2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое удельный вес двигателя

Удельный вес: понятие, определение и применение

Сегодня рассмотрим удельный вес и его отличие от плотности. Здесь показан способ получения этой характеристики для твердых тел. В статье приводятся самый большой и маленький удельный вес среди благородных металлов, которые сравниваются с аналогичными величинами некоторых важных для современного мира веществ.

Разница между весом и массой

Для начала стоит обсудить разницу, которая в быту совершенно не важна. Но если вы решаете физические задачи про движение тел в пространстве, не связанном с поверхностью планеты Земля, то различия, которые мы приведем, весьма существенны. Итак, опишем, в чем разница между весом и массой.

Определение веса

Вес имеет смысл только в поле тяжести, то есть вблизи крупных объектов. Другими словами, если человек находится в зоне притяжения звезды, планеты, крупного спутника или приличных размеров астероида, то весом называется та сила, которую оказывает тело на препятствие между ним и источником гравитации в неподвижной системе отсчета. Эта величина измеряется в ньютонах. Представьте, что в космосе висит звезда, на каком-то расстоянии от неё находится каменная плита, а на плите лежит железный шарик. Вот с какой силой он давит на препятствие, таким и будет вес.

Как известно, гравитация зависит от расстояния и массы притягивающего объекта. То есть если шарик лежит далеко от тяжелой звезды или близко к небольшой и относительно легкой планете, то действовать на плиту он будет одинаково. А вот на разных расстояниях от источника гравитации сила сопротивления одного и того же объекта будет разной. Что это значит? Если человек передвигается в пределах одного города, то ничего. Но если речь идет об альпинисте или подводнике, то пусть он знает: глубоко под океаном, ближе к ядру, объекты имеют больший вес, чем на уровне моря, а высоко в горах – меньший. Однако в пределах нашей планеты (к слову сказать, не самой большой даже в Солнечной системе) разница не такая существенная. Она становится заметной при выходе в открытый космос, за пределы атмосферы.

Определение массы

Масса же тесно связана с инерцией. Если углубляться, то она определяет, какое гравитационное поле создает тело. Эта физическая величина является одной из самых фундаментальных характеристик. Зависит она только от вещества при не релятивистских (то есть близких к световой) скоростях. В отличие от веса, масса не зависит от расстояния до другого объекта, она определяет силу взаимодействия с ним.

Также значение массы объекта инвариантно к системе, в которой определяется. Измеряется в таких величинах, как килограмм, тонна, фунт (не путать с футом) и даже стоун (что по-английски значит «камень»). Все зависит от того, в какой стране человек живет.

Определение удельного веса

Теперь, когда читатель разобрался в этой важной разнице между двумя похожими понятиями и не путает их между собой, мы перейдем к тому, что такое удельный вес. Этим термином обозначается отношение веса вещества к его объему. В универсальной системе СИ обозначается как ньютон на метр кубический. Заметьте, в определении говорится о веществе, которое упоминается либо в чисто теоретическом (как правило, химическом) аспекте, либо применительно к однородным телам.

В некоторых задачах, решаемых в специфических областях физического знания, удельный вес считается как следующее соотношение: насколько исследуемое вещество тяжелее, чем вода четырех градусов Цельсия при равных объемах. Как правило, эта примерная и относительная величина используется в науках, связанных, скорее, с биологией или геологией. Этот вывод исходит из того, что указанная температура – средняя в океане по планете. По-другому удельный вес, определяемый вторым способом, может называться относительной плотностью.

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.

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.

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.

Значения удельного веса некоторых других веществ

Мир современности был бы невозможен без железа и его разнообразных сплавов, и их удельный вес, несомненно, зависит от состава. Его значение варьируется в пределах одной-двух единиц, но в среднем это не самые высокие показатели среди всех веществ. А что же мы можем сказать об алюминии? Как и плотность, удельный вес его очень невысок – всего лишь вдвое больше магния. Это существенное преимущество для строительства высотных зданий, например, или летательных аппаратов, особенно в сочетании с такими его свойствами, как прочность и ковкость.

А вот медь отличается весьма высоким удельным весом, почти наравне с серебром и свинцом. При этом ее сплавы, бронза и латунь, немного легче за счет других металлов, обладающих меньшим значением обсуждаемой величины. Очень красивый и невероятно дорогой алмаз имеет, скорее, низкое значение удельного веса – всего лишь в три раза больше, чем у магния. Кремний и германий, без которых были бы невозможны современные миниатюрные гаджеты, несмотря на то, что имеют похожие структуры, тем не менее различаются. Удельный вес первого почти вдвое меньше, чем второго, хотя оба на этой шкале относительно легкие вещества.

Плотность дизельного топлива

Дизельное топливо – наиболее востребованный нефтепродукт, который применяется в качестве горючего для дизельных двигателей. Его получают в процессе перегонки сырой нефти. Качественный состав дизтоплива жестко контролируется и должен соответствовать четким стандартам.

Плотность дизельного топлива является основной характеристикой, определяющей качество ДТ. Параметры плотности горючего показывают возможность топлива поддерживать работу механизмов при любых колебаниях температуры окружающей среды. Плотность дизельного топлива (удельный вес) — это количество его массы в килограммах, которое помещается в одном метре кубическом. То есть отношение веса топлива к его объему. В качестве единицы измерения используют кг/м 3 или г/см 3 . На плотность солярки также влияет наличие в ней различных присадок и инородных тяжелых фракций. Присутствие последних негативно сказывается на качестве горючего.

Читать еще:  Что такое dci и cdi в двигателях

Показатель плотности – величина не постоянная, поскольку напрямую зависит от температурных показателей. Чем выше температура, тем меньше плотность солярки. Этот показатель контролируется постоянно при помощи аэрометра. Оптимальная температура для ДТ составляет 18-20 о С. При расчете плотности используют коэффициент поправки, который составляет 0,0007 г/см 3 на 1 о С

Связь плотности горючего и экономичности дизеля

Плотность горючего и экономичность дизеля напрямую зависит от температуры воздуха.

Поскольку процесс сгорания дизельного топлива, обладающего большим удельным весом, проходит с выделением огромного количества энергии, значительно превышающее количество энергии, полученное от сгорания менее плотного топлива, то применение летнего вида ДТ более экономично.

Использование такого вида топлива в зимний период не повысит его показатель рентабельности. Это обусловлено тем, что в составе летнего топлива, кроме керосиново-газойливых углеводородов, в которых сосредоточен весь запас топливной энергии содержатся растворенные парафиновые элементы. Эти компоненты обладают особенностью застывать даже при небольшом снижении температурных показателей солярки. При этом дизельное топливо становится вязким, пропускная способность фильтров снижается.

Для повышения эффективности работы ДВС в дизельное топливо, применяемое в холодное время года, добавляют различные присадки, которые являются ингибитором процесса затвердевания парафинов и повышения плотности топлива. Такие добавки хоть и понижают температуру загущения солярки, но на его плотность влияют в малой степени. Казалось бы, что при введении в летнее топливо соответствующей присадки, можно использовать его в качестве зимнего, но это не соответствует истине. Так как вводимый в ДТ компонент всего лишь понижает температуру загущения парафиновых компонентов топлива.

Само горючее при этом свою плотность не утратит, и с понижением температурных показателей продолжит густеть, что приведет к нарушениям в работе двигателя. Еще одним заблуждением является то, что при добавлении присадки в застывшее ДТ возможно снизить его плотность. Соответственно, плотность горючего является важным показателем в холодное время года. В жаркое время более актуальны такие характеристики как процентное содержание серы и цетановое число.

Естественно, из-за изменения плотности солярки, экономическая эффективность топлива зимой существенно снижается. Этому способствуют еще такие факторы, как наледи и снежные заторы на дорогах, которые затрудняют процесс движения и повышают расход горючего.

Формулы расчета плотности веса и объема дизтоплива

Плотность дизельного топлива, его вес и объем рассчитывается по определенным формулам в соответствии с ГОСТами.

Основываясь на том, что показатель плотности напрямую зависит от температуры, для точности расчетов стоит учитывать поправочный коэффициент и показатель температуры окружающей среды.

По формуле плотность ДТ рассчитывается как соотношение массы горючего к его объему.

  • V = m / p, где
  • V — объем;
  • m — масса;
  • p – плотность

при расчете плотность солярки берется:

  • для летнего топлива 860кг/м 3 ;
  • для зимнего топлива 840 кг/м 3 .

Соответственно, 1 кг летнего горючего составляет 1,19 литра, а зимнего – 1,16 литра.

В 1 литре содержится 0,860 и 0,840 кг солярки

Показатель плотности нефтепродукта должен строго соответствовать нормативным актам. В качестве эталона принимают плотность, зафиксированную при 20 о С. Для упрощения расчетов составлены специальные таблицы, в которых, зная вес и объем продукта, а также температуру, можно легко найти необходимый показатель.

Вес дизельного топлива рассчитывается простым умножением плотности нефтепродукта на его объем. Для расчета массы солярки в тоннах используется формула:

М(масса)=V (объем в литрах)*p(плотность кг/м3)

Для расчета массы летнего горючего, имеющего плотность 0,860 кг/м 3 объемом 1000 литров имеем такое значение:

Эта формула применяется и для других видов топлива с разными параметрами плотности. Количественные пока показатели легко переводятся из тонн в килограммы и обратно. Расчет объема, соответственно, проводится по обратной формуле – масса продукта делится на его плотность. Этот расчет является очень важным при составлении учетных документов на топливо, в которых возникает необходимость перевести вес горючего в объем, для правильного подбора емкостей.

Расчет дизельного топлива из тонн в литры можно осуществить по формуле:

V = (M / 0,850) х 1000, л.

где M — топливо в тоннах

В качестве показателя плотности дизельного топлива чаще всего используется усредненное значение 850 кг/м3

Как проверить плотность самостоятельно

Для того, чтобы качество приобретенного топлива не вызывало сомнений владельцам транспортных средств следует приобретать его только у проверенных поставщиков. При сомнениях в качестве продукта можно провести проверку плотности топлива самостоятельно.

Необходимость такой проверки возникает только в зимнее время года. Проводить ее следует при температуре -8 – 10 о С, а если топливо позиционируется как арктическое, то ниже.

Для проведения проверки следует небольшое количество солярки поместить на металлическую поверхность, после чего следить за помутнением и растекаемостью продукта. При нормальной текучести горючего можно говорить о его качестве, если жидкость стала мутной и начала застывать, то от ее использования лучше отказаться. Дизельное топливо для применения в холодное время года не должно застывать до -45 о С.

Еще один способ проверки – емкость с топливом размещают там, где температура воздуха составляет 20 градусов. Когда температура окружающей среды и солярки сравняется, то плотность измеряют аэрометром и сравнивают его показания с данными ГОСТа.

Самым быстрым вариантом проверки является визуальная оценка заправочного пистолета. Если топливо на его конце осталось жидким, то это говорит о его качестве.

Более точно проверить плотность дизтоплива можно следующим образом. Солярка наливается в небольшую емкость и далее помещается в условия, где температура воздуха находится на отметке около от + 17 до +20 градусов на такое время, чтобы топливо прогрелось до аналогичного температурного показателя. Далее плотность дизеля измеряется при помощи ареометра. Полученные данные необходимо сравнить с теми стандартами, которым по ГОСТу должно соответствовать приобретенное дизтопливо.

От чего зависит плотность дизельного топлива

Плотность дизельного топлива величина непостоянная. Она меняется под действием температурных параметров. Этот показатель основан на соотношении массы горючего к его объему. При проведении расчетов учитывается марка ДТ и поправочный коэффициент. Выделяют несколько основных типов дизельного топлива – летний и зимний виды. Зимнее топливо имеет более низкую плотность, это позволяет избежать загустения при отрицательных температурах.

Правильный подбор топливных присадок в некоторой степени может повлиять на плотность жидкости.

Плотность ДТ и температура – напрямую связаны между собой.

Для получения эталонных показателей плотность горючего производится при температуре 20 о С и нормальном атмосферном давлении. А для расчета плотности при отличных показателях температуры используют поправочные коэффициенты или специальные таблицы плотностей.

Существует определенный стандарт, по которому плотность топлива составляет:

  • в зимний период – 860 кг/м3;
  • летом — 840 кг/м3;
  • в условиях Арктики – 830кг/м3.

Нормативы расчета плотности дизтоплива

Для единства расчета плотности дизельного топлива бала разработана единая нормативная документация, в которой прописаны главные составляющие для верных вычислений:

  • эталонный показатель температуры составляет 20 о С;
  • изменение температуры на каждый градус требует корректировки на 0,0007г/см 3 ;
  • при увеличении температуры солярки от эталонных значений следует вычитать поправочный коэффициент, умножив его на разницу в градусах Цельсия;
  • при снижении температуры к эталонным показателям прибавляется коэффициент, который умножается на разницу температур в градусах Цельсия.

Плотность дизтоплива в летнее и зимнее время

Топливо, используемое в летний и зимний период, отличается по своих основным характеристикам.

Для зимы подойдет горючее, которое имеет такие показатели:

  • низкая плотность;
  • невысокий показатель вязкости;
  • не замерзает при температуре -45 О .

Низкие показатели плотности вязкости позволяют горючему не превращаться в гель, и свободно циркулировать внутри ДВС. В холодное время категорически исключается применение топлива, высокой плотности, во избежание проблем с системой фильтров.

Летнее топливо характеризуется:

  • высокой плотностью (не менее 0,86 кг/л);
  • трудновоспломеняемостью (выдерживает повышение температуры до +45 о С).

При использовании в летнее время зимнего топлива мощность работы мотора снижается, а задымленность повышается.

Лучшее время для летнего горючего – апрель – сентябрь, если температура не опускается ниже -4 о С. Иначе ДТ станет мутным, а при снижении температуры еще на несколько градусов может привести к нарушениям в работе двигателя.

Читать еще:  Что такое футорки для двигателя

Примеры плотности дизтоплива при различных температурах

При расчете плотности горючего нужно учитывать такие данные:

  • показатели плотности топлива при эталонных показателях, указанные в паспорте нефтепродукта;
  • фактическую температуру жидкости, измеренную в транспортировочной емкости;
  • применить поправочный коэффициент 0,0007 при расчете разности температур;
  • сделать корректировку в расчете. При условии повышенной температуры – отнять полученное значение от плотности, указанной в паспорте, а при пониженной температуре – его следует прибавить.

Дизтопливо плотность, расход, эксплуатация

Плотность солярки является основной характеристикой для определения климатического применения солярки и его влияния на работу ДВС. Если горючее выбрано не верно либо качество жидкости не высокое, то это существенно снизит эффективность работы мотора, особенно в момент запуска. Что, в свою очередь, приведет к увеличению расхода топлива, для повышения КПД двигателя. Чрезмерная нагрузка на топливную систему может стать причиной повышения расхода ДТ и даже стать причиной поломки мотора.

Что говорит плотность о качестве солярки

Плотность дизельного топлива определяется соотношением фракций, входящих в состав топлива. Если в составе горючего преобладают тяжелые углеводороды, то это негативно отразится на работе двигателя и снизит впрыскивание жидкости форсунками в камеру сгорания. Тяжелые фракции имеют высокую температуру кипения, из-за чего смешивание микрочастиц топлива с воздухом снижается. Для того, чтобы пары солярки воспламенились потребуется более высокая температура, а это станет причиной нарушений в работе мотора и приведет к повышению расхода топлива.

Государственный стандарт

Применяемые сегодня стандарты на дизельное топливо были разработаны еще в 80-х годах прошлого века. В этих документах прописано, что плотность летнего горючего должна составлять 0,86 кг/л. В зимнее время используется топливо с плотностью 0,84 кг/л. Эти характеристики действительны для всех типов двигателей и компрессоров. В арктических регионах зимой используют солярку с удельной массой 0,83 кг/л.

Почему зимой расход дизтоплива больше

При низких температурных показателях расход горючего значительно увеличивается из-за затрат на прогрев агрегата перед началом работы и повышенного трения в холодном двигателе. После начала движения расход солярки не превышает летние показатели, а, возможно, и уменьшается т.к. крутящий момент при малых оборотах понижает пробуксовку колес по снежному покрытию. Ощутимую нагрузку оказывает густое масло в редукторах. При низкой температуре удельный вес воздуха становится выше, это способствует изменению состава рабочей смеси. Также холодный воздух повышает коэффициент лобового сопротивления, это увеличивает расход дизтоплива на несколько процентов каждые 100 км пути.

Почему солярка замерзает

Некоторые фракции, входящие в состав дизельного топлива, густеют при низких температурах. Показатель вязкости напрямую зависит от температуры окружающей среды и определяется плотностью жидкости, зависящей от количества фракций с высокой температурой кипения. При наличии в составе ДТ воды она опустится на низ бака. Там она замерзнет при отрицательной температуре. Лед заблокирует вход в заборную трубку и перекроет подачу топлива в двигатель. Для возобновления работы агрегата потребуется отогреть топливный бак и систему подачи горючего.

Как убедиться в том, что вы заправили зимнее ДТ

Зимой на заправочных станциях реализуют топливо, предназначенное для использования при низких температурах. Все технические характеристики горючего размещают на колонках и специальных стендах. Провести анализ качества зимнего топлива несложно. Для этого 100 мл жидкости помещают в морозильник, с температурой -20 о С. При этом горючее должно оставаться прозрачным. Для топлива Арктик помутнение не должно появляться до показателя -34 о С.

Как рассчитать удельный вес или структуру явления?

  • // Формула расчета удельного веса

Удельный вес и его расчет один из самых часто встречаемых показателей. Его расчет применяется в статистике, экономике организации, анализе финансового хозяйственной деятельности, экономическом анализе, социологии и многих других дисциплинах. Кроме того показатель удельный вес используется при написании аналитических глав курсовых и дипломных работ.

Изначально удельный вес это один из способов статистического анализа, а вернее даже одна из разновидностей относительных величин.

Относительная величина структуры это и есть удельный вес. Иногда удельный вес называют долей явления, т.е. это доля элемента в общем объеме совокупности. Расчет доли элемента или удельного веса (кому как больше нравится) проводится чаще всего в процентах.

//
Формула расчета удельного веса

Сама по себе формула может быть представлена в различных интерпретациях, но смысл ее один и принцип расчета тоже.

Два важных правила:

— Структура явления всегда должна равняться 100% ни больше, ни меньше, если при сложении долей 100 не получилось, то проведите дополнительно округление, а сами расчеты лучше всего проводить с сотыми долями.

— Не так важно структуру чего вы рассчитываете — структуру активов, доля доходов или расходов, удельный вес персонала по возрасту, полу, стажу, образованию, удельный вес продукции, структуру населения, долю затрат в составе себестоимости – смысл расчета будет одним и тем же, делим часть на общий итого умножаем на 100 и получаем удельный вес. Не бойтесь разных слов в тексте задачи, принцип расчета всегда один и тот же.

Пример расчета удельного веса

Простая структура – рассчитать структуру персонала по возрасту по следующим данным.

Проверяем сумму долей ∑d = 15,56+32,22+45,56+6,67 = 100,01%, при таком расчете имеется отклонение от 100%, значит необходимо убрать 0,01%. Уберем ее из группы 50 и старше, скорректированная доля этой группы составит 6,66%.

Заносим полученные данные в итоговую таблицу расчета

Все прямые задачи на определение удельного веса имеют этот принцип расчета.

Сложная структура – бывают ситуации, когда в исходных данных представлена сложная структура, в составе явление проведено несколько группировок. Объект разделен на группы, а каждая группа в свою очередь еще не подгруппы.

В такой ситуации есть два способа расчета:

– либо мы рассчитываем все группы и подгруппы по простой схеме, делим каждое число на итоговое данное;

— либо группы считаем от общего данного, а подгруппы от величины данного этой группы.

Рассчитать структуру населения по следующим данным:

Используем простой расчет структуры. Каждую группу и подгруппу поделим на общую численность населения. Таким способом расчета мы узнаем долю каждой группы и подгруппы в общей численности населения. При проверке складывать надо будет только группы – в данном примере городское и сельское население в общей численности, иначе если сложить все данные то сумма долей составит 200%, появится двойной счет.

Заносим данные расчета в таблицу

Рассчитаем долю каждой группы в общей численности населения и долю каждой подгруппы в группе. Доля городского и сельского населения в общей численности населения останется такой же что и в расчете выше 65,33% и 34,67%.

А вот расчет долей мужчин и женщин изменится. Теперь нам необходимо будет рассчитать долю мужчин и женщин по отношению к численности городского населения или сельского населения.

Вот собственно и все. Ничего сложного и трудного.

Успехов всем в расчетах!

Если что-то в статье непонятно задавайте вопросы в комментариях.

А если вдруг кому-то сложно все же дается решение задач, обращайтесь в группу поможем!

Удельная масса

Плотность
ρ = m V >>
РазмерностьL −3 M
Единицы измерения
СИкг/м³
СГСг/см³
Примечания
скалярная величина

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или как производная массы по объёму:

ρ = M V , ρ = d m d V >,qquad rho =>> .

Данные выражения не эквивалентны, и выбор зависит от того, какая именно плотность рассматривается. Различаются:

  • средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму M / V . В однородном случае она называется просто плотностью тела;
  • плотность вещества — плотность однородного или равномерно неоднородного тела, состоящего из этого вещества;
  • плотность тела в точке — предел отношения массы малой части тела ( Δ m ), содержащей эту точку, к объёму этой малой части ( Δ V ), когда объём стремится к нулю [1] , или, кратко, lim Δ V → 0 Δ m / Δ V >. Так как на атомарном уровне любое тело неоднородно, при предельном переходе нужно остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Для точечной массы плотность является бесконечной. Математически её можно определить или как меру, или как производную Радона — Ниима по отношению к некоторой опорной мере.

Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ [ро] (происхождение обозначения подлежит уточнению), иногда используются латинские буквы D и d (от лат. densitas «плотность»). Исходя из определения плотности, её размерность представляет собой кг/м³ в СИ и г/см³ в системе СГС.

Понятие «плотность» в физике может иметь более широкую трактовку. Существуют поверхностная плотность (отношение массы к площади) и линейная плотность (отношение массы к длине), применяемые соответственно к плоским (двумерным) и вытянутым (одномерным) объектам. Кроме того, говорят не только о плотности массы, но и о плотности других величин, например энергии, электрического заряда. В таких случаях к термину «плотность» добавляются конкретизирующие слова, скажем «линейная плотность заряда». «По умолчанию» под плотностью понимается вышеуказанная (трёхмерная, кг/м 3 ) плотность массы.

Содержание

  • 1 Формула нахождения плотности
  • 2 Случай сыпучих и пористых тел
  • 3 Зависимость плотности от температуры
  • 4 Диапазон плотностей в природе
  • 5 Плотности астрономических объектов
  • 6 Плотности некоторых газов
  • 7 Плотности некоторых жидкостей
  • 8 Плотность некоторых пород древесины
  • 9 Плотность некоторых металлов
  • 10 Измерение плотности
  • 11 См. также
  • 12 Примечания
  • 13 Литература
  • 14 Ссылки

Формула нахождения плотности [ | ]

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

ρ = m V , >,>

где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

  • При вычислении плотности газов при стандартных условиях эта формула может быть записана и в виде:

ρ = M V m , >>,>где М — молярная масса газа, V m >— молярный объём (при стандартных условиях приближённо равен 22,4 л/моль).

Плотность тела в точке записывается как

ρ = d m d V , >,>

тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от координат) рассчитывается как

m = ∫ ρ ( r ) d 3 r = ∫ ρ ( r ) d V = ∫ d m . )d^<3>mathbf =int rho (mathbf )dV=int dm.>

Случай сыпучих и пористых тел [ | ]

В случае сыпучих и пористых тел различают

  • истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
  • насыпную плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из насыпной (кажущейся) получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Зависимость плотности от температуры [ | ]

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность в определённом диапазоне температур ведёт себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого значения.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, висмут и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, так как их плотность при затвердевании уменьшается.

Диапазон плотностей в природе [ | ]

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне.

  • Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (2·10 −31 —5·10 −31 кг/м³, без учёта тёмной материи) [2] .
  • Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10 −23 —10 −21 кг/м³.
  • Средняя плотность красных гигантов в пределах их фотосфер много меньше, чем у Солнца — из-за того, что их радиус в сотни раз больше при сравнимой массе.
  • Плотность газообразного водорода (самого лёгкого газа) при стандартных условиях равна 0,0899 кг/м³.
  • Плотность сухого воздуха при стандартных условиях составляет 1,293 кг/м³.
  • Один из самых тяжёлых газов, гексафторид вольфрама, примерно в 10 раз тяжелее воздуха (12,9 кг/м³ при +20 °C)
  • Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
  • Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
  • Усреднённая плотность тела человека от 940—990 кг/м³ при полном вдохе, до 1010—1070 кг/м³ при полном выдохе.
  • Плотность пресной воды при 4 °C 1000 кг/м³.
  • Средняя плотность Солнца в пределах фотосферы около 1410 кг/м³, примерно в 1,4 раза выше плотности воды.
  • Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
  • Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
  • Плотность железа равна 7874 кг/м³.
  • Плотность металлического урана 19100 кг/м³.
  • Плотность золота 19320 кг/м³.
  • Самые плотные вещества при стандартных условиях — металлы платиновой группы (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина). Имеют плотность 21400—22700 кг/м³.
  • Плотность атомных ядер приблизительно 2·10 17 кг/м³.
  • Теоретически верхняя граница плотности по современным [когда?] физическим представлениям — это планковская плотность 5,1⋅10 96 кг/м³.

Плотности астрономических объектов [ | ]

  • Средние плотности небесных тел Солнечной системы см. на врезке.
  • Межпланетная среда в Солнечной системе достаточно неоднородна и может меняться во времени, её плотность в окрестностях Земли

10 −21 ÷10 −20 кг/м³.
Плотность межзвёздной среды

10 −23 ÷10 −21 кг/м³.

  • Плотность межгалактической среды 2×10 −34 ÷5×10 −34 кг/м³.
  • Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше из-за того, что их радиус в сотни раз больше, чем у Солнца.
  • Плотность белых карликов 10 8 ÷10 12 кг/м³
  • Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 10 17 ÷10 18 кг/м³.
  • Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры зависит от её массы и выражается формулой:
  • ρ = 3 c 6 32 π M 2 G 3 . ><32pi M^<2>G^<3>>>.>Средняя плотность падает обратно пропорционально квадрату массы чёрной дыры (ρ

    M −2 ). Так, если чёрная дыра с массой порядка солнечной обладает плотностью около 10 19 кг/м³, превышающей ядерную плотность (2×10 17 кг/м³), то сверхмассивная чёрная дыра с массой в 10 9 солнечных масс (существование таких чёрных дыр предполагается в квазарах) обладает средней плотностью около 20 кг/м³, что существенно меньше плотности воды (1000 кг/м³).

    Плотности некоторых газов [ | ]

    Плотность газов, кг/м³ при НУ.

    Азот1,250Кислород1,429
    Аммиак0,771Криптон3,743
    Аргон1,784Ксенон5,851
    Водород0,090Метан0,717
    Водяной пар (100 °C)0,598Неон0,900
    Воздух1,293Радон9,81
    Гексафторид вольфрама12,9Углекислый газ1,977
    Гелий0,178Хлор3,164
    Дициан2,38Этилен1,260

    Для вычисления плотности произвольного идеального газа, находящегося в произвольных условиях, можно использовать формулу, выводящуюся из уравнения состояния идеального газа: [6]

    ρ = p M R T >> ,

    • p — давление,
    • M — молярная масса,
    • R — универсальная газовая постоянная, равная приблизительно 8,314 Дж/(моль·К)
    • T — термодинамическая температура.

    Плотности некоторых жидкостей [ | ]

    Плотность некоторых пород древесины [ | ]

    Плотность древесины, г/см³

    Бальса0,15Пихта сибирская0,39
    Секвойя вечнозелёная0,41Ель0,45
    Ива0,46Ольха0,49
    Осина0,51Сосна0,52
    Липа0,53Конский каштан0,56
    Каштан съедобный0,59Кипарис0,60
    Черёмуха0,61Лещина0,63
    Грецкий орех0,64Берёза0,65
    Вишня0,66Вяз гладкий0,66
    Лиственница0,66Клён полевой0,67
    Тиковое дерево0,67Бук0,68
    Груша0,69Дуб0,69
    Свитения (Махагони)0,70Платан0,70
    Жостер (крушина)0,71Тис0,75
    Ясень0,75Слива0,80
    Сирень0,80Боярышник0,80
    Пекан (кария)0,83Сандаловое дерево0,90
    Самшит0,96Эбеновое дерево1,08
    Квебрахо1,21Бакаут1,28
    Пробка0,20

    Плотность некоторых металлов [ | ]

    Значения плотности металлов могут изменяться в весьма широких пределах: от наименьшего значения у лития, который легче воды, до наибольшего значения у осмия, который тяжелее золота и платины.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector