Плотность чистой воды: Плотность воды, теплопроводность и физические свойства: таблицы свойств воды

Плотность чистой воды: Плотность воды, теплопроводность и физические свойства: таблицы свойств воды

Содержание

Плотность воды чистой г/мл (Таблица)

В таблице даны значения плотности для чистой и свободной от воздуха воды при давлении 1 атм. Значения даны в г/мл.








Температура, °С

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

0,99987

0,99997

1,00000

0,99997

0,99988

0,99973

0,99953

0,99927

0,99897

0,99862

20

0,99823

0,99780

0,99733

0,99681

0,99626

0,99568

0,99506

0,99440

0,99372

0,99300

40

0,99225

0,99147

0,9907

0,9898

0,9890

0,9881

0,9872

0,9862

0,9853

0,9843

60

0,9832

0,9822

0,9811

0,9801

0,9789

0,9778

0.9767

0,9755

0,9743

0,9731

80

0,9718

0,9706

0,9693

0,9680

0,9667

0,9653

0,9640

0,9626

0,9612

0,9598

100

0,9584

Температура (tm в 0 °С), при которой вода имеет максимальную плотность при различных давлениях р (в атм), определяется формулой

tm = 3,98 — 0,0225 (р — 1)

Плотность тяжелой воды равна 1,10595 г/мл при 10° С и 1,10530 г/мл при 20° С.

Физические и термические свойства воды

Уникальные свойства воды интересуют людей с древнейших времен. Это единственное вещество на Земле, которое при нормальных для человека условиях может находится сразу в трех агрегатных состояниях — жидком, твердом и газообразном.

Физические свойства



Состояние Плотность Динамическая вязкость Кинематическая вязкость Удельная электрическая проводимость Поверхностное натяжение
жидкость 0,9982 г/куб.см 0,00101 Па*с 0,01012 кв.см/с 4,2·10-6 см/м 3·10-3 Н/м

Термические свойства



Температура плавления Температура кипения Тройная точка 1 Критическая точка 2 Молярная теплоемкость Теплопроводность
0 С 100 С 0,01 °C, 611,73 Па 374°C, 22,064 MПа 75,37 Дж/(моль•К) 0,56 Вт/(м•K)

1 При указанном давлении температура плавления и кипения воды совпадают.
2 При указанных условиях плотность и остальные свойства воды и водяного пара совпадают.

Реальные свойства воды резко отличаются от свойств других гидритов (соединений с водородом). Проще говоря, в отличие от других веществ, свойства воды нельзя вычислить на основании ее положения в периодической таблице химических элементов Менделеева. Теоретически, исходя из своего положения в таблице, вода — то есть Н2О, гидрид кислорода — должна переходить в твердую фазу, превращаться в лед при -100С.

Температура. Для такой низкомолекулярной (то есть, простой по структуре) жидкости как вода стоградусный диапазон между точкой плавления и точкой кипения является чрезвычайно большим.

Лед, плотность, кристаллизация. При замерзании плотность воды уменьшается, поэтому лед всплывает. Благодаря этому уникальному свойству воды озера и реки не промерзают до дна, и водные обитатели могут пережить зиму.

Уменьшение плотности льда происходит вследствие увеличения объема. Именно поэтому замерзающая вода рвет водопроводные трубы.

Вода может быть переохлаждена до отрицательных температур без перехода в твердое состояние. Однако при малейшем сотрясении или попадании каких-либо частиц переохлажденная вода быстро превращается в лед. Посторонние частицы, пузырьки воздуха в этом случае становятся центрами кристаллизации.

Теплоемкость. Аномально высокая теплоемкость воды сглаживает суточные и сезонные колебания температур. Именно поэтому в прибрежных странах более мягкие зимы.

Высокая скрытая теплота испарения воды спасает водоемы от быстрого высыхания жарким летом. А высокая скрытая теплота плавления защищает нас весной от слишком быстрого таяния огромного количества снега, скопившегося за зиму.

Растворитель. Вода является универсальным растворителем. Это качество объясняется особым строением молекулы воды. Молекулы сильно поляризованы, благодаря чему легко входят во взаимодействие с молекулами других веществ. Именно свойство сильного растворителя затрудняет получение абсолютно химически чистой воды.

Диэлектрик. Как ни удивительно, но химически чистая вода является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток, что расходится с нашим повседневным опытом. Проводником воду делают растворенные в ней соли, то есть положительные и отрицательные ионы.

Высокое поверхностное натяжение воды наблюдал каждый из нас. Вспомните, как по поверхности пруда бегают водомерки. Даже не очень тяжелый предмет из несмачиваемого материала может оставаться на поверхности воды. В отсутствии гравитации капля воды стремится принять идеальную форму шара. Из всех жидкостей по силе поверхностного натяжения вода уступает только ртути.

Кстати, еще одно полезное свойство воды — способность поглощать микроволновое излучение — позволяет нам разогревать продукты в микроволновой печи.

Все вышеперечисленные и многие другие необычные свойства воды существуют благодаря наличию в молекуле воды связей водорода и особому расположению атомом водорода и кислорода относительно друг друга.

Вода участвует в большинстве химических реакций, протекающих в организме человека, животных и растений. Вся биосфера Земли существует лишь благодаря наличию воды с ее уникальными свойствами.

Факты о воде

Чистая вода — прозрачная жидкость без вкуса, цвета и запаха. Молекулярная масса воды равна 18,016 а.е.м. Молекула воды нелинейна, угол между связями H-О-H составляет 104°27′. Связи H-О ковалентные полярные, электронная плотность смещена к атому кислорода. Поэтому атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы воды, образуя водородную связь. Из-за высокой полярности молекул вода является уникальным растворителем других полярных соединений.

Таким образом, каждая молекула воды может образовать четыре водородных связи — с участием двух несвязанных электронных пар атома кислорода и двух поляризованных атомов водорода. 
Многие свойства воды аномальны, что как раз и вызвано особенностями строения молекулы воды.. Так, вода имеет наибольшую теплоемкость среди жидкостей – 4,1868 кДж/кг, что почти вдвое превышает таковую растительных масел, ацетона, фенола, глицерина, спирта, парафина; и она в 10 раз больше, чем у железа. У воды от 0оС до 37оС градусов теплоемкость снижается, а с 37оС градусов и выше – растет. Получается, что легче всего она нагревается и быстрее всего охлаждается при температуре 37оС градусов.

Эта особенность пока не объяснена, как утверждает академик А. М. Черняев, однако совпадение с нормальной температурой здорового человека (36,6оС –37,0оС) невольно наводит на размышления. Предположим, если бы вода не обладала этим удивительным качеством, что бы произошло с человеком, состоящим в большем объеме из воды. Тогда бы просто столь высокоорганизованная система не была защищена от воздействия высоких температур. Вряд ли целебные свойства бани-сауны были бы здесь уместны. Уже при 42оС градусах белок необратимо разрушается. Остается только восхищаться, что вода снабдила человека наилучшим режимом теплового саморегулирования.

Аномально изменяется и плотность воды при нагревании-охлаждении. При понижении температуры от 100оС до 3,98оС вода непрерывно сокращается в объеме, и ее плотность составляет порядка 1 г/мл. Но после пересечения границы 3,98оС наступает обратное явление. При кристаллизации плотность резко уменьшается и для льда составляет 0,91 г/мл. Таким образом, единица объема воды при 3,98оС весит больше, чем при 0оС. При охлаждении ниже четырех градусов образуется лед, он всплывает, но под ним всегда остается вода. Создается некий термос жизнеобеспечения. Не обладай этим свойством вода, все естественные хранилища воды промерзли бы, и все живое исчезло.

Вода обладает самым высоким поверхностным натяжением среди всех жидкостей (за исключением ртути).

Вода — слабый электролит и диссоциирует в очень малой степени. Поэтому дистиллированная вода не проводит электрического тока.

Относительная диэлектрическая постоянная воды равна 80 — это очень высокая величина, чем и объясняется ее способность быть универсальным растворителем.

Природная вода всегда представляет собой раствор различных химических соединений, большей частью солей. В воде, кроме различных солей, растворены также и газы. Современными методами анализа в морской воде найдено две трети химических элементов таблицы Менделеева и, надо полагать, с ростом технических возможностей остальная треть будет обнаружена.

Вода разлагает соли на отдельные ионы. При этом образующиеся ионы могут соединяться с водой в более сложные группы, находящиеся в состоянии диссоциации. Так как молекулы воды являются диполями, то они неизбежно присоединяются к другим частичкам, несущим электрический заряд, и образуют более сложные группы, изменяя структуру воды.

Жесткость воды определяется присутствием в воде солей кальция и магния. При нагревании такой воды на стенках сосуда выделяется осадок. Дождевая вода является наиболее мягкой. Жесткую воду смягчают кипячением или добавлением химических реагентов. Вода является одной из причин коррозии.

Все вышеперечисленные экстраординарные свойства воды наводят на мысль о том, что жидкая вода имеет упорядоченную структуру, благодаря чему воду может нести информацию.

