=996.52 кг/м3).

Вас также может заинтересовать:

• Анализ процесса отверждения
• Оценка увлажненности изоляции
• Измерение объемного и поверхностного сопротивления твердых диэлектриков
• Измерение вязкости
• Измерение сопротивления изоляции