Вода, обработанная магнитным полем, значительно меняет свою биологическую активность. Мало того, «магнитная» вода в некоторых случаях способствует лечению болезней, ран и т.д.

Определенное изменение физических свойств воды происходит под воздействием внешних полей. Известны экспериментальные данные о странном влиянии электрического поля, которое увеличивает скорость испарения воды. Под действием ультразвука уменьшается ее вязкость. Свежесконденсированная вода обладает повышенной плотностью. Интересно и то, что после снятия действия внешних полей вода какое-то время сохраняет вызванные ими аномальные свойства. Эту способность некоторые ученые называют «структурной памятью» воды. Интереснейшее явление, еще до конца не изученное…

Особыми свойствами обладает вода в переходных состояниях, например, при таянии льда. Многим доводилось видеть, как ранней весной среди тающих сугробов появляются проталины, на которых в считанные сутки вырастают растения. Здесь таится немало удивительного, и самое главное – поражает необыкновенно быстрый рост этих растений благодаря талой воде, ускоряющей биологические процессы в растительных организмах.

А найденная в высокогорных озерах Гималаев вода, по предварительным исследованиям, способна лечить людей от диабета, ревматизма, полиартрита и даже от рака. Также в Гималаях был обнаружен феномен Сомати, механизм которого основан на переходе воды, находящейся в организме, в пока неизвестное науке четвертое агрегатное состояние.

Более того, как утверждают участники экспедиции, им удалось на основе опытов выяснить, что вода способна передавать информацию. Правда, о механизме накопления и передачи информации водой ученые пока предпочитают умолчать.

Однако все более распространенной становится идея о круговороте воды через информационные поля человечества: в любой момент времени 0,005% от общего запаса воды участвует в процессе круговорота воды. Капля воды примерно в течение 9 дней движется в воздухе и «считывает» информацию полей человечества. Когда она выпадает в виде осадков – может задержаться в леднике на 40 лет, в озере – на 100 лет, в земле – от 200 до 10 000 лет. Молекула воды может оставаться в океане 40 000 лет до того, как опять вступит в круговорот, но, в конце концов, каждая капля воды на Земле проходит полный цикл круговорота в природе, записывая и сохраняя в себе определенное количество информации.

%d0%bf%d0%bb%d0%be%d1%82%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c%20%d0%b2%d0%be%d0%b4%d1%8b — со всех языков на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский

Вода при 4 градусах Цельсия

Вопрос:

При 4 °С вода имеет максимальную плотность. Почему? почему вода на дне водоема именно при этой температуре? заранее спс. Саша

Ответ:


Уважаемый, Александр!

Вода — одно из самых загадочных веществ нашей планеты. Будучи нормальным мономолекулярным соединением, она должна была бы кипеть при + 70°C, а замерзать почти при -100°C. В отличие от всех остальных жидкостей, вода при затвердевании уменьшает свой вес. Максимальная плотность воды наблюдается при +4°C. Этот факт чрезвычайно важен для биосферы. В результате лед образуется на поверхности водоемов, не давая им промерзать до дна, и, тем самым, не давая погибнуть рыбам и прочим представителям водной фауны в зимнее время.

Поверхностное натяжение чистой воды больше, чем у любой другой жидкости, кроме ртути. У абсолютно чистой воды поверхностное натяжение таково, что по ней можно было бы кататься на коньках. Наличие примесей резко снижает величину поверхностного натяжения воды. Одна из «странностей» воды в том, что это вещество — единственное на Земле — всегда выступает в трех фазах — жидком, твердом и газообразном.

Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине — ядро атома кислорода. Межъядерные расстояния О-Н близки к 0,1 нм, расстояние между ядрами атомов водорода равно примерно 0,15 нм. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды, две электронные пары образуют ковалентные связи О-Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподеленные электронные пары. Таким образом, молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах. Так как масса и заряд ядра кислорода больше чем у ядер водорода, то электронное облако стягивается в сторону кислородного ядра. При этом ядра водорода “оголяются”. Таким образом, электронное облако имеет неоднородную плотность. Около ядер водорода имеется недостаток электронной плотности, а на противоположной стороне молекулы, около ядра кислорода, наблюдается избыток электронной плотности. Именно такая структура и определяет полярность молекулы воды. Если соединить прямыми линиями эпицентры положительных и отрицательных зарядов получится объемная геометрическая фигура — правильный тетраэдр.

Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает ее простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем изучения ее растворов в других растворителях, оказывается более, высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул, т.е. соединение их в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей.

Благодаря наличию водородных связей каждая молекула воды образует водородную связь с 4-мя соседними молекулами, образуя ажурный сетчатый каркас в молекуле льда. Однако, в жидком состоянии вода – неупорядоченная жидкость; эти водородные связи — спонтанные, короткоживущие, быстро рвутся и образуются вновь. Всё это приводит к неоднородности в структуре воды.

Водородные связи между молекулами воды

То, что вода неоднородна по своему составу, было установлено давно. С давних пор известно, что лёд плавает на поверхности воды, то есть плотность кристаллического льда меньше, чем плотность жидкости. Почти у всех остальных веществ кристалл плотнее жидкой фазы. К тому же и после плавления при повышении температуры плотность воды продолжает увеличиваться и достигает максимума при 4°C. Менее известна аномалия сжимаемости воды: при нагреве от точки плавления вплоть до 40°C она уменьшается, а потом увеличивается. Теплоёмкость воды тоже зависит от температуры немонотонно. Кроме того, при температуре ниже 30°C с увеличением давления от атмосферного до 0,2 ГПа вязкость воды уменьшается, а коэффициент самодиффузии — параметр, который определяет скорость перемещения молекул воды относительно друг друга растёт. Для других жидкостей зависимость обратная, и почти нигде не бывает, чтобы какой-то важный параметр вёл себя не монотонно, т.е. сначала рос, а после прохождения критического значения температуры или давления уменьшался. Возникло предположение, что на самом деле вода — это не единая жидкость, а смесь двух компонентов, которые различаются свойствами, например плотностью и вязкостью, а следовательно, и структурой. Такие идеи стали возникать в конце XIX века, когда накопилось много данных об аномалиях воды.

Сейчас наукой доказано, что особенности физических свойств воды и многочисленные короткоживущие водородные связи между соседними атомами водорода и кислорода в молекуле воды создают благоприятные возможности для образования особых структур-ассоциатов (кластеров), воспринимающих, хранящих и передающих самую различную информацию.

Структурной единицей такой воды является кластер, состоящий из клатратов, природа которых обусловлена дальними кулоновскими силами. В структуре кластров закодирована информация о взаимодействиях, имевших место с данными молекулами воды. В водных кластерах за счёт взаимодействия между ковалентными и водородными связями между атомами кислорода и атомами водорода может происходить миграция протона (Н+) по эстафетному механизму, приводящие к делокализации протона в пределах кластера.

Вода, состоящая из множества кластеров различных типов, образует иерархическую пространственную жидкокристаллическую структуру, которая может воспринимать и хранить огромные объемы информации.

Лёд – кристаллическая модификация воды. По последним данным лёд имеет 14 структурных модификаций. Среди них есть и кристаллические (их большинство) и аморфные модификации, но все они отличаются друг от друга взаимным расположением молекул воды и свойствами. Правда, все, кроме привычного нам льда, кристаллизующего в гексагональной сингонии, образуются в условиях экзотических — при очень низких температурах и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Такие условия напоминают космические и не встречаются на Земле. Например, при температуре ниже –110 °С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров — это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110 °С, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.

Наиболее изученным является лёд I-й природной модификации. Лёд встречается в природе в виде льда (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Он распространён во всех областях обитания человека. Собираясь в огромных количествах, снег и лед образуют особые структуры с принципиально иными, нежели у отдельных кристаллов или снежинок, свойствами. Ледники, ледяные покровы, вечная мерзлота, сезонный снежный покров существенно влияют на климат больших регионов и планеты в целом: даже те, кто никогда не видел снега, чувствуют на себе дыхание его масс, скопившихся на полюсах Земли, например, в виде многолетних колебаний уровня Мирового океана. Лед имеет столь большое значение для облика нашей планеты и комфортного обитания на ней живых существ, что ученые отвели для него особую среду — криосферу, которая простирает свои владения высоко в атмосферу и глубоко в земную кору.

Две последние модификации льда — XIII и XIV — открыли ученые из Оксфорда совсем недавно, в 2006 году. Предположение о том, что должны существовать кристаллы льда с моноклинной и ромбической решетками, было трудно подтвердить: вязкость воды при температуре –160°С очень высока, и собраться вместе молекулам чистой переохлажденной воды в таком количестве, чтобы образовался зародыш кристалла, трудно. Этого удалось достичь с помощью катализатора — соляной кислоты, которая повысила подвижность молекул воды при низких температурах. В земной природе подобные модификации льда образовываться не могут, но они могут встречаться на замерзших спутниках других планет.

Табл. Некоторые известные модификации льда

Примечание. 1 A=10-10 м.

Разгадка структуры льда заключается в строении его молекулы. Кристаллы всех модификаций льда построены из молекул воды H2O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас, аналогичный структуре алмаза. Именно в связи с тем, что лёд имеет такую высокорегулярную сетчатую структуру и связи с низким координационным числом лёд имеет невысокую плотность.

Рис. Структура алмаза

Рис.. Структура льда.

Каждая молекула в структуре льда участвует в 4 таких связях, направленных к вершинам тетраэдра. При взаимодействии протона одной молекулы с парой неподеленных электронов кислорода другой молекулы возникает водородная связь, менее сильная, чем связь внутримолекулярная, но достаточно могущественная, чтобы удерживать рядом соседние молекулы воды. Каждая молекула может одновременно образовывать четыре водородные связи с другими молекулами под строго определенными углами, равными 109°28′, направленных к вершинам тетраэдра, которые не позволяют при замерзании создавать плотную структуру. При этом в структурах льда I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный. В структурах льда II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены. В структурах льда VI, VII и VIII можно выделить 2 взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Этот невидимый каркас из водородных связей располагает молекулы в виде сетчатой сетки, по структуре напоминающей соты с полыми каналами. Если лед нагреть, сетчатая структура разрушится: молекулы воды начинают проваливаться в пустоты сетки, приводя к более плотной структуре жидкости, — именно поэтому вода тяжелее льда.

Лед, который образуется при атмосферном давлении и плавится при 0 °С, — самое привычное, но всё же до конца не понятное вещество. Многое в его структуре и свойствах выглядит необычно. В узлах кристаллической решетки льда атомы кислорода выстроены упорядоченно, образуя правильные шестиугольники, а атомы водорода занимают самые разные положения вдоль связей. Поэтому возможны 6 эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Такое поведение атомов нетипично, поскольку в твердом веществе все подчиняются одному закону: либо все атомы расположены упорядоченно, и тогда это — кристалл, либо случайно, и тогда это — аморфное вещество. Такая необычная структура может реализоваться в большинстве модификаций льда — I, III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic), а в структуре льда II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены. По выражению Дж. Бернала лёд кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода.

Значение льда трудно недооценить. Лёд оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных, на разные виды хозяйственной деятельности человека. Покрывая воду сверху, лед играет в природе роль своего рода плавучего экрана, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводному миру. Если бы плотность воды увеличивалась при замерзании, лед оказался бы тяжелее воды и начал тонуть, что привело бы к гибели всех живых существ в реках, озерах и океанах, которые замерзли бы целиком, превратившись в глыбы льда, а Земля стала ледяной пустыней, что неизбежно привело бы к гибели всего живого.

  В связи с широким распространением воды и льда на Земле отличие свойств льда от свойств других веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды, плотности лёд образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от донного замерзания. Зависимость между скоростью течения и напряжением у поликристаллического льда гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения.

Кроме того, скорость течения льда прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так что с понижением температуры лёд приближается по своим свойствам к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть льда в 106 раз выше, чем у горных пород. Благодаря своей текучести лёд не накопляется в одном месте, а в виде ледников постоянно перемещается.

К другим необычным свойствам льда относят и генерацию электромагнитного излучения его растущими кристаллами. Известно, что большинство растворенных в воде примесей не передается льду, когда он начинает расти; они вымораживается. Поэтому даже на самой грязной луже пленка льда чистая и прозрачная. При этом примеси скапливаются на границе твердой и жидкой сред, в виде двух слоев электрических зарядов разного знака, которые вызывают значительную разность потенциалов.

Заряженный слой примесей перемещается вместе с нижней границей молодого льда и излучает электромагнитные волны. Благодаря этому процесс кристаллизации можно наблюдать в деталях. Так, кристалл, растущий в длину в виде иголки, излучает иначе, чем покрывающийся боковыми отростками, а излучение растущих зерен отличается от того, что возникает, когда кристаллы трескаются. По форме, последовательности, частоте и амплитуде импульсов излучения можно определить, с какой скоростью замерзает лед и какая при этом получается ледовая структура.

Так почему же максимальная плотность воды наблюдается при +4°C? Дело в том, что при таянии льда его структура разрушается. Но и в жидкой воде сохраняются водородные связи между молекулами: образуются ассоциаты — обломки структур льда, — состоящих из большего или меньшего числа молекул воды.

Однако в отличит от льда каждый ассоциат существует очень короткое время: постоянно происходит разрушение одних и образование других агрегатов. В пустотах таких “ледяных” агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды становится более плотной. Именно поэтому при таянии льда объем, занимаемый водой, уменьшается, а ее плотность возрастает.

Образование водородных связей приводит к такому расположению молекул воды, при котором они соприкасаются друг с другом своими разноименными полюсами. Молекулы образуют слои, причем каждая из них связана с тремя молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с одной – из соседнего слоя. Структура льда принадлежит к наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, размеры наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, размеры которых несколько превышают размеры молекулы.

Вода при таянии льда сохраняет температуру 4 °С, пока не растает весь лёд. При этом специфика межмолекулярных взаимодействий, характерная для структуры льда, сохраняется и в талой воде при 4 0С, так как при плавлении кристалла льда разрушается только 15% всех водородных связей в молекуле. Поэтому присущая льду связь каждой молекулы воды с четырьмя соседними молекулами в значительной степени не нарушается, хотя и наблюдается бoльшая размытость кислородной каркасной решетки.

Поэтому вода при 4 0С отличается от обычной изобилием многомолекулярных кластеров, в которых в течение некоторого времени сохраняются рыхлые льдоподобные структуры. После таяния всего льда температура воды повышается и водородные связи внутри кластеров перестают противостоять возрастающим тепловым колебаниям атомов. Размеры кластеров изменяются, и поэтому начинают меняться свойства талой воды: диэлектрическая проницаемость приходит к своему равновесному состоянию через 15-20 минут, вязкость — через 3-6 суток. Биологическая активность такой талой воды спадает, по одним данным, приблизительно за 12-16 часов, по другим — за сутки. Физико-химические свойства талой воды самопроизвольно меняются во времени, приближаясь к свойствам обычной воды: она постепенно как бы «забывает» о том, что еще недавно была льдом.

Однако по мере нагревания воды, обломков структуры льда в ней становится все меньше, что приводит к дальнейшему повышению плотности воды. В интервале температур от 0 до 4°С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так что плотность воды продолжает возрастать. Однако при нагревании выше 4°С преобладает влияние усиления теплового движения молекул и плотность воды снова уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладает максимальной плотностью. При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей (энергия разрыва водородной связи в воде составляет примерно 25 кДж/моль). Этим фактом и объясняется в частности, высокая теплоемкость воды.

Таким образом, увеличение плотности при плавлении, как и в случае плотных модификаций льда, объясняется искривлением водородных связей и отклонением углов между ними от тетраэдрических. Искривление связей увеличивается с ростом температуры и давления, что приводит к возрастанию плотности. С другой стороны, при нагревании средняя длина водородных связей становится больше, в результате чего плотность уменьшается. Совместное действие двух факторов объясняет наличие максимума плотности воды при 4 °С.

Плотность воды является одним из её важнейших свойств. Максимальную плотность пресная вода имеет при 4 С. При этой температуре один килограмм воды занимает минимальный объем. При понижении температуры от 4 0С до 0 С плотность воды уменьшается, т. е. вода с температурой 4 0С находится внизу как более плотная вода, а более холодная вола с низкой плотностью поднимается наверх, где и замерзает, превращаясь в лед. Понятно, почему не работает механизм конвекции: плотность нагреваемой сверху воды уменьшается, она не может опуститься вниз и отдать тепло льду. Плотность льда в свою очередь меньше плотности воды, поэтому лед плавает на поверхности, предохраняя воду от дальнейшего охлаждения.

Если бы ни аномалия плотности воды, т.е. при понижении температуры и при переходе из жидкого состояния в твердое плотность воды изменялась так же, как это происходит у подавляющего большинства веществ, то при приближении зимы поверхностные слои природных вод охлаждались. бы до 0°С и опускались на дно, освобождая место более теплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса водоема не приобрела бы температуру 0°С. Далее вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно и водоем промерзал бы на всю его глубину. При этом формы жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотности вода достигает именно при 4 °С, то перемещение ее слоев, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлажденный слой, обладающий меньшей плотностью, остается на поверхности, замерзает и тем самым защищает лежащие ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания.

В отличие от пресной воды, морская вода при охлаждении ведет себя иначе. Замерзает она не при 0 0С, а при -1,8-2,1 0С — в зависимости от концентрации растворенных в ней солей. Имеет максимальную плотность не при + 4 0С, а при -3,5 0С. Таким образом, она превращается в лед, не достигая наибольшей плотности. Если вертикальное перемешивание в пресных водоемах прекращается при охлаждении всей массы воды до +4 0С, то в морской воде происходит даже при температуре ниже 0 0С. При этом процесс обмена между верхними и нижними слоями идет непрерывно.

С уважением,
к.х.н. О.В. Мосин

Плотность — чистая вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Плотность — чистая вода

Cтраница 1

Плотность чистой воды зависит от температуры. Плотность природных и сточных вод зависит также и от растворенных соединений. Обычно плотность воды близка к единице.
 [1]

В атмосферных условиях плотность чистой воды достигает максимального значения при температуре 4 С. На рис. 9.1.1 показано, как при низких температурах изменяется плотность воды.
 [2]

В атмосферных условиях плотность чистой Воды достигает максимального значения при температуре 4 С. На рис. 9.1.1 показано, как при низких температурах-изменяется плотность воды.
 [3]

Плотность морской воды равна плотности чистой воды.
 [4]

Из-за небольшой растворимости плотность насыщенных водных растворов NaHCO3 сравнительно мало отличается от плотности чистой воды. В табл. 28 приведены некоторые значения плотности водных растворов NaHCO3 при различных температурах.
 [5]

Из-за небольшой растворимости плотность насыщенных водных растворов NaHCO3 сравнительно мало отличается от плотности чистой воды.
 [6]

Эти величины: нормальное ускорение свободного падения — 9 80665 м / с2, плотность чистой воды при 4 С составляет 999 972 кг / м3, плотность ртути при 0 С 13595 1 кг / м3, нормальная величина атмосферного давления 760 мм рт. ст., один дюйм — 0 025400 м, и один английский; фунт-сила — 0 45359 кг.
 [7]

Зависимость парциаль-я э) — вес воды, сорбированной 1 г-экв иона в ионите; р0 — плотность чистой воды; У ( э) — эквивалентный объем ионита.
 [8]

Относительной плотностью или удельным весом называют безразмерную величину, показывающую, во сколько раз плотность испытуемого вещества больше плотности чистой воды при стандартных температурах: 4 для воды и 20 для нефтепродукта.
 [9]

Если вода в скважине содержит твердую взвесь или пузырьки газа, то для определения давления следует использовать не среднюю плотность смеси, как это нередко делается, а только плотность чистой воды. Давление в столбе эмульсии или суспензии определяется весом столба связной фазы, в данном случае воды.
 [11]

Критическая температура для чистой воды равна 374 С, критическое давление 21 7 МПа. Плотность чистой воды равна 1 при 4 С, она понижается с уменьшением температуры ( этим она отличается от других жидкостей, у которых она возрастает согласно линейному уравнению Д.И. Менделеева: dt do ( l — kt), где dt — плотность при t C; do — плотность при 0 С; к — модуль термического расширения жидкости.
 [12]

В — производстве солей была разработана шкала Бомэ. Плотность чистой воды принята за 0 iBe, каждый градус означает 1 % растворенной соли. К сожалению, первоначально не ( была ука зана температура, и так как ( процентный состав может изменяться в зависимости от температуры, применялось двадцать различных шкал Бомэ.
 [13]

Свинец обладает большей плотностью, чем дерево, а дерево более плотно, чем воздух. Плотность чистой воды близка к одной метрической тонне ( 1 000 кг) в одном кубическом метре. Любой выбранный нами образец воды обладает плотностью, очень близкой к этому значению. Однако дело оказывается гораздо сложнее, чем это могло показаться с первого взгляда. Если вы попытаетесь определить плотность морской пены, то вы получите очень малую величину, отмеряя полную ложку пены и определяя ее массу на весах. Однако пена, если внимательно к ней присмотреться, совсем неоднородна; вы увидите множество мельчайших пузырьков воздуха, окруженных морской водой.
 [14]

Нулю градусов этой шкалы соответствует плотность чистой воды при la С; 15 градусов Боме — плотность 15 % — ного раствора повлрснной соли.
 [15]

Страницы:  

   1

   2




Удельный вес воды равен — Морской флот

Важнейшим гидрологическим показателем свойств воды является ее плотность. Общепринятое определение плотности основано на том, что любые тела одинакового объема, но состоящие из разных веществ обладают различной массой и что плотность есть отношение массы тела к его объему. Это отношение записывается

в виде формулы , измеряется в кг/м 3 или г/см 3 .

В океанологии данные о плотности морской воды имеют огромное значение. Распределение плотности в толще воды и ее периодические или закономерные изменения обусловливают и отражают разнонаправленную циркуляцию воды, перемешивание вод, устойчивость слоев, акустические и другие свойства.

Под плотностью морской воды понимается отношение массы единицы объема воды при температуре, которую вода имела в естественном состоянии (in situ), к массе единицы объема химически чистой (дистиллированной) воды при температуре 4 «С и нормальном атмосферном давлении. Это отношение выражается

формулой . Правильным также является следующее определение: плотность равна отношению массы единицы объема воды при температуре О “С к весу единицы объема химически чистой

воды при температуре 4 °С, обозначается символом

Наряду с плотностью в океанологии применяется и такая важная характеристика морской воды, как удельный вес — отношение веса тела, т.е. силы тяжести, действующей на тело, к его объему. Удельный вес любого вещества равен весу 1 см 3 этого вещества. Следовательно, удельный вес представляет собой силу, с которой 1 см 3 вещества давит на опору под действием гравитационного притяжения. Единицей удельного веса служит вес 1 см 3 дистиллированной воды при 4 °С и нормальном атмосферном давлении. Удельный вес морской воды определяется при температуре 17,5 и О °С.

Из физики известно, что плотность и удельный вес химически чистой (дистиллированной) воды приняты равными 1. Однако плотность и удельный вес измеряются в разных единицах и различаются между собой как масса (плотность) и вес (удельный вес; сила тяжести, действующая на тело). Плотность измеряется в г/см 3 , удельный вес — в г/(с 2 см 2 ). В тех случаях, когда удельный вес измеряется в кгс/дм 3 (кгс — килограмм-сила), численные значения плотности и удельного веса совпадают.

В практической океанологии плотность не измеряют, а вычисляют через удельный вес. В этих целях для удобства сравнения расчетов используются две формы выражения удельного веса:

1) удельный вес морской воды, определенный при температуре

17,5 °С и отнесенный к удельному весу дистиллированной воды такого же объема и при той же температуре. Обозначается символом ;

2) отношение удельного веса морской воды при температуре О °С к удельному весу дистиллированной воды при 4 °С. Символом

такой записи является . Это то же самое, что и плотность

морской воды при О °С.

Данные определения плотности и удельного веса морской воды отличаются от аналогичных общефизических понятий тем, что они по определению являются безразмерными. Это очень удобно при решении многих задач практической океанологии. Разница между массой (плотностью) тела и его весом (удельным весом) видна из следующего примера. Когда человек на ракете отправляется в космос, то по выходе ее из сферы влияния земного притяжения, т.е. из сферы влияния гравитационных сил, вес человека практически исчезает, а масса тела остается.

Плотность морской воды зависит от содержания солей, от температуры и давления, под которым она находится. Существенные колебания плотности связаны с глубиной, что показывает табл. 23 [35].

Зависимость плотности морской воды от глубины

Уде́льный вес — физическая величина, которая определяется как отношение веса вещества P к занимаемому им объёму V, то есть, удельный вес численно равен: γ = P V <displaystyle gamma =<frac

>> [1] .

В любой системе единиц удельный вес равен произведению плотности вещества на ускорение свободного падения [2] . В Международной системе единиц (СИ) удельный вес вещества измеряется в Н/м³; в системе СГС — в дин/см³ и в системе МКГСС — в кгс/м³.

Иногда удельный вес путают с плотностью, численное значение которой в единицах СИ совпадает с численным значением удельного веса, выраженного в единицах системы МКГСС [2] . Это смешение аналогично тому, которое касается смешения значений терминов вес и масса. Такое смешение представляет собой либо просто ошибку, либо нестрогое (по сравнению с научным) словоупотребление в быту или в областях хозяйственной деятельности, в которых различие этих понятий неважно (а именно на Земле, то есть при условии приблизительно постоянного g <displaystyle g> , и при небольших ускорениях, то есть настолько малых, чтобы их влиянием на вес можно было пренебречь).

В отдельных случаях удельным весом называют безразмерное число, которое показывает, во сколько раз вещество тяжелее воды такого же объема при 4 °C (относительная плотность).

Важнейшими физическими свойствами воды являются ее вяз­кость, плотность, удельный вес, сжимаемость.

Вязкость воды — это ее свойство оказывать сопротивление уси­лиям на сдвиг. В силу того, что вода обладает подвижностью, ее частицы и слои могут двигаться скользя относительно друг друга. При этом между слоями жидкости возникают силы внутреннего трения, препятствующие движению. Эти силы и обусловливают возникновение вязкости.

Вязкость воды невелика. При повышении температуры воды с 20 до 30° ее вязкость уменьшается примерно на 20%.

Плотность воды — это ее масса в единице объема. Плотность обозначается греческой буквой р и в международной системе СИ измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м 3 ): р= М: V

где М— масса жидкости, кг; V — объем жидкости, м 3 .

Плотность пресной воды при 4° составляет 1000 кг/м 3 . Плот­ность соленой морской воды— 1010—1030 кг/м 3 . Плотность воздуха, например, равна 1,29 кг/м 3 и почти в 800 раз меньше плотности воды. От плотности воды зависит ее удельный вес.

Удельный вес воды — вес единицы ее объема. Его обозначают греческой буквой у и измеряют в технической системе единиц МКГСС в килограмм-силах на кубический метр (кГ/м 3 ): у = G: V

где G — вес (сила тяжести) воды, кГ.

В международной системе СИ единица удельного веса жидко­сти — ньютон на кубический метр (н/м 3 ). 1 н = 0,102 кГ.

Плотность и удельный вес воды мало изменяются в зависимо­сти от давления и температуры. Удельный вес пресной воды прак­тически равен 1000 кГ/м 3 , или 9815 м/м 3 . Знание удельного веса воды позволяет судить о плавучести человека.

Сжимаемость воды — это ее свойство уменьшаться в объеме при повышении давления. Сжимаемость воды крайне незначитель­на, но в результате сжатия в ней возникают силы гидростатиче­ского давления. В обычных условиях покоящаяся жидкость сжи­мается под действием сил тяжести (собственный вес жидкости и атмосферное давление).

Сила гидростатического давления действует на любую поверх­ность тела, погруженного в воду. Боль в ушах, которую испыты­вает пловец, нырнувший на большую глубину, вызвана силами гидростатического давления воды на барабанную перепонку уха. Силы давления воды направлены перпендикулярно к поверхности тела, на которое они действуют.

Влияние температуры на плотность

Влияние температуры на плотность

Плотность

Плотность — это масса любого материала на единицу объема. Газы всегда имеют гораздо меньшую плотность, чем конденсированные фазы. Большинство материалов имеют более низкую плотность жидкости, чем твердое тело, но это не всегда так. Вода имеет более высокую плотность в жидком состоянии, чем в твердом, поэтому кубики льда плавают.

Как плотность зависит от температуры в конкретной фазе?

Помните, что температура связана со средней кинетической энергией атомов или молекул внутри вещества.Мы знаем, что для газов объем прямо пропорционален температуре по уравнению PV = nRT.


Чистая вода

Плотность жидкой воды составляет примерно 1,0 г / мл. На диаграмме справа указана плотность в кг / м 3 . Разделите на 10 3 , чтобы получить плотность в г / мл.

Давайте посмотрим на плотность воды при 25 ° C и сравним ее с более высокой температурой, 80 ° C.Плотность уменьшается с 0,9970 г / мл до 0,9718 при нагревании.Это имеет смысл, потому что по мере того, как к жидкой воде добавляется тепло, увеличивается кинетическая энергия молекул, а также увеличивается количество колебаний молекул воды. Вместе это означает, что каждая единица H 2 O в жидкой воде занимает больше места при повышении температуры.

Мы видим ту же тенденцию при переходе от жидкой воды при 25 ° C (0,9970 г / мл) к жидкой воде при 4 ° C (0,99997 г / мл). Плотность увеличивается при понижении температуры.

Однако ниже 4 ° C плотность снова уменьшается. Как мы можем это объяснить?

Помните, что жидкая вода и твердая вода имеют одинаковую сеть связей. Жидкая вода при 25 градусах настолько быстро разрывает связи между единицами H 2 O и преобразует их, что лишние молекулы воды попадают в водную решетку. Это причина того, что жидкая вода более плотная, чем твердая вода.

Связи в воде разрываются медленнее при понижении температуры, и структура имеет тенденцию удерживать меньше дополнительных молекул воды. При низкой температуре большая часть воды имеет такую ​​же решетку, как лед.

Википедия, Плотность воды

Жидкая вода может иметь температуру значительно ниже 0 ° C. Молекулы в этой переохлажденной воде могут свободно перемещаться. Связи создаются и разрываются. Структура дальнего действия не идеальна, но структура ближнего действия переохлажденной воды очень похожа на лед. Добавление кристалла в переохлажденную воду вызывает мгновенное образование льда.


Прочие чистые жидкости

Чистый этанол, CH 3 CH 2 OH, является другой чистой жидкостью.Она похожа на воду в том, что она полярна, с постоянным дипольным моментом и образует водородные связи с собой. Однако у него нет такой же трехмерной решетки, как у воды.

В таблице справа указана плотность этанола от 3 до 40 ° C в г / мл. Мы видим, что в этом диапазоне плотность уменьшается с температурой. В отличие от ситуации с водой здесь нет точки максимальной плотности.

Большинство других чистых жидкостей в этом отношении похожи на этанол.

Растворы показывают типичное поведение чистой жидкости в зависимости от температуры, но плотность также сильно зависит от количества растворенного материала.

Википедия, данные по этанолу

Назад

Компас

Показатель

Таблицы

Вступление

Следующий

Вода — Плотность Вязкость Удельный вес

Связанные ресурсы: физика

Вода — плотность Вязкость Удельный вес

Термодинамика | Инженерная физика
Инженерная гидравлика

Технические свойства воды

Динамическая вязкость воды

Динамическая вязкость воды 8.90 × 10 −4 Па · с или 8,90 × 10 −3 дин · с / см 2 или 0,890 сП при примерно 25 ° C.

Вода имеет вязкость 0,0091 пуаз при 25 ° C или 1 сантипуаз при 20 ° C.

В зависимости от температуры T (K): (Па · с) = A × 10 B / ( T C )

, где A = 2,414 × 10 -5 Па · с; B = 247,8 К; и ° C, = 140 К. Вязкость жидкой воды при различных температурах вплоть до нормальной точки кипения указана ниже.

10

1,308

20

1,002

30

0,7978

40

0.6531

50

0,5471

60

0,4658

70

0,4044

80

0.3550

90

0,3150

100

0,2822

Динамическая и кинематическая вязкость воды в британских единицах (единицах BG):

Температура
— т —
(° F)

Динамическая вязкость
— µ —
(фунт-с / фут 2 ) x 10 -5

Кинематическая вязкость
-ν —
(футов 2 / с) x 10 -5

32

3.732

1,924

40

3,228

1,664

50

2,730

1.407

60

2.344

1,210

70

2,034

1.052

80

1.791

0,926

90

1.500

0,823

100

1,423

0,738

120

1,164

0.607

140

0.974

0,511

160

0,832

0,439

180

0,721

0,383

200

0.634

0,339

212

0,589

0,317

Динамическая и кинематическая вязкость воды в единицах СИ:

Температура
— т —
(° С)

Динамическая вязкость
— µ —
(Н · с / м2) x 10-3

Кинематическая вязкость
-ν —
(м2 / с) x 10-6

0

1.787

1,787

5

1,519

1,519

10

1,307

1,307

20

1.002

1,004

30

0,798

0.801

40

0,653

0,658

50

0.547

0,553

60

0,467

0,475

70

0,404

0,413

80

0.355

0,365

90

0,315

0,326

100

0,282

0,294

  • 1 Н · с / м 2 = 1 Па · с = 10 пуаз = 1000 мПа · с
  • 1 м 2 / с = 1 x 10 4 см 2 / с = 1 x 10 4 стоксов = 1 x 10 6 сантистоксов

Плотность и вес воды при известной температуре

Плотность и вес воды при стандартном атмосферном давлении на уровне моря

Температура

Плотность

Масса

° F / ° C

г / см 3

фунт / фут 3

килограмм / литр

32 ° / 0 °

0.99987

62,416

0,999808

39,2 ° / 4,0 °

1,00000

62,424

0,999937

40 ° / 4,4 °

0.99999

62,423

0,999921

50 ° / 10 °

0,99975

62,408

0,999681

60 ° / 15,6 °

0.99907

62,366

0,999007

70 ° / 21 °

0,99802

62,300

0,997950

80 ° / 26,7 °

0.99669

62,217

0,996621

90 ° / 32,2 °

0,99510

62.118

0,995035

100 ° / 37,8 °

0.99318

61.998

0,993112

120 ° / 48,9 °

0,98870

61,719

0,988644

140 ° / 60 °

0.98338

61,386

0,983309

160 ° / 71,1 °

0,97729

61.006

0,977223

180 ° / 82,2 °

0.97056

60,586

0,970495

200 ° / 93,3 °

0,96333

60,135

0,963270

212 ° / 100 °

0.95865

59,843

0,958593

Теплота испарения воды — экспериментальные данные из Дортмундского банка данных

Технические свойства воды

Водные ресурсы

0 ° С

20 ° С

40 ° С

60 ° С

80 ° С

100 ° С

Шт.

Плотность

999.84

998,21

992,22

983,20

971,82

958,40

кг м -3

Тепловое расширение

-0,07

0.207

0,385

0,523

0,643

0,752

* 10 -3 К -1

Изотермическое сжатие
(Объемная вязкость)

5.0879

4.5895

4,4241

4,4507

4,6418

4,9015

* 10 -10 Па -1

Динамическая вязкость

1.793

1.002

0,6532

0,4665

0,3544

0,2818

* 10 -3 кг м -1 с -1 (Па с)

Кинематическая вязкость

1,787

1.004

0,658

0,475

0,365

0,294

* 10 -6 м 2 с -1

Теплопроводность

561,0

598.4

630,5

654,3

670,0

679,1

* 10 -3 Вт м -1 K -1

Удельная теплоемкость
при постоянном давлении C p

4.2176

4,1818

4,1785

4.1843

4,1963

4,2159

* 10 3 Дж кг -1 K -1

Удельная теплоемкость
при постоянном объеме C v

* 10 3 Дж кг -1 K -1

Удельная энтропия e

0

0.296

0,581

0,832

1.076

1,307

* 10 3 Дж кг -1 K -1

Удельная энтальпия

0

83.8

167,6

251,5

335,3

419,1

* 10 3 Дж кг -1

Насыщенный пар
Давление

611,3

2,338.8

7 381,4

19 932

47 373

101,325

Па

Поверхностное натяжение

75,64

72,75

69.60

66,24

62,47

58.91

* 10 -3 Н м -1

Скорость звука

1,403

1,481

1,526

1,552

1,555

1,543

м с -1

Чистая вода имеет самую высокую плотность — 4.0 ° C = 1000 кг / м 3 .
Температура замерзания / плавления = 0,00 ° C (101,325 Па)
Температура кипения / конденсации = 100,00 ° C (101,325 Па)
Скрытая теплота плавления = 334 кДж / кг
Скрытая теплота испарения = 2270 кДж / кг
Молярная масса = 18,01528 г / моль

Вязкость жидкой воды в диапазоне от -8 ° C до 150 ° C

© Copyright 2000-2021, ООО «Инжинирс Эдж» www.engineersedge.com
Все права защищены
Заявление об ограничении ответственности

| Обратная связь | Реклама
| Контакты

Дата / Время:

Как увеличить плотность воды

Одна из самых важных и необычных характеристик воды — это влияние температуры на ее плотность.В отличие от большинства веществ, которые постоянно становятся более плотными по мере того, как они становятся холоднее, вода достигает своей максимальной плотности при 4 градусах Цельсия (39,2 градуса по Фаренгейту). Когда вода опускается ниже этой температуры, она становится менее плотной, поэтому лед плавает. Поначалу это может показаться ничем не примечательным, но это уникальное качество воды не дает озерам и океанам замерзать и поднимать воду до катастрофического уровня.

Это изменение плотности воды можно использовать для увеличения ее плотности. Однако температура колеблется естественным образом, поэтому, если вы хотите постоянно увеличить плотность, вы можете добавить в воду соль.Это увеличивает массу воды без увеличения ее объема. Таким образом увеличивается его плотность.

Использование температуры

    Измерьте температуру воды, поместив металлический наконечник термометра в воду.

    Поместите емкость с водой в морозильную камеру, если температура воды была выше 4 градусов Цельсия (39,2 градуса по Фаренгейту). Если оно было ниже, вы можете оставить его при комнатной температуре или в микроволновой печи на короткое время, чтобы поднять.

    Периодически проверяйте температуру воды. Выньте контейнер из морозильной камеры или микроволновой печи, когда температура достигнет 39,2 градуса по Фаренгейту. На этом этапе плотность чистой воды будет максимальной.

Использование соли

    Налейте примерно 4 столовые ложки соли в чашку с водой. Если вам нужно увеличить плотность большего объема воды, используйте пропорционально больше соли.

    Тщательно перемешайте до полного растворения соли в воде.

    Вылейте соленую воду через бумажное полотенце в другую емкость. Это удалит все нерастворенные частицы соли и сохранит прежний объем. Поскольку вы добавили массу без увеличения объема, плотность соленой воды больше, чем плотность чистой воды, с которой вы начали.

Плотность снега и энергетический баланс

Геометрическое расположение этой решетчатой ​​структуры просторное, что придает воде самое необычное свойство — иметь твердую фазу, менее плотную, чем ее жидкая фаза.При 0 ° C вода имеет плотность 1000 кг м-3, тогда как чистый лед (Jh) имеет плотность 917 кг м-3. Лед плавает в собственном таянии — одно из немногих веществ, способных это сделать. Алмазы, германий, галлий и висмут, структурно похожие на лед, также плавают в собственной жидкости. Представьте себе вид солнечного света, сияющего от алмазного айсберга в море жидких алмазов! Но этого нельзя найти при температуре и давлении земной поверхности.

На рис. 2.2 представлена ​​зависимость плотности чистого льда и воды от температуры.Этот график также иллюстрирует необычную инверсию плотности для пресной воды. Чистая вода имеет максимальную плотность при 4 ° C, и она становится менее плотной по мере охлаждения ниже этого значения. Причина этого до конца не изучена, но она связана с углом водородных связей в жесткой кристаллической решетке с низкой плотностью, которая характеризует воду в ее твердой фазе. По словам Джеймса Трефила, «вода никогда не забывает, что когда-то была льдом».

Плотность воды продолжает снижаться ниже 0 ° C в каплях переохлажденной воды (рисунок 2.2а). Эта инверсия плотности характерна для пресной воды. Содержание соли в морской воде делает ее более плотной: 1028 кг м-3 для поверхностных вод с температурой 0 ° C и соленостью 35 ppt. Растворенные в соленой воде ионы также нарушают молекулярную упаковку, указанную в главе 2

Температура (° C)

Рисунок 2.2. Плотность чистой воды (а) и льда (б) как функция температуры при среднем давлении на уровне моря. Максимальная плотность пресной воды составляет 4 ° C.

Температура (° C)

Рисунок 2.2. Плотность (а) чистой воды и (б) льда как функция температуры при среднем давлении на уровне моря. Максимальная плотность пресной воды составляет 4 ° C.

молекул воды, из-за чего она больше похожа на обычную жидкость. Если соленость превышает 24,7 ppt, плотность постоянно увеличивается по мере падения температуры до точки замерзания. Так обстоит дело в большинстве океанов мира. Морская вода соленостью 35 ppt замерзает при -1,9 ° C.

Замерзший лед ведет себя, как и большинство твердых тел, с увеличивающейся плотностью при понижении температуры; pi = 920 кг м-3 при -23 ° C (рисунок 2.2b) и значения достигают 922 кг м-3 для самого холодного льда в Антарктическом ледяном щите. Плотность льда также немного увеличивается с давлением. Объемная сжимаемость составляет около 1,2 · 10-10 Па-1, что дает плотность 921 кг м-3 под нагрузкой 4 км льда, что типично для Восточно-Антарктического плато.

Плотность снега меньше, чем у кристаллического льда. Снежинки состоят из ряда кристаллов льда, но снег, который скапливается на земле, представляет собой пористую среду, в которой преобладают воздушные карманы.Свежий сухой снег имеет среднюю плотность около 100 кг м-3, но она колеблется от 20 до 200 кг м-3 или более, в зависимости от температуры, ветра и содержания жидкой воды во время осаждения. Уплотнение происходит по мере того, как снег оседает и уплотняется, при этом плотность сухого снега увеличивается до 400 кг м-3 в сезонных снежных покровах, подверженных сильному ветру. После начала сезона таяния или в снегу, который становится насыщенным из-за дождя, дальнейшая упаковка и спекание зерен увеличивает плотность до значений ок.500 кг м-3. Модели сферической насадки (которые предполагают наличие идентичных отдельных сферических зерен и поровое пространство, заполненное воздухом) предсказывают максимальную плотность 550 кг м-3. Жидкая вода или повторно замороженный лед в поровом пространстве может еще больше увеличить объемную плотность.

Рисунок 2.3 иллюстрирует это для базы данных средней плотности снежного покрова, построенной как функция дня года на основе многолетних данных о снежных ямах на леднике Хейг в Скалистых горах Канады. Данные взяты с трех участков на леднике и одного участка в переднем поле ледника.Высота снежного покрова

600 550 500 450 400 350 300 900 12

Рисунок 2.3. Средняя плотность снежного покрова как функция дня в году на четырех участках ледника Хейг в Канадских Скалистых горах (50,7 ° с.ш., 115,3 ° з.д.). Три верхних участка находятся на леднике, а нижняя — от переднего поля ледника.

в данной подборке варьируются от 0,55 до 4,32 м (от 150 до 2160 мм водного эквивалента). Динамика плотности снежного покрова на всех участках одинакова; свежий снег оседает до плотности 300-350 кг м-3, где он остается в зимние месяцы, а резкое увеличение плотности сопровождает более теплые условия и начало таяния в мае.

В зоне накопления ледника снег, переживший сезон летнего таяния, постепенно переходит в фирновый, а затем и в ледниковый лед. Этот переход сопровождается продолжающимся уплотнением. Процесс непрерывный, и четкого различия между снегом и фирном нет. В горных ледниках фирн часто определяют как снег, таявший хотя бы один сезон. Однако это описание не относится к полярным ледяным покровам, где фирн образуется при отсутствии таяния. Фирн можно условно определить как плотный многолетний снег с типичной плотностью от 550 до 830 кг м-3.Верхний предел хорошо определен. Это разграничивает переход фирна к льду, связанный с закрытием порового пространства. В прибрежных горных средах, где температура и скорость накопления снега высоки, переход от фирна к льду происходит за несколько лет. Для этого потребуется около 2500 лет на холодном и сухом плато Восточной Антарктиды.

Плотность речного, озерного и морского льда аналогична плотности ледникового льда во время формирования, с небольшими пустотами или без них.Однако могут быть карманы с жидкой водой, а морской лед содержит карманы с рассолом, которые придают ему объемную соленость, промежуточную между соленостью морской воды и пресноводного льда; Для однолетнего морского льда характерно 5-10 ppt. В морском льду также есть твердые солевые осадки. Эти включения могут повышать плотность с измеренными значениями до 940 кг м-3. По мере таяния пресной воды и морского льда образуются вертикальные дренажные каналы, поглощенная коротковолновая радиация может растапливать подземный лед, а лед может разрушаться или становиться «гнилым» с образованием макропористых воздушных карманов и каналов.Плотность льда во время разложения может упасть до 700 кг м-3 или менее в поверхностном льду.

Читать здесь: Термодинамические свойства снега и

Была ли эта статья полезной?

Стандарт плотности чистой воды, Supelco®

Настоящие положения и условия распространяются на все продажи продуктов и услуг VWR International Ltd (VWR) в Соединенном Королевстве, а также на любую информацию и советы, предоставляемые независимо от того, взимается плата или нет, если иное не согласовано VWR в письменной форме.Эти условия применяются к исключению любых других условий, представленных клиентом или подразумеваемых любой торговлей, обычаем, практикой или порядком ведения бизнеса.

Счета клиентов

Продукты

VWR могут быть опасными, и все клиенты должны соблюдать процедуры подачи заявки на учетную запись VWR, которые доступны по запросу. VWR оставляет за собой право немедленно отменить любые заказы от клиентов, которые не выполнили в полной мере эти процедуры.

Заказ

Заказ клиента на продукты и / или услуги является предложением клиента приобрести эти продукты и / или услуги в соответствии с настоящими условиями и считается принятым только в том случае, если VWR дает письменное подтверждение заказа, после чего заключается договор между клиентом и VWR на поставку этих продуктов и / или услуг (контракт).

Любые дополнительные или особые условия, включенные VWR в свое письменное согласие, являются частью контракта. Условия контракта в равной степени применяются к поставке как продуктов, так и услуг, за исключением случаев, когда указано применение того или другого.

Если VWR необходимо поставить продукты и / или услуги с характеристиками, источниками и размером упаковки, отличными от опубликованных или заказанных клиентом, VWR сделает это только после консультации и согласия с клиентом.

Цены / комиссии

VWR имеет право в любое время изменить цены, указанные в каталогах и прайс-листах, и выставить счет по ценам, действующим на дату получения заказа.

Невзирая на предыдущий параграф, если происходит изменение более чем на 3% обменного курса фунта стерлингов по отношению к иностранным валютам, включая, помимо прочего, евро и доллар США с даты получения заказа, VWR может потребовать клиент должен пересмотреть цены, относящиеся к соответствующему заказу.Если VWR и клиент не смогут согласовать новые цены в течение 7 дней с момента получения клиентом письменного запроса VWR о пересмотре цены, VWR может немедленно расторгнуть договор, направив клиенту письменное уведомление.

Котировки

«Цена по заявке» (POA) и все другие расценки не являются предложениями и будут действительны в течение 30 дней с даты предложения, если VWR не уведомит об ином.

Все цены в каталогах и котировках не включают налог на добавленную стоимость и любые другие налоги и сборы.В цены не включены расходы на упаковку, страховку и транспортировку, которые будут оплачиваться отдельно, если применимо.

VWR имеет право наложить минимальную плату за заказ по своему усмотрению, и VWR уведомляет клиента о такой сумме в письменной форме.

Платеж

Если иное не согласовано в письменной форме, оплата полностью очищенными средствами должна быть произведена клиентом в течение 30 дней с даты выставления счета. Время оплаты имеет значение.

VWR имеет право взимать проценты на все просроченные суммы по ставке пять процентов в год сверх базовой кредитной ставки Банка Англии, рассчитываемой с даты платежа до даты фактического платежа.

Клиентов, которые превысили свои кредитные лимиты, попросят заранее заплатить за дополнительные продукты и / или услуги до тех пор, пока счет не будет оплачен.

VWR может в любое время, без ограничения каких-либо других прав и средств правовой защиты, которые он может иметь, зачесть любую сумму, причитающуюся ей со стороны клиента по контракту, против любой суммы, подлежащей выплате VWR клиенту (будь то по контракту или отдельному соглашению ).

Доставка

VWR должен доставить товар по адресу, указанному в заказе (место доставки), в любое время после уведомления о том, что товары готовы к отправке.Поставка завершается, когда продукты выгружаются в месте доставки (или непосредственно перед этим, если заказчик несет ответственность за разгрузку в соответствии с настоящим контрактом).

Если VWR указывает даты поставки или исполнения, это только приблизительные оценки, и время не имеет значения; однако, если VWR необходимо изменить такие даты, она сделает это только после предоставления информации клиенту и с учетом заявленных целей клиента.

Поставленные продукты остаются собственностью VWR до тех пор, пока покупатель не оплатит их.

VWR имеет право доставлять заказ в рассрочку (за которые можно выставить счет и оплатить отдельно). Любая задержка или дефект в рассрочке не дает покупателю права отменить другие платежи.

Любые претензии по поводу недостачи должны быть предъявлены в течение 7 дней с момента доставки.

Любые претензии в отношении не заказанных товаров или недоставки должны быть предъявлены в течение 7 дней с момента получения счета.

Возврат поврежденных или непригодных товаров

Никакие товары не могут быть возвращены VWR без разрешения VWR.

Разрешение на возврат товаров, поврежденных во время доставки, необходимо запросить в течение 3 дней с момента доставки. VWR имеет право отремонтировать и вернуть поврежденные изделия.

Разрешение на возврат продуктов, не соответствующих текущим опубликованным спецификациям производителя, должно быть запрошено в письменной форме в течение 28 дней с момента доставки. VWR будет помогать клиентам за счет клиентов в получении любой гарантии производителя, соответствующей гарантии, предоставленной VWR.

Разрешение на возврат продуктов, кроме продуктов, поврежденных во время доставки, доставленных по ошибке или не соответствующих спецификациям, должно быть запрошено в течение 10 дней с момента доставки.Кредит (за вычетом платы за обработку в размере 15% от стоимости всех возвращенных продуктов по счету, при условии минимальной платы в размере 30 фунтов стерлингов) будет предоставлен для тех продуктов, разрешенных к возврату, которые не используются и находятся в состоянии повторной продажи, кроме продуктов, указанных в категориях. Показано: —

  • открытая химия или диагностика
  • охлажденные или другие скоропортящиеся продукты
  • товаров с истекшим сроком годности или слишком коротким сроком годности для перепродажи
  • любой товар, который был доставлен напрямую сторонним поставщиком
  • предметы, снятые с производства
  • товаров, не купленных у VWR

Разрешение предоставляется при условии, что продукты возвращаются в Центр обслуживания клиентов VWR, производителю или другому источнику, а также способом, рекомендованным VWR.

Товары, которые были доставлены от имени VWR сторонним поставщиком, не будут приняты обратно в Центр обслуживания клиентов VWR.

Оказание услуг

VWR должен предоставлять услуги заказчику в соответствии со спецификациями, согласованными между ними время от времени. Такие услуги будут предоставляться со всей разумной тщательностью и умением.

Заказчик должен сотрудничать с VWR по всем вопросам, связанным с услугами, предоставлять весь такой доступ и информацию, которые необходимы, и получать любые разрешения на лицензии и согласия, необходимые до начала предоставления услуг.

Если предоставление услуг VWR предотвращается или задерживается каким-либо действием или бездействием клиента, VWR имеет право, не ограничивая свои другие права или средства правовой защиты, приостановить оказание услуг до тех пор, пока клиент не исправит положение, и VWR не будет несет ответственность за любые убытки или расходы, возникшие в результате такой задержки.

Здоровье, безопасность и ответственность

Риск, связанный с продуктом, переходит к моменту доставки покупателю.
Заказчик несет ответственность за разгрузку и транспортировку крупногабаритных и / или тяжелых предметов из автофургонов, а также за надзор за разгрузкой всех других доставленных продуктов.

Ввиду опасностей, связанных с определенными химическими веществами и оборудованием, заказчик должен убедиться, что приобретенные продукты находятся в безопасном состоянии и что существует безопасная система работы с учетом всей доступной информации. Ни один из продаваемых продуктов не предназначен для употребления в пищу, если иное не указано четко.
В связи с широким спектром использования химикатов и аппаратов, заказчик будет нести единоличную ответственность за определение пригодности и спецификации продуктов, услуг, информации и рекомендаций для его целей.

Ничто в этом контракте не ограничивает и не исключает ответственность VWR за смерть или телесные повреждения, вызванные его небрежностью, мошенничеством, преднамеренным введением в заблуждение или любым другим вопросом, в отношении которого VWR было бы незаконным исключение или ограничение ответственности. В соответствии с этим, с учетом обязанностей клиента, изложенных в вышеупомянутых пунктах:

  • VWR ни при каких обстоятельствах не несет ответственности перед заказчиком (будь то договор, правонарушение (включая халатность), нарушение установленных законом обязательств или иным образом) за любую упущенную выгоду или любые косвенные или косвенные убытки, возникающие в связи с поставкой. продукции по данному контракту; и
  • полная ответственность VWR за любые убытки или ущерб, понесенные заказчиком в связи с поставкой продукции по настоящему контракту, ограничивается фактурной ценой на продукцию, в отношении которой заявлен претензия за потерю или повреждение.

Любая ответственность, принятая VWR по настоящему контракту, заменяет любые подразумеваемые законом условия в отношении качества или пригодности для какой-либо конкретной цели продуктов и / или стандарта услуг, и все такие подразумеваемые условия в полной мере в той степени, в которой это разрешено законом, исключено из договора между VWR и заказчиком. Заказчик должен возместить VWR любые претензии, предъявленные VWR сотрудниками, подрядчиками или агентами заказчика.

Права интеллектуальной собственности

Заказчик должен гарантировать, что использование любых продуктов, поставляемых VWR, не нарушает права интеллектуальной собственности какой-либо третьей стороны, и заказчик должен освободить VWR от любых претензий, предъявленных VWR любой третьей стороной в связи с любым таким нарушением или предполагаемое нарушение.

Все права на интеллектуальную собственность, возникающие в связи с услугами, принадлежат VWR.

Прекращение действия

Не ограничивая свои другие права и средства правовой защиты, VWR может расторгнуть договор с немедленным вступлением в силу или приостановить поставки продукции, направив клиенту письменное уведомление, если клиент не выплатил какую-либо сумму, причитающуюся VWR в установленный срок для оплаты, и остается в невыполнении обязательств в течение 14 дней после уведомления об осуществлении платежа, или если клиент пострадал или может пострадать от случая несостоятельности или его финансовое положение ухудшается до такой степени, что, по мнению VWR, способность клиента адекватно выполнять свои обязательства в соответствии с договор под вопросом.

При расторжении контракта по любой причине клиент должен немедленно выплатить VWR все неоплаченные неоплаченные счета и проценты.

Конфиденциальность

Каждый из VWR и заказчик обязуется не разглашать кому-либо какую-либо конфиденциальную информацию, касающуюся бизнеса, дел, клиентов или поставщиков другого, за исключением своих сотрудников или консультантов, которым необходимо знать эту информацию для передачи из своих обязательств по настоящему контракту или, как того требует закон, в суде компетентной юрисдикции или в любом государственном или регулирующем органе.

Применимое право

Настоящий договор регулируется и толкуется в соответствии с законами Англии и Уэльса, и каждый из VWR и заказчик безоговорочно соглашаются с другим, что суды Англии и Уэльса обладают исключительной юрисдикцией для урегулирования любых споров, возникающих в связи или в связи с этим. с этим.

Измерение плотности сверхчистой воды — ScienceDaily

Для океанографии — и в частности для описания океанских течений — очень важны точные измерения плотности морской воды.Для этого необходимы измерительные приборы с погрешностью прибл. 0,001 кг / м3 (относительная 1 · 10–6). Для калибровки этих измерительных приборов в качестве эталонной жидкости требуется сверхчистая вода, плотность которой теперь можно измерить с требуемой точностью в широком диапазоне температур с помощью метода магнитной флотации, который был дополнительно разработан в ПТБ.

Обычно для измерения плотности жидкостей используется метод гидростатического взвешивания.Таким образом, плотность жидкости определяется с помощью принципа Архимеда по плавучести, которую испытывает грузило, погружающееся в жидкость. Этот метод имеет несколько недостатков, которые становятся очевидными, особенно когда необходимо измерить воду. Для этого метода требуется открытый резервуар с жидкостью, в который погружается грузило, подвешенное на проволоке.

В точке, где проволока проходит через поверхность жидкости в воду, образуется мениск, который в случае воды чрезвычайно трудно воспроизвести и, следовательно, вносит значительный вклад в погрешность измерения.Вдоль провода возникает температурный градиент, который также увеличивает погрешность измерения. Из-за открытой системы содержание газа в воде трудно контролировать, но это приводит к изменению плотности.

Чтобы устранить эти источники неопределенности, было разработано устройство, в котором провод был заменен магнитной муфтой. В этой системе магнитной флотации небольшой магнит установлен на держателе грузила. С помощью этого магнита и с помощью управляемого магнитного поля, создаваемого электромагнитом, грузило удерживается в фиксированном положении.Сила тока, необходимая для этой цели, является мерой плавучести, которую испытывает грузило.

Бак для жидкости можно почти закрыть, поскольку жидкость связана с внешним миром только через тонкую трубку, с помощью которой можно регулировать давление. Таким образом, можно проводить измерения также с полностью дегазированной водой.

Благодаря тому, что вышеупомянутые источники погрешности устранены, измерения могут проводиться со стандартным отклонением повторяемости прибл.2 · 10–7. Таким образом, общая погрешность измерения плотности воды достигает значения менее 1 · 10–6.

Измерения, проведенные с помощью этого нового прибора, могут в значительной степени подтвердить значения, полученные от зарубежных коллег. Однако по-прежнему существуют расхождения в диапазоне температур около 4 ° C, что имеет большое значение, особенно в океанографии. Следовательно, все еще существует большая потребность в дальнейших исследованиях в этой области.

История Источник:

Материалы предоставлены Physikalisch-Technische Bundesanstalt . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Измерение плотности сверхчистой воды

Грузило лежит на держателе, вес которого компенсируется плавучестью полой сферы и регулировочным грузом. Кредит: PTB

Для океанографии — и в особенности для описания океанских течений — большое значение имеют точные измерения плотности морской воды. Для этого необходимы измерительные приборы с погрешностью прибл.0,001 кг / м 2 3 (относительная 1 · 10 –6 ).

Для калибровки этих измерительных приборов в качестве эталонной жидкости требуется сверхчистая вода, плотность которой теперь можно измерить с требуемой точностью в большом диапазоне температур с помощью метода магнитной флотации, который был усовершенствован. разработан в PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Германия).

Обычно для измерения плотности жидкостей используется метод гидростатического взвешивания. Таким образом, плотность жидкости определяется с помощью принципа Архимеда по плавучести, которую испытывает грузило, погружающееся в жидкость. Этот метод имеет несколько недостатков, которые становятся очевидными, особенно когда необходимо измерить воду. Для этого метода требуется открытый резервуар с жидкостью, в который погружается грузило, подвешенное на проволоке.

В точке, где проволока проходит через поверхность жидкости в воду, образуется мениск, который в случае воды чрезвычайно трудно воспроизвести и, следовательно, вносит значительный вклад в погрешность измерения.Вдоль провода возникает температурный градиент, который также увеличивает погрешность измерения. Из-за открытой системы содержание газа в воде трудно контролировать, но это приводит к изменению плотности.

Чтобы устранить эти источники неопределенности, было разработано устройство, в котором провод был заменен магнитной муфтой. В этой системе магнитной флотации небольшой магнит установлен на держателе грузила. С помощью этого магнита и с помощью управляемого магнитного поля, создаваемого электромагнитом, грузило удерживается в фиксированном положении.Сила тока, необходимая для этой цели, является мерой плавучести, которую испытывает грузило. Бак для жидкости можно почти закрыть, поскольку жидкость связана с внешним миром только через тонкую трубку, с помощью которой можно регулировать давление. Таким образом, можно проводить измерения также с полностью дегазированной водой.

Благодаря тому, что вышеупомянутые источники погрешности устранены, измерения могут проводиться со стандартным отклонением повторяемости прибл. 2 · 10 –7 .Таким образом, общая погрешность измерения плотности воды достигает значения ниже 1 · 10 –6 .

Измерения, проведенные с помощью этого нового прибора, могут в значительной степени подтвердить значения, полученные от зарубежных коллег. Однако по-прежнему существуют расхождения в диапазоне температур около 4 ° C, что имеет большое значение, особенно в океанографии. Следовательно, все еще существует большая потребность в дальнейших исследованиях в этой области.

Источник: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)


Будущее криля: эксперты рекомендуют новые стратегии управления


Цитата :
Измерение плотности сверхчистой воды (2007, 18 декабря)
получено 5 сентября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2007-12-density-ultra-pure.html

Этот документ защищен авторским правом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *