Средняя плотность воды: Плотность воды, теплопроводность и физические свойства: таблицы свойств воды

Средняя плотность воды: Плотность воды, теплопроводность и физические свойства: таблицы свойств воды

Содержание

Средняя плотность — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Средняя плотность — вода

Cтраница 1

Средняя плотность воды определяется как средняя арифметическая величина между РВ. Для установления плотности воды на забое нагнетательных скважин используется метод, изложенный в гл. При этом забойная температура может быть принята равной температуре закачиваемой воды, а ориентировочное значение забойного давления рассчитывается по формуле (VI.7), в которой используется значение рв.
 [1]

Определение средней плотности воды, заполняющей пористое тело, по кривой ее температурного расширения.
 [2]

V — объем раствора; Гу — радиус шара с объемом V; — р — средняя плотность воды в растворе.
 [3]

В водяных и нагнетательных скважинах забойное давление определяют аналогично пластовому по формуле (1.41), но в действующих скважинах. При этом средняя плотность воды равна средней арифметической величине между плотностями воды на устье и на забое скважины.
 [4]

Уровень питательной воды в ядерных паропроизводящих установках ( ЯППУ) зависит от подвода тепла. При увеличении мощности реактора возрастает интенсивность парообразования, что снижает среднюю плотность воды и повышает ее уровень даже при сохранении баланса между расходами пара и воды. На практике имеет место известный парадокс, когда увеличение расхода не-догретой воды для питания ЯППУ, вместо увеличения уровня ведет к его временному снижению из-за уменьшения интенсивности парообразования.
 [6]

По данным теплового баланса ( см. § 17) количество тепла, отводимого от двигателя водой: QB 60 510 Дж / с; средняя теплоемкость воды ст 4187 Дж / ( кг К), средняя плотность воды р к 1000 кг / м3; напор, создаваемый насосом, принимается рш 120 000 Па; частота вращения насоса пв.
 [7]

По данным теплового баланса ( см. § 17) количество тепла, отводимого от двигателя водой: QB 60 510 Дж / с; средняя теплоемкость воды сш 4187 Дж / ( кг К), средняя плотность воды рщ 1000 кг / м3; напор, создаваемый насосом, принимается рж 120 000 Па; частота вращения насоса в.
 [8]

Эта формула справедлива в случае, когда плотность воды мало изменяется. Однако плотность воды зависит от таких параметров как давление и температура. Для учета этих факторов при расчете средней плотности воды по стволу скважины Ю. П. Гаттенбергером ( 1979 г.) были предложены расчеты, по которым можно найти среднеарифметическую плотность воды в стволе скважины.
 [9]

Изменения всех величин связаны с изменением глубины воды и параметров газа в трубопроводе. При увеличении глубины размеры пятна загрязнения на поверхности воды увеличиваются. Концентрация загрязняющих веществ в нем обратно пропорциональна радиусу. Средняя плотность смеси в пятне в глубоководной части близка к обычной плотности воды и может быть значительно ниже ( 800кг / м3) в относительно мелководной части у турецкого склона. В еще более мелкой части моря могут возникнуть выбросы газа в виде газоводяного фонтана, средняя плотность воды в которых также мала. Профиль глубин вблизи российского берега таков, что выбросы здесь проявляются в виде фонтанов. Участок моря с глубинами, для которых характерны пятна с водой пониженной плотности, здесь невелик.
 [11]

Страницы:  

   1




Плотность морской воды | География путешествий с geomasters.ru

. Плотность любого вещества это величина, измеряемая массой вещества в единице объема. За единицу плотности принимается плотность дистиллированной воды при 4?С и нормальном атмосферном давлении. Плотность морской воды это масса воды (в г), заключенная в 1 см3. Для ее определения сравнивают плотность морской воды при температуре, которую она имела в природе в месте ее нахождения, с плотностью дистиллированной воды при 4?С и нормальном атмосферном давлении. В связи с тем, что отклонения в значениях плотности воды в зависимости от температуры и солености составляют тысячные доли единицы, в целях сокращения введено понятие условной плотности. Для этого у числового значения плотности отбрасывают единицу, а запятую переносят на три цифры вправо. Например, плотность морской воды при температуре 0 оС и солености 35 составляет 1,028126 г/см3. Это значит, что масса 1 м3 такой воды на 28,126 кг больше, чем масса дистиллированной воды того же объема. При этом условная плотность запишется как 28,126. Средняя плотность поверхностных вод Мирового океана (с морями) 1,02474 г/см3. Если рассматривать отдельные океаны, то самую низкую плотность вод имеет Тихий океан (24,27 или 1,02427 г/см3), а самую высокую Атлантический (25,4 или 1,02543 г/см3). Величина плотности зависит от температуры и в меньшей степени от солености, так как соленость изменяется в меньших пределах. На глубинах плотность зависит и от давления. Плотность изменяется на пространствах Мирового океана в соответствии со значениями температур и солености воды. Самая большая закономерность распределения плотности на поверхности океана изменение ее величин от минимальных в экваториальной зоне (1,0210 г/см3) до максимальных в полярных областях (1,0275 г/см3). Изменение плотности океана по горизонтали незначительно. Это связано с тем, что температура и соленость как факторы, меняющие плотность, друг друга компенсируют. Так, на поверхности океанов температура падает от низких широт к высоким, что повышает плотность вод в этом направлении, а соленость, наоборот, убывает от низких к высоким, понижая плотность в этом же направлении. Кроме того, такие относительно малые горизонтальные различия плотности обусловлены существованием мощной горизонтальной циркуляции вод.

Плотность — это… Что такое Плотность?

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

  • Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.
  • Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.
  • Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю[1], или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Виды плотности и единицы измерения

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

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

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

Формула нахождения плотности

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

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

  • При вычисления плотности газов эта формула может быть записана и в виде:
где М — молярная масса газа,  — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).

Плотность тела в точке записывается как тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как

Зависимость плотности от температуры

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность 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 числа.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её 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)[2].
  • Плотность межзвёздной среды приблизительно равна 10−23÷10−21 кг/м³.
  • Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды.
  • Средняя плотность красных гигантов на много порядков меньше, чем у Солнца, из-за того, что их радиус в сотни раз больше.
  • Средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³.
  • Жидкий водород при атмосферном давлении и температуре −253 °C имеет плотность 70 кг/м³.
  • Плотность жидкого гелия при атмосферном давлении равна 130 кг/м³.
  • Плотность пресной воды составляет 1000 кг/м³.
  • Гранит имеет плотность 2600 кг/м³.
  • Плотность железа равна 7874 кг/м³.
  • Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 587 кг/м³).
  • Плотность атомных ядер приблизительно равна 2·1017 кг/м³.
  • Плотность белых карликов составляет 108÷1012 кг/м³.
  • Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017÷1018 кг/м³.
  • Теоретически верхнюю границу представляет планковская плотность (современная физика оценивает её в 5,1·1096 кг/м³, хотя не исключено, что она очень сильно завышена).

Плотности астрономических объектов

Средние плотности планет Солнечной системы и Солнца:

Средняя плотность Солнца и планет (в г/см³)[3][4]

  • 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 от 2×10−34 до 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 108÷1012 кг/м³
  • Плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017÷1018 кг/м³.
  • Средняя (по объёму под горизонтом событий) плотность чёрной дыры
    • у чёрной дыры с массой порядка солнечной превышает ядерную плотность,
    • у сверхмассивной чёрной дыры с массой в 109 солнечных масс (существование таких чёрных дыр подозревается в квазарах) оставляет около 20 кг/м³,
    • у сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики может быть 0,2 кг/м³.

Плотности некоторых газов

Плотность газов и паров (0 °C, 101325 Па), кг/м³
Азот 1,250 Кислород 1,429
Аммиак 0,771 Криптон 3,743
Аргон 1,784 Ксенон 5,851
Водород 0,090 Метан 0,717
Водяной пар (100 °C) 0,598 Неон 0,900
Воздух 1,293 Углекислый газ 1,977
Хлор 3,164 Гелий 0,178
Этилен 1,260

Плотности некоторых жидкостей

Плотность жидкостей, г/см³
Бензин 0,74 Молоко 1,04
Вода (4 °C) 1,00 Ртуть (0 °C) 13,60
Керосин 0,82 Эфир 0,72
Глицерин 1,26 Спирт 0,80
Морская вода 1,03 Скипидар 0,86
Масло оливковое 0,92 Ацетон 0,792
Масло машинное 0,91 Серная кислота 1,84
Нефть 0,81—0,85 Жидкий водород (−253 °C) 0,07

Плотность некоторых пород древесины

Плотность древесины, г/см³
Бальса 0,15 Пихта сибирская 0,39
Секвойя вечнозелёная 0,41 Ель 0,45
Ива 0,46 Ольха 0,49
Осина 0,51 Сосна 0,52
Липа 0,53 Конский каштан 0,56
Каштан съедобный 0,59 Кипарис 0,60
Черёмуха 0,61 Лещина 0,63
Грецкий орех 0,64 Берёза 0,65
Вишня 0,66 Вяз гладкий 0,66
Лиственница 0,66 Клён полевой 0,67
Тиковое дерево 0,67 Бук 0,68
Груша 0,69 Дуб 0,69
Свитения (Махагони) 0,70 Платан 0,70
Жостер (крушина) 0,71 Тис 0,75
Ясень 0,75 Слива 0,80
Сирень 0,80 Боярышник 0,80
Пекан (кария) 0,83 Сандаловое дерево 0,90
Самшит 0,96 Эбеновое дерево 1,08
Квебрахо 1,21 Бакаут 1,28
Пробка 0,48

Измерение плотности

Для измерения плотности используются:

См. также

Примечания

  1. Подразумевается также, что область стягивается к точке, то есть, не только ее объем стремится к нулю (что могло бы быть не только при стягивании области к точке, но, например, к отрезку), но также стремится к нулю и ее диаметр (максимальный линейный размер).
  2. Агекян Т. А. Расширение Вселенной. Модель Вселенной. // Звёзды, галактики, Метагалактика / Под ред. А. Б. Васильева. — 3-е изд. — М.: Наука, 1982. — С. 249. — 416 с.
  3.  (англ.)Planetary Fact Sheet
  4.  (англ.)Sun Fact Sheet

Ссылки

Источники

  • Большая советская энциклопедия
  • Физическая энциклопедия под. ред. А. М. Прохорова. Москва. Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1992 г. Т.3, стр.637.

Истинная и средняя плотность материалов — Материалы и свойства

Автор Admin На чтение 5 мин. Просмотров 456 Опубликовано

Истинная плотность  (прежнее название – удельный вес) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот. Определяют по формуле ? = m / V, где m – масса материала, кг; V – абсолютный объем, занимаемый материалом (без пор и пустот), м3. Истинная плотность жидкостей и материалов, полученных из расплавленных масс (металла, стекла, а также гранита, мрамора и других подобных горных пород), практически соответствует их плотности в естественном состоянии, а пористых материалов – приводится к абсолютно плотному состоянию искусственным путем.

Истинная плотность – свойство, которое контролируются только при геологической разведке с подземными сетями.

Для горных пород, служащих сырьем при производстве облицовочных материалов, не имеет решающего значения при их оценке. Однако этот показатель позволяет косвенно выявить другие свойства камня, например вычислить его пористость.

Плотность различных материалов

Для определения истинной плотности камня его необходимо получить в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор. Простейший способ заключается в измельчении камня до такой степени, пока каждая его частица не будет иметь внутри себя пор. С этой целью вначале отбирают куски горной породы общей массой не менее 1 кг, тщательно очищают их щеткой от пыли и затем измельчают до крупности менее 5 мм, после чего перемешивают и сокращают пробу примерно до 150 г. Полученную пробу вновь измельчают до крупности менее 1,25 мм, перемешивают и сокращают до 30 г. Оставшуюся пробу вновь измельчают в порошок в фарфоровой ступке, насыпают в стаканчик для взвешивания, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры, после чего отвешивают две навески по 10 г каждая. Каждую навеску насыпают в пикнометр (пикнос – плотный, метрео – измеряю, дословно с греческого «измеритель плотности») и заливают дистиллированной водой, заполняя пикнометр не более чем на половину объема. Затем его ставят на песчаную ванну или в водяную баню и кипятят содержимое в течение 15—20 мин для удаления пузырьков воздуха. После этого пикнометр обтирают насухо, охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированной водой и взвешивают на лабораторных весах. Далее прибор освобождают от содержимого, промывают, наполняют до метки дистиллированной водой и вновь взвешивают.

Истинную плотность р, кг/м3, вычисляют по формуле

? = m?В / (m + m1 – m2) · 1000,

где m – навеска порошка, высушенного до постоянной массы, г; m1 – масса пикнометра с дистиллированной водой, г; m2— то же, с навеской и дистиллированной водой после удаления пузырьков воздуха, г; р„ – истинная плотность воды: рв = 1 г/см3.

Средняя плотность ? (прежнее название – объемная масса) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Определяется по формуле ? = m / V1, где m – масса материала, кг; V1 – объем материала в естественном состоянии, м3. Средняя плотность металла и стекла практически равна их истинной плотности, у большинства строительных материалов она, как правило, меньше (из-за наличия пор).

Для каждого материала стандарты устанавливают значение влажности, при котором вычисляют среднюю плотность, необходимую для расчета пористости, теплопроводности и теплоемкости материалов, определения стоимости их перевозок и расчета прочности конструкций с учетом их собственной массы.

Истинная и средняя плотности широко используемых материалов показаны в табл. 1.

Средняя плотность – физическое свойство облицовочного камня, используемое обычно при его общей характеристике. Этим показателем пользуются при вычислении массы изделий из камня по их объему или при определении объема, когда известна масса изделий. Кроме того, используя среднюю плотность, определяют пористость камня и некоторые другие показатели. Особенно важное значение имеет это свойство для горных пород, используемых при производстве стеновых материалов, где значение этого показателя не должно превышать 2100 кг/м3.

Для определения средней плотности берут пять образцов кубической формы с размером ребра 40—50 мм или цилиндры диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц и высушивают до постоянной массы, после чего взвешивают на настольных (гирных) или циферблатных весах. Затем измеряют размеры кубов или цилиндров камня и вычисляют объемы образцов.

Среднюю плотность каждого образца вычисляют по формуле, приведенной в § 2. Средняя плотность горной породы будет средним арифметическим результатом определения этой характеристики для пяти образцов. Значения средней плотности у наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Среднюю плотность сыпучих (рыхлых) материалов (цемента, извести, песка, гравия, щебня) называют насыпной средней плотностью (прежнее название – насыпная объемная масса). В объем сыпучих материалов включают не только объем пор в самом материале, но и пустот между зернами или кусками материала.

Таблица 1. Плотность материалов в воздушно-сухом состоянии

Материалы Значение плотности, кг/м3 Материалы Значение плотности, кг/м3
истинной средней истинной средней
Свинец 11300—11400 11300—11400 Известняк плотный 2400—2600 2100—2400
Медь 8300—8900 8300—8900 Песок кварцевый 2600—2700 ,1400—1900
Сталь 7800—7900 7800—7850 Стекло строительное 3000 2500—3000
Чугун 7800 6900—7400 Цемент 3000—3100 800—1300
Алюминиевые

сплавы

2800 2700—2800 Бетон тяжелый 2600—2900 1800—2500
Раствор строитель

ный

2500—2900 1300—2200
Базальт 3300 2700—3200
Габбро 3200 2800—3200 Гравий 2600—2800 1400—1600
Мрамор 3000 2700—2800 Кирпич глиняный 2500—2800 1600—1900
Гранит 2600—2900 2600—2700 Минеральная вата 2800 75—400
Туф 2200—2800 1000—2200 Сосна 1600 500—600
Ракушечник 2650—2750 1400—2200

Примечание. Для сыпучих (рыхлых) материалов: песка, цемента, гравия приведена насыпная средняя плотность.

Этажерка из жидкостей | Кот Шрёдингера

Каждый более-менее сознательный школьник знает, что плотность — это отношение массы тела к объёму, который это самое тело занимает. Но это всё на страницах учебника, а как почувствовать и увидеть плотность своими глазами? Давайте проведём эксперимент у себя на кухне. Он совсем не сложный и очень красивый. Всё, что нам понадобится для многослойной жидкой инсталляции, найдётся в любом доме — за исключением, может быть, и пищевого красителя, которые тоже, впрочем, легко достать. Несмотря на простоту, опыт требует аккуратности, зато при удачном проведении гарантированно вызывает эстетический восторг даже у самого привередливого перфекциониста.

Этим экспериментом с нами поделился директор «Научного шоу сумасшедшего профессора Николя» Николай Ганайлюк. Разобравшись в азах химии, которую в школе не любил, Николай сумел создать собственное представление и стать «сумасшедшим профессором». Проект существует пять лет, за это время проведено более 4 000 шоу, на которых побывало более чем 15 000 детей. Аниматоры привлекают ребят к красочному представлению, превращая из простых зрителей в участников: помогая проводить опыты, они в буквальном смысле прикасаются к науке.

[Кот Шрёдингера] Как вы придумали «Этажерку из жидкостей»?

[Николай Ганайлюк] Мне с детства нравилось экспериментировать с жидкостями, которые имеют различную плотность и не смешиваются. Правда, я не сразу понял, как нужно их заливать, и изначально получалась каша-малаша. Потом догадался, что делать это нужно аккуратно, лить по стеночке. Вообще, настоящий экспериментатор должен в обязательном порядке попробовать провести опыт по-разному, чтобы получить наилучший результат.

[КШ] Почему остановились именно на таком наборе жидкостей? Можно ли что-то заменить?

[НГ] В первоначальном варианте я дополнительно использовал жидкий мёд и керосин — всего получалось шесть слоев. Но в дальнейшем отказался от этой идеи: жалко мёд на опыт переводить, он ведь вкусный, и не у всех дома найдётся керосин. Так что теперь мы используем жидкое мыло, воду, растительное масло и спирт — четыре жидкости в порядке убывания плотности. Кстати, поскольку вода и спирт бесцветные, их можно подкрасить — будет очень красиво!

[КШ] Почему вообще вы взялись демонстрировать такие эксперименты?

[НГ] Мне очень не хватало опытов в школе, так что я навёрстываю упущенное. На мой взгляд, опыт — это лучшая возможность усвоить полученные знания, узнать что-то новое о мире вокруг. К тому же, если хорошо его провести, ты получишь массу положительных эмоций!

Что понадобится

  • Высокая прозрачная тара. Это может быть, например, обычная стеклянная банка объёмом в один литр.
  • Жидкий пищевой краситель.
  • Растительное масло.
  • Медицинский спирт.
  • Жидкое мыло для рук.
  • Вода комнатной температуры.

 

1. Заливаем жидкое мыло на дно банки. Оно должно лечь толстым равномерным слоем.

 

2. Наливаем сверху воду.

Делать это нужно аккуратно (ёмкость, например, можно слегка наклонить и тонкой струёй лить воду по стенке), чтобы мыло не смешалось с водой, которую, кстати, можно подкрасить пищевым красителем. Если его под рукой оказалось, то можно воспользоваться, скажем, чернилами для принтера: они имеют приблизительно ту же плотность, что и вода, поэтому никак не повлияют на ход эксперимента.

 

3. Добавляем растительное масло

4. Заливаем медицинский спирт.

5. Получился «пирог» из четырёх слоев.

Как это работает

Всё дело в разной плотности взятых нами жидкостей. Измеряется эта физическая величина в кг/м³.  У жидкого мыла плотность в среднем около 1 100 кг/м³,  у воды — 1 000 кг/м³, у растительного масла — 930 кг/м³, а у спирта приблизительно 800 кг/м³.

Жидкость с самой большой плотностью будет и самой тяжёлой, а потому, залитая на дно, вверх не поднимется; самая лёгкая, соответственно, останется плавать на поверхности. Кстати, похожий эксперимент с плотностями можно провести с горячей и холодной водой, предварительно подкрасив их: у горячей воды плотность ниже, поэтому жидкости также лягут двумя слоями.

 

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №12 (14) за декабрь 2015 г.

плотность воды — английский перевод

плотность воды, p пресная вода 1 000

Density of water, fresh water 1,000

Плотность воды составляет 1,4 г см³, pH 10.

The water density is about 1.4 g cm3 and pH about 10.

Плотность чистого льда меньше, чем у морской воды.

Well, the density of pure ice is less than that of sea water.

Похоже, что плотность воды возрастает последние несколько лет.

Looks like the density of the water‘s been increasing over the past few years.

У обоих планет плотность менее чем у воды, как у Сатурна.

Both planets have a density less than that of water, similar to Saturn.

При какой температуре плотность воды максимальна? Не знаю! Ответ 4 С.

I am me, not someone else.

Солёность морской воды составляет около 36,0 , её плотность 1,0235 1,0240 кг м³.

The salinity of sea water is about 3.6 and its density is 1.0235 1.0240 103 kg m3.

Поскольку плотность льда составляет 920 кг м³, а плотность морской воды около 1025 кг м³, около 90 объёма айсберга находится под водой.

Overview Because the density of pure ice is about 920 kg m³, and that of seawater about 1025 kg m³, typically only one tenth of the volume of an iceberg is above water.

Плотность воды находится в функциональной зависимости от температуры, солености и, в меньшей степени, давления.

Density of the water is a function of temperature, salinity and, to a lesser extent, pressure.

Плотность тела выше плотности воды, по меньшей мере 95 процентов будет погружено естественным путём.

The body is denser than water. 95 percent of it would be, at least, submerged naturally.

плотность,

State of surface, etc.

Плотность

Protective shoes (or protective boots)

Плотность

Substance Density Remarks Results

Плотность

Population density

Плотность ( )

Density

Плотность

Density

Плотность

Density of population

плотность

Density

плотность,

Density General speed

плотность,

Density

плотность,

Firmness,

Плотность

density

Плотность

Density

плотность

density

Плотность

Tightness

Плотность

Crunchiness

Плотность

tonne

Плотность

Maximum value

Плотность Сатурна составляет всего 70 процентов плотности воды, и следовательно он плавал бы, если бы вы обнаружили достаточно большое количество воды.

Saturn’s density is only seventy percent of that of water, and therefore would float if you found a large enough amount of water.

Используя это оборудование, Кавендиш установил, что средняя плотность Земли в 5,48 раза больше плотности воды.

Cavendish found that the Earth’s average density is 5.48 times greater than that of water.

Плотность морской воды находится в функциональной зависимости от температуры, солености и, в меньшей степени, давления.

Density of seawater is a function of temperature, salinity and, to a lesser extent, pressure.

Высокая плотность популяции скота ведет к чрезмерной концентрации органических удобрений, что повышает опасность загрязнения воды.

High livestock population densities are associated with excessive concentrations of manure leading to an increased risk of water pollution.

Высокая плотность популяции скота ведет к чрезмерной концентрации органических удобрений, что повышает опасность загрязнения воды.

High livestock population densities are associated with excessive concentrations of manure leading to an increased risk of water pollution.

Масса (г) делящегося материала, смешанного с веществами, у которых средняя плотность водорода выше плотности воды

Fissile material mass (g) mixed with substances having an average hydrogen density greater than water

Плотность льда примерно на 9 ниже, чем воды. Потому то он и плавает на поверхности.

So ice is about 9 less dense than water, which means it floats on the top.

Истинная относительная плотность и видимая относительная плотность

True relative density and apparent relative density

Плотность означает плотность, указываемую в кг м3.

Possibility of cargo heating means a cargo heating installation in the cargo tanks using a heat insulator.

В части 3 немецкого издания термин Dichte неправильно используется для описания относительной плотности ( relative Dichte ) (например плотность воды составляет 1000 кг м³, а относительная плотность 1,0).

In the German edition of Part 3 the term Dichte is used wrongly to describe the relative density ( relative Dichte ) (for example the density of water is 1000 kg m³ and the relative density is 1,0).

Ввиду того, что солёность влияет на плотность воды, галоклин может играть роль в её вертикальной (расслоении).

Because salinity (in concert with temperature) affects the density of seawater, it can play a role in its vertical stratification.

Плотность мощности

Power density

Плотность населения

Population concentration

Плотность 2,72.

The specific gravity is 2.65 2.85.

Плотность 2,15.

In 1926, W.A.K.

Плотность заселения

Density

A) Плотность.

A Density

Найдена исключительно рыхлая планета — Газета.Ru

Вокруг тусклой звезды в созвездии Центавра крутится удивительная планета: будучи в 1,5 раза больше Юпитера, она вдвое легче его. Астрономы уверены, в планете есть внутренний источник энергии, который позволяет ей так распухать. Но, что это за источник, пока остаётся загадкой.

В старых популярных книжках по астрономии часто рисовали, как Сатурн плавает в огромном океане воды, опираясь о него своими кольцами. Дело в том, что средняя плотность планеты — около 0,69 г/см3, что меньше плотности воды. Вообще говоря, не утонул бы Сатурн даже в спирте или бензине, хотя и пошёл бы на дно, положи его в чистый гексан, пентан или бутан (более лёгкие углеводороды при комнатной температуре уже являются газами). 0,7 г/см3 — это стандартная плотность сухих берёзовых дров.

Однако Сатурн — рекордсмен лишь в Солнечной системе; за её пределами есть и менее плотные образования. Пару лет назад учёные нашли внесолнечную планету TrES-4, средняя плотность которой чуть больше 0,2 г/см3. Это необычное небесное тело, обращающееся вокруг звёздочки звёздной величины 11,5 в созвездии Геркулеса, почти в два раза больше Юпитера своими размерами, но притом меньше его по массе. Планету за её удивительно рыхлые параметры даже обозвали «Пушок», и астрономам пришлось изрядно почесать затылки, чтобы объяснить происхождение и физические характеристики этого тела.

Теперь «Пушку» нашли почти что брата-близнеца — планету WASP-15b.

Это небесное тело кружится вокруг звезды 11-й звёздной величины в созвездии Центавра, примерно в 1000 световых лет от нас. У неё примерно та же предельно низкая плотность, и она так же близка к своей звезде, которая тоже не сильно отличается от «звезды-хозяйки» TrES-4. Однако WASP-15b заслуживает ещё более нежного названия «Пушочек» — она почти вдвое легче «Пушка». И объяснить её удивительные параметры учёные пока не в состоянии.

И WASP-15b, и TrES-4 были открыты транзитным методом — по наблюдению крохотных изменений блеска звезды при прохождении планеты по диску светила. Только таким образом можно достоверно определить размеры небесного тела. При том можно оценить и его прозрачность, если измерять не только амплитуду «моргания», но и тщательно проследить за характером изменением блеска при вхождении планеты на диск звезды. Большинство планет не прозрачны, так что параметры, которые определяются по амплитуде, — не нижние границы, а реальные оценки размера этих небесных тел. Ровно так были определены и параметры WASP-15b и TrES-4.

Одного размера, разумеется, для определения плотности мало — нужна ещё и масса. Её определяют по колебаниям скорости звезды, которая на деле тоже крутится вокруг планеты (вернее, они обе крутятся вокруг общего центра масс). Правда, измерить мы можем только скорость вдоль луча зрения (по эффекту Доплера), а амплитуда колебаний такой так называемой лучевой скорости даёт лишь нижнюю оценку на массу. Но здесь на помощь снова приходит метод транзитов: ведь если планета затмевает звезду, значит, плоскость её орбиты почти точно совпадает с лучом зрения. Отсюда можно вычислить и массу.

Для WASP-15b получились значения массы 0,54 (+/– 0,05) масс Юпитера и радиус 1,43 (+/– 0,08) радиусов крупнейшей планеты Солнечной системы (первоначальная, сразу после открытия, оценка радиуса была на 30% меньше). Иными словами, «Пушочек» почти в полтора раза больше нашего гиганта, но притом в два раза его легче. Работа учёных из группы WASP под руководством Ричарда Уэста из британского Лестерского университета находится на рецензии в Astronomical Journal, но уже сейчас доступна на сайте электронных препринтов Корнельского университета.

Впору говорить о рождении целого класса новых «пушистых» планет.

И, как они образуются, какова их структура, никто пока не знает — они слишком велики. Не спасает даже гигантская средняя температура. Из-за того что и TrES-4, и WASP-15b крутятся всего в 7 миллионах километров от своих звёзд (полный оборот вокруг звезды они совершают за 3–4 земных дня), а сами звёзды чуть горячее и массивнее Солнца (спектральный класс F), равновесная температура поверхности планет составляет 1200–1300 градусов по Цельсию.

Однако, как показывают модели, этого не достаточно, чтобы привести к наблюдаемому распуханию. Нужен ещё какой-то источник энергии.

Учёные полагают, что таким источником может быть приливное взаимодействие между планетой и звездой — грубо говоря, трение одних слоёв планеты о приливные волны, возникающие в других слоях. На расстоянии от своей звезды в 20 раз меньшем, чем Земля от Солнца и при радиусе в 15 раз большем, чем земной, приливное взаимодействие должно быть сильнее примерно в 100 тысяч раз.

Возможно, этого и хватило бы, если бы не одно «но»: приливное трение должно было уже сто лет как синхронизовать обращение планеты вокруг светила и её вращение вокруг своей оси, зафиксировав какие-то стационарные течения газов в атмосфере планеты. Пока никто не знает, каким образом стационарные течения могут высвобождать необходимое количество тепла. Но астрономы наверняка что-нибудь придумают.

Среднее значение выходной плотности

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Кевин Бек

Плотность в физике — это мера количества чего-то, что существует в данном физическом пространстве (объеме). В большинстве случаев «плотность» условно понимается как «массовая плотность», но как понятие она просто описывает, насколько что-то переполнено.

Плотность населения Гонконга, например, чрезвычайно высока, в то время как плотность населения Сибири крайне низка.Но в каждом случае «люди» являются предметом анализа.

Для веществ, состоящих из одного элемента в некотором количестве (например, грамм чистого золота или серебра) или гомогенной смеси элементов (например, литр дистиллированной воды, которая включает водород и кислород в известном фиксированном соотношении ), можно предположить, что значимых изменений плотности внутри образца нет.

Это означает, что если плотность однородного объекта массой 60 кг перед вами составляет 12 кг / л, любая выбранная небольшая часть объекта должна иметь это значение плотности.

Определение плотности

Плотность обозначается греческой буквой ро (ρ) и представляет собой массу м , деленную на объем V . Единицы СИ — кг / м 3 , но г / мл или г / см3 (1 мл = 1 см3) являются более распространенными единицами в лабораторных условиях. Эти единицы фактически были выбраны для определения плотности воды как 1,0 при комнатной температуре.

  • Плотность бытовых материалов: Золото, как и следовало ожидать, имеет очень высокую плотность (19.3 г / см). Хлорид натрия (поваренная соль) составляет 2,16 г / куб.

Примеры средней плотности

В зависимости от типа вещества или присутствующих веществ существует ряд способов решения проблемы плотности смеси.

Самый простой — это когда вам дают набор из N объектов и просят определить среднюю плотность объектов в наборе. Такой пример может возникнуть в ситуациях, когда элементы в наборе относятся к одному и тому же базовому «типу» (например,g., люди в Англии, деревья в определенном лесу в Монтане, книги в городской библиотеке в Теннесси), но могут очень сильно по рассматриваемым характеристикам (например, вес, возраст, количество страниц).

ПРИМЕР: Вам даны три блока неизвестного состава, которые имеют следующие массы и объемы:

  • Камень A: 2250 г, 0,75 л
  • Камень B: 900 г, 0,50 л
  • Камень C : 1850 г, 0,50 л

a) Рассчитайте среднее значение плотности горных пород в наборе.

Это делается путем вычисления индивидуальных плотностей каждой породы, сложения их вместе и деления на общее количество камней в наборе:

\ frac {(2,250 / 0,75) + (900 / 0,50) + ( 1,650 / 0,60)} {3} = \ frac {(3,000 + 1,800 + 3,700)} {3} = 2833 \ text {g / L}

б) Вычислить среднюю плотность набора горных пород в целом .

В этом случае вы просто разделите общую массу на общий объем:

\ frac {(2,250 + 900 + 1,850)} {(0.75 +0,50 + 0,50)} = \ frac {5,000} {1,75} = 2857 \ frac {g / cc}

Цифры различаются, потому что породы неодинаково влияют на эти вычисления.

Формула средней плотности: смесь веществ

ПРИМЕР: Вам дали 5-литровый (5000 куб. См или мл) кусок материала с другой планеты и сказали, что он состоит из трех сплавленных частей следующих элементов в указанных пропорциях по объему:

  • Толстий (ρ = 15 г / мл): 15%
  • Ватерий (ρ = 1 г / мл): 60%
  • Тинний (ρ = 0.5 г / мл): 25%

Какова плотность куска в целом?

Здесь вы сначала преобразуете проценты в десятичные числа и умножаете их на отдельные плотности, чтобы получить среднюю плотность смеси:

(0,15) (15) + (0,60) (1,0) + (0,25) (0,50) = 2,975 \ text {g / cc}

Химическая лаборатория первокурсников Университета Массачусетса Лоуэлла


Эксперимент

4

Плотность
Определения

Обзор

    Этот эксперимент состоит из трех частей: измерение плотности
    неправильной формы твердое тело , измеряющее плотность
    неизвестный образец жидкости и выполнение нескольких измерений
    плотность воды .

    Этот эксперимент также дает вам возможность попрактиковаться в работе с
    значащие цифры в измерениях. Чтобы определить
    плотность материала, необходимо определить массу и объем
    образца материала. В лаборатории намного проще
    точно определить массу объекта (используя весы), чем это
    заключается в определении объема объекта.Это приводит к осторожному
    учет значащих цифр при расчете плотности
    объект (масса, разделенная на объем).

Вычисления:

    Так как вы производите несколько определений плотности каждого
    выборки, можно вычислить среднее значение для каждого из
    плотности, среднее отклонение и отклонение в процентах.Для обзора
    расчет среднего и процентного отклонения см. в файле справки
    для эксперимента 1 (или нажмите
    здесь, чтобы
    перейдите к этому файлу).

    Страница отчета 13

    Для Части C (Плотность дистиллированной воды) обратите внимание, что масса и
    показания объема должны быть кумулятивными после каждого дополнительного количества
    воду отбирают из бюретки и взвешивают.Например, строка 3b
    должен представлять общую массу и общий объем после
    из бюретки извлекается второй образец (а не только увеличенный
    масса и увеличенный объем с момента изъятия первого образца).
    Поскольку мы знаем, что плотность воды составляет около 1 г / мл, мы должны увидеть
    примерно линейная зависимость между массами и объемами.

    Плотность твердого тела: Стр. 13, Часть II A

    Предположим, что для твердого образца были записаны следующие данные
    (см. Стр. 13 Часть A):

Опытная 1

Опытная 2

Пробная 3

Стакан пустой для массы

7.32 г

7,44 г

7,21 г

Стакан для массы + твердый

18,52 г

18,55 г

18.46 г

Объем воды в цилиндре

25,2 мл

24,1 мл

27,3 мл

Объем вода + твердое вещество

30.7 мл

29,2 мл

32,7 мл

    1. Объем твердой пробы — расчет Опыт 1

    Твердое вещество привело к повышению уровня воды в Испытании 1 с 25,2 до
    30.7 мл. Поскольку твердое вещество не реагировало и не растворялось в
    вода, объем твердого вещества в мл представлен только
    изменение уровня воды. Рассчитайте объем твердого тела, затем
    кликните сюда
    чтобы проверить свой ответ.

    2. Масса твердого образца — расчет Опыт 1

    Масса твердого образца — это просто разница между
    масса пустого стакана и масса стакана с
    твердый.Исходя из данных в таблице выше, рассчитайте массу
    твердый образец для Испытания 1, а затем щелкните
    здесь, чтобы
    Проверьте свой ответ.

    3. Плотность твердого образца — испытание для расчета 1

    Плотность образца представляет собой массу разделенного образца.
    по объему образца. Для твердого образца в Испытании 1
    рассчитайте плотность, затем нажмите
    здесь, чтобы
    Проверьте свой ответ.Обратите особое внимание на значащие цифры!

    4. Средняя плотность твердого образца

    Помните, что вы должны усреднить плотности, определенные во всех
    три испытания (а не только два).

    Для данных в таблице выше три индивидуальных плотности
    как рассчитано на основе данных в таблице (так же, как
    проиллюстрированы выше для Испытания 1) следующие

Опытная 1

Опытная 2

Пробная 3

Плотность

2.0 г / мл

2,2 г / мл

2,1 г / мл

    Средняя (средняя) плотность — это сумма трех плотностей.
    деленное на количество испытаний (три).Рассчитать среднее
    плотность, затем щелкните
    здесь, чтобы
    Проверьте свой ответ.

    5. Отклонения плотности

    Не забудьте рассчитать отклонения для всех трех испытаний.

    Для обзора расчетов отклонений см. Эксперимент 1 (или
    кликните сюда).

Отклонение

Опытная 1

(2.0 — 2,1) = -0,1 г / мл

Опытная 2

(2,1 — 2,1) = 0,0 г / мл

Пробная 3

(2,2 — 2,1) = 0,1 г / мл

    6.Среднее отклонение плотности твердого

    Не забудьте рассчитать среднее значение по всем трем испытаниям.

    Обзор расчетов среднего отклонения см. В эксперименте 1.
    (или щелкните
    здесь).

    7.Отклонение плотности твердого тела в процентах

    Обзор расчетов отклонения в процентах см. В эксперименте 1.
    (или щелкните
    здесь).

    Плотность жидкости неизвестна: страница 15, раздел IIB

    Помните, что все вычисления должны быть для всех трех
    испытания (а не только испытания 1 и 2).

    Предположим, что следующие данные были записаны для плотности
    жидкость неизвестна (см. стр. 14, часть IB):

Опытная 1

Опытная 2

Пробная 3

Стакан для массы + жидкость

31.42 г

33,69 г

34,54 г

Объем жидкости

21,6 мл

23,6 мл

23.7 мл

Стакан пустой

7,25 г

7,49 г

7,92 г

    1.Объем жидкой пробы для исследования 1

    Здесь нет никаких вычислений. Вы измерили объем
    непосредственно с градуированным цилиндром. Том для Испытания 1 (см.
    таблицу выше) составляет 21,6 мл.

    2. Масса жидкой пробы для испытания 1

    Это просто разница в массе пустого стакана и
    стакан с жидкостью! Для Испытания 1 в таблице выше
    рассчитайте массу жидкой пробы, затем нажмите
    здесь, чтобы
    проверьте свой результат.

    3. Плотность жидкой пробы для испытания 1

    Плотность жидкого образца — это масса разделенного образца.
    по его объему. Так как масса известна до 4 значащих цифр, но
    объем известен только 3 значащим цифрам, расчетный
    Плотность следует выражать только тремя значащими цифрами. Для
    масса и объем для испытания 1, рассчитайте плотность жидкости
    образец, затем щелкните
    здесь, чтобы
    Проверьте свой ответ.

    4. Средняя плотность жидкого образца

    Помните, что следует использовать все три испытания (а не только
    Испытания 1 и 2).

    Плотность для трех испытаний (рассчитана, как показано для
    1 выше), а средняя плотность — ниже:

Опытная 1

Опытная 2

Пробная 3

Плотность

1.12 г / мл

1,11 г / мл

1,12 г / мл

Опытная 1

Опытная 2

Пробная 3

Отклонение

0.00 г / мл

-0,01 г / мл

0,00 г / мл

    6. Среднее отклонение плотности жидкости

    Опять же, обязательно используйте все три попытки и помните, что
    при расчете среднего отклонения это абсолютное отклонение
    значение
    отклонений, которые следует использовать.

    Обратите внимание, что поскольку наши три плотности действительно совпадают с каждым
    в других случаях среднее отклонение фактически равно 0.00
    г / мл (при учете значащих цифр).

    7. Отклонение в процентах плотности жидкости

    Плотность дистиллированной воды: стр. 15, часть IIC

    1.Скорректированные масса и объем после каждого добавления воды

    Нам все равно, какой весит стакан, который вы использовали, и мы
    неважно, до какого уровня вы наполнили бюретку перед тем, как начать
    взятие проб воды: нам просто нужна масса каждой воды
    образец и его объем. Помните, что мы для каждого набора данных, которые вы
    записано в Части C на странице 13, нам нужна общая совокупная масса и
    объем после каждого добавления воды (а не только приращение количества
    с предыдущей редакции.Для расчета массы после каждого
    Кроме того, вычтите массу пустого стакана из текущего
    масса (при текущем количестве воды). Для расчета объема
    после каждого добавления вычитайте начальное показание бюретки
    до того, как будет слита вода из текущего показания бюретки в течение
    конкретный образец.

    2. График

    Обязательно следуйте инструкциям по построению графиков.
    в Приложении в конце руководства к лабораторной работе для построения графика.Графики имеют большое значение в лаборатории, и вы получите серьезные штрафы, если
    вы не следуете предоставленным инструкциям. Также есть образец
    График этого эксперимента размещен в лаборатории.

Плотность воды в г / мл — точное значение

Плотность воды в г / мл равно 0.9998395 при 4,0 ° C (39,2 ° F). Это равно округленному значению 1 грамм на миллилитр (г / мл) или 1 грамм на кубический сантиметр (г / см 3 ).

Что такое плотность?

Это количество вещества в единице объема. Это отношение массы к объему вещества. Если взять равные объемы дерева и железа. мы обнаружим, что железо тяжелее дерева. Это связано с большим количеством вещества в железе, чем в дереве.
Формула плотности (ρ) = масса (м) вещества ÷ объем (v) вещества

Плотность воды в г / мл

Плотность воды (ρ вода ) составляет около 1 г / мл, но это значение изменяется в зависимости от температуры или наличия примесей в воде.
Обычными единицами ρводы являются грамм на миллилитр (1 г / мл), грамм на кубический сантиметр (г / см3) и фунты на кубический фут (фунт / фут 3 ). Плотность пресной воды на Земле при 4 ° C обычно принимается равной 1000 кг / м 3 .

Удельный вес воды

Удельный вес воды относится к весу единицы объема материала. Его символ — γ.
Удельный вес воды на Земле при 4 ° C = 9,807 кН / м³ = 62,43 фунт-сила / фут³.

Расчет удельного веса воды

Плотность воды в г / мл = 1 г / мл
ρ вода при 4 ° C (1 атм) составляет 1000 кг / м 3
плотность (г) = 9 .807 м / с 2 .
Вес (Вт) = масса (м) x плотность (г)
W = mxg
Удельный вес (γ) = (ρ x объем xg) / объем
γ вода = ρ вода xg = 1000 кг / м 3 x 9,807 м / с 2 = 9,807 кН / м 3 (1 Н = кг · м / с 2 )

Плотность воды в г / мл — пример задачи

Масса (м ) 8 литров воды составляет 8 кг. Его ρ воды будет:
Объем = 8 литров = 8 x 10 -3 м 3
м = 8 кг.
ρ вода = масса / объем.
Плотность воды (г / мл) = 8 кг / (8 x10 -3 м 3 )
= 1 г / мл

Почему лед плавает на воде?

Менее плотное вещество плавает на плотной жидкости.
Поскольку ρ воды льда меньше, чем ρ воды воды, следовательно, лед плавает по воде.
Обычно, когда твердая масса вещества помещается в жидкость того же вещества, она тонет. Атомы или молекулы твердых тел расположены ближе друг к другу, чем атомы или молекулы жидкости.Следовательно, ρ твердый > ρ жидкий > ρ газ
Из этого правила есть некоторые исключения. Некоторые материалы, такие как кремний, германий, висмут и вода, менее плотны в твердой форме, чем в жидкой форме.
Однако такое исключительное поведение никогда не наблюдается в природе ни для одного из этих материалов, кроме воды, потому что точки плавления очень высоки, за исключением воды.

Чтобы понять концепцию льда, плавающего на воде, нам нужно понять структуру воды.
Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Из-за такой молекулярной структуры вода при охлаждении ведет себя ненормально.
При охлаждении продолжает сжиматься и уменьшаться в объеме до 4 ° C.
При превышении этой температуры его объем увеличивается и становится больше первоначального.
Следовательно, его ρ воды уменьшается и становится больше первоначального объема.
Это делает лед легче воды, что позволяет ему плавать.
Лед на 8,3% менее плотный, чем вода.

Значение плотности Каталожный номер
Лед ρ находится в диапазоне 0,9167-0,9168 г / см 3 при 0 ° C и стандартном атмосферном давлении 101325 Па «Определение ICE». www.merriam-webster.com . Проверено 19 июня 2018 года. Удельный вес воды

Удельный вес (G) вещества — это его плотность, деленная на ρ воды.
Плотность воды равна единице. Это соотношение материала ρ и воды при 4 ° C (где он является наиболее плотным и принимается равным 999,974 кг м -3 ).
Нет единиц измерения удельного веса. Это соотношение.
Для чего-то, что плавает, удельный вес показывает, какая часть этого объекта будет находиться под водой во время плавания.
Например, рассмотрим деревянный куб, плавающий на воде, с удельным весом 0.2.
Значение удельного веса 0,2 означает, что 20% деревянного куба будет погружено в воду.

Что такое пресная вода?

Пресноводный (или пресноводный ) — это любая природная вода, безопасная для питья.
Он содержит растворенные соли с концентрацией менее 500 частей на миллион (ppm) растворенных солей. Лишь три процента воды на Земле — пресноводные. Пресноводные среды обитания составляют менее 1% общей площади земной поверхности.
Рекомендуемая базовая потребность в пресной воде для нужд человека (на человека) составляет 5 литров в день.

Свойства пресной воды

  • Природная вода, безопасная для питья.
  • Содержит низкие концентрации растворенных солей и других растворенных твердых веществ.
  • Естественная морская вода и солоноватая вода не являются пресными.
  • Богатые минералами воды, такие как чалибовые источники, относятся к категории пресных вод.
  • Воды ледниковых щитов, ледяных шапок, ледников, айсбергов, болот, прудов, озер, рек, ручьев также относятся к категории пресных вод.
  • Его можно пополнить только в процессе круговорота воды, когда вода из морей, озер, лесов, суши, рек и водохранилищ испаряется, образует облака и возвращается в виде осадков.

Типы пресной воды

Пресную воду можно в общих чертах разделить на два типа, а именно:

  • Стоячая вода (неподвижная вода. Некоторые из ее источников — озера, болота и т. постоянно движется (например, реки и ручьи)

Плотность воды в г / мл (влияние температуры)

Температура воды может влиять на ρ воды .
Даже умеренные колебания температуры влияют на вес воды.
Когда мы нагреваем воду, мы увеличиваем энергию молекул воды.
В результате молекулы воды возбуждаются и становятся более удаленными друг от друга.
Следовательно, каждой молекуле требуется больше места.
Это приводит к уменьшению ρ воды
Следовательно, плотность холодной воды больше, чем плотность горячей воды.

Сколько весит галлон воды при максимальной плотности?

Вода имеет максимальную плотность 39.2ºF или 4ºC.
При этой температуре галлон воды весит около 8,345 фунта.
Если мы повернем нагреватель до 200ºF, галлон воды будет весить около 8,04 фунта.
При комнатной температуре (70 ° F или 21 ° C) галлон воды в США весит 8,33 фунта (3,78 кг).

Факторы, влияющие на плотность воды

  • Температура воды
  • Чистота воды

Сводка

  • Точное значение плотности воды в г / мл составляет 0,9998395 г / мл при 4.0 ° С.
  • Вода имеет максимальную плотность при температуре 39,2 ° F или 4 ° C.
  • Плотность холодной воды больше, чем плотность горячей воды.
  • Пресная вода содержит растворенные соли с концентрацией менее 500 частей на миллион (ppm) растворенных солей.

Ссылки по теме

Сколько весит галлон воды?

Сколько бутылок с водой равно галлону

Масса в зависимости от веса | Простое объяснение

Водородная связь | Определение и простое объяснение

Атмосферное давление | Паскаль и Ньютон

Часто задаваемые вопросы

Какова плотность морской воды?

Морская вода — это соленая вода с повышенным содержанием растворенных солей.Его ρ составляет 1,0240 г / см 3 при 20 ° C и 1,0273 г / см 3 при 0 ° C при постоянной солености.

Почему максимальная плотность воды составляет 4 ° C?

При охлаждении вода продолжает сжиматься и уменьшаться в объеме до 4 ° C.
При превышении этой температуры его объем увеличивается и становится больше первоначального.
Следовательно, его ρ воды уменьшается и становится больше первоначального объема.
Это делает лед легче воды, что позволяет ему плавать.

Сколько чашек в галлоне?

Расчет плотности

К концу этого урока вы сможете:

  • вычислить единственную переменную (плотность, массу или объем) из уравнения плотности
  • вычисляет удельный вес объекта, а
  • определяет, будет ли объект плавать или тонуть, учитывая его плотность и плотность окружающей среды.

Введение в плотность

Плотность — это масса объекта, деленная на его объем.

Плотность часто выражается в граммах на кубический сантиметр (г / см 3 ). Помните, что граммы — это масса, а кубические сантиметры — это объем (такой же объем, как 1 миллилитр).

Ящик с большим количеством частиц будет более плотным, чем такой же ящик с меньшим количеством частиц.

Плотность — фундаментальное понятие в науке; вы увидите это во время учебы. Он довольно часто используется при идентификации горных пород и минералов, поскольку плотность веществ редко меняется значительно.Например, золото всегда будет иметь плотность 19,3 г / см 3 ; если минерал имеет другую плотность, это не золото.

Вероятно, вы интуитивно чувствуете плотность часто используемых материалов. Например, у губок низкая плотность; они имеют низкую массу на единицу объема. Вы не удивитесь, когда большую губку легко поднять. Напротив, железо плотное. Если вы возьмете железную сковороду, она будет тяжелой.

Студенты и даже учителя часто путают массу и плотность.Слова «тяжелый» и «легкий» сами по себе относятся к массе, а не к плотности. Очень большая губка может весить много (иметь большую массу), но ее плотность низкая, потому что она все еще весит очень мало на единицу объема . Что касается плотности, вам также необходимо учитывать размер или объем объекта.

Как определить плотность?

Бетонный куб будет весить больше, чем куб воздуха того же размера, потому что он более плотный.

Плотность не измеряется напрямую. Обычно, если вы хотите узнать плотность чего-либо, вы его взвешиваете, а затем измеряете объем.Вы собираете валун и приносите его в лабораторию, где вы его взвешиваете и обнаруживаете, что его масса составляет 1000 г. Затем вы определяете объем 400 см 3 . Какова плотность вашего валуна?
Плотность — это масса, разделенная на объем,

В данном случае масса 1000 г, а объем 400 см 3 , поэтому вы разделите 1000 г на 400 см 3 , чтобы получить 2,5 г / см 3 .

Еще одна сложность, связанная с плотностью, заключается в том, что вы не можете добавлять плотности.Если у меня есть порода, состоящая из двух минералов, один с плотностью 2,8 г / см 3 , а другой с плотностью 3,5 г / см 3 , порода будет иметь плотность между 3,5 и 2,8 г / см 3 , а не 6,3 г / см 3 . Это потому, что и будут добавлены масса и объем двух минералов, и поэтому, когда они разделены для получения плотности, результат будет между двумя.

Типичная плотность газов составляет порядка тысячных граммов на кубический сантиметр.Жидкости часто имеют плотность около 1,0 г / см 3 , и действительно, пресная вода имеет плотность 1,0 г / см 3 . Породы часто имеют плотность около 3 г / см 3 , а металлы часто имеют плотность выше 6 или 7 г / см 3 .

Как рассчитать удельный вес?

Чтобы рассчитать удельный вес (SG) объекта, вы сравниваете плотность объекта с плотностью воды:

Потому что плотность воды в г / см 3 равна 1.0 удельная плотность объекта будет почти такой же, как его плотность в г / см 3 . Однако удельный вес — это безразмерное число, и оно одинаково в метрической системе или любой другой системе измерения. Это очень полезно при сравнении плотности двух объектов. Поскольку удельный вес является безразмерным, не имеет значения, была ли измерена плотность в г / см 3 или в каких-либо других единицах (например, фунт / фут 3 ).

У вас есть образец базальта плотностью 210 фунтов / фут 3 .Плотность воды 62,4 фунта / фут 3 . Каков удельный вес базальта?
Удельный вес — это плотность вещества, деленная на плотность воды, поэтому

Таким образом, мы разделим базальт (210 фунтов / фут 3 ) на плотность воды (62,4 фунта / фут 3 ) и получим S.G. = 3,37 .

Зачем нужно рассчитывать плотность или удельный вес?

Плотность имеет решающее значение для многих применений. Одним из наиболее важных является то, что плотность вещества будет определять, будет ли оно плавать на другом.Менее плотные вещества будут плавать (или подниматься) на более плотные вещества. Вот несколько примеров того, как это объясняет повседневные явления:

  • Вы задавались вопросом, почему поднимаются воздушные шары? Когда воздух нагревается, он становится менее плотным, пока общая плотность шара не станет меньше плотности атмосферы; Воздушный шар буквально парит в более плотном и холодном воздухе.
  • Вы когда-нибудь замечали, что в озере или океане вода теплее на поверхности и холоднее на дне? Это связано с тем, что более теплая вода немного менее плотная и, как следствие, плавает на более плотной и холодной воде
  • Вы знаете, почему извергаются вулканы? Эта огромная лодка много весит, но ее плотность должна быть меньше единицы.0 г / см 3 , потому что плавает.

    Основная причина того, что магма поднимается на поверхность для извержения вулканов, заключается в том, что она менее плотная, чем окружающие ее породы.

Корабль, плывущий по воде, является прекрасной иллюстрацией разницы между массой и плотностью. Корабль должен иметь плотность менее 1,0 г / см 3 (плотность воды), иначе оно затонет. Корабли имеют большую массу, потому что они сделаны из стали, но из-за большого объема их плотность меньше единицы.0 г / см 3 . Если к ним добавить достаточно массы, чтобы их плотность превысила 1,0 г / см 3 , они утонут.

Чтобы попробовать несколько практических задач, перейдите на страницу с образцом проблемы!

Где плотность используется в науках о Земле?

Галенит, свинцовая руда, является одним из самых плотных обычных минералов.

с http://mineral.galleries.com/.

  • Isostasy — определение того, насколько высоко континенты будут располагаться на мантии
  • Тектоника плит — механизмы, приводящие в движение тектонику плит
  • Минералы — определение названия минерала по его плотности
  • Скалы — определение названия и состава породы по ее плотности
  • Гипсометрическая кривая — исследование причин изменения высоты над Землей
  • Океанография — некоторые океанические течения и циркуляция океана контролируются плотностью

Следующие шаги

Готова к ПРАКТИКЕ!

Если вы думаете, что разбираетесь во всех перечисленных выше вещах, нажмите на эту панель, чтобы попробовать несколько практических задач с отработанными ответами!
Или, если вы хотите еще больше практики, перейдите по ссылкам ниже

Дополнительная справка по плотности

Электронная лаборатория Edinformatics по массе, объему и плотности создана NYU.Это позволяет вам просматривать изображения измерений и вводить данные.

Hyperphysics, в штате Джорджия есть страница о плотности и преобразователе плотности . Сюда входит несколько связанных страниц, включая инструкции по измерению плотности с использованием принципа Архимеда.

На странице Википедии, посвященной удельному весу, объясняется, что такое удельный вес и как он используется, и даже обсуждается его использование в геонауках и минералогии. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.

На странице Википедии «Плотность» дается общее обсуждение плотности, ее истории, расчета и единиц измерения. Однако содержание статей Википедии может измениться, поэтому вы можете быть осторожны.


Эта страница была написана и скомпилирована доктором Эриком М. Бэром, геологическая программа, Highline Community College, и доктором Дженнифер М. Веннер, геологический факультет, Университет Висконсина Ошкош

Средняя плотность белка функция, зависящая от молекулярной массы

Protein Sci.2004 Oct; 13 (10): 2825–2828.

Ханнес Фишер

1 Институт физики и

Игорь Поликарпов

2 Институт физики Сан-Карлоса, Университет Сан-Паулу (USP), Сан-Паулу-СП, Бразилия

Альдо Ф.

1 Институт физики и

1 Институт физики и

2 Институт физики Сан-Карлоса, Университет Сан-Паулу (USP), Сан-Паулу-СП, Бразилия

Запросы на перепечатку: Aldo F .Craievich, Instituto de Física, Universidade de São Paulo, Rua do Matao Travessa R, 187 CEP 05508-900, São Paulo-SP, Brazil; электронная почта: [email protected]; факс: + 55-11-30

9.

Поступило 11 февраля 2004 г .; Пересмотрено 16 июня 2004 г .; Принято 20 июня 2004 г.

Copyright © Copyright 2004 The Protein Society Эта статья цитируется в других статьях PMC.

Abstract

Массовая плотность белков является важной основной биофизической величиной. Это также полезный входной параметр, например, для определения трехмерной структуры с помощью кристаллографии белка и исследования олигомеров белка в растворе с помощью аналитического ультрацентрифугирования.Мы провели критический анализ опубликованных, теоретических и экспериментальных исследований по этому вопросу и пришли к выводу, что средняя плотность белков не является постоянной величиной, как это часто предполагается. Для белков с молекулярной массой ниже 20 кДа средняя плотность имеет положительное отклонение, которое увеличивается с уменьшением молекулярной массы. Предлагается простая функция, зависящая от молекулярной массы, которая обеспечивает более точную оценку средней плотности белка.

Ключевые слова: белков, плотность белка, средняя плотность, зависимость молекулярной массы, кристаллография белков, аналитическое ультрацентрифугирование

Массовая плотность белков является важной базовой биофизической величиной, которая напрямую связана с объемом макромолекулы данной молекулярный вес.Это также полезный входной параметр для определения структуры макромолекул в рентгеновской кристаллографии монокристаллов. Практическое применение значения средней плотности макромолекул для определения числа молекул на элементарную ячейку давно хорошо известно специалистам по кристаллографии белков, и этот вопрос впервые был подчеркнут Мэтьюзом (1968) . Кроме того, оценка содержания растворителя в кристаллах белка является важным ограничением в процедурах модификации плотности, включая выравнивание растворителя ( Wang 1985 ; Cowtan and Main 1996 ), сопоставление гистограмм ( Zhang и Main 1990 ), и переворот растворителя ( Abrahams and Leslie 1996 ).Кроме того, плотность белка или, скорее, обратная ей, частичный удельный объем (v, объем белка, разделенный на его молекулярную массу) является важным параметром в аналитических экспериментах по ультрацентрифугированию, особенно для исследований макромолекулярных олигомеров в водной среде ( Lebowitz et al. 2002 ). Частичные удельные объемы белков не всегда легко определить экспериментально, и поэтому их правильные теоретические оценки могут быть очень полезны.

Обычно предполагается, что среднее пространственное значение плотности белков можно считать равным 1.35 г / см 3 независимо от природы белка и особенно независимо от его молекулярной массы.

Совсем недавно Андерссон и Ховмёллер (1998 , 2000 ) подчеркнули, что каждый инструмент для ускорения определения трехмерной структуры белка имеет важное значение для преодоления разрыва между большим количеством уже секвенированных белков и количеством белки, структура высокого разрешения которых определяется методами кристаллографии белков.Они подчеркнули, что для этой цели необходимо как можно точнее знать значение плотности белка.

В этом контексте Андерссон и Ховмёллер (1998) утверждали, что широко используемое значение средней плотности, полученное из экспериментов по гидродинамической и адиабатической сжимаемости, ρ = 1,35 г / см 3 , неверно из-за присущих им ошибок в измерениях. и заявил, что точные теоретические определения дадут более точную оценку. Таким образом, они теоретически определили среднюю массовую плотность ряда белков, используя конструкцию Вороного, и получили общую плотность ρ = 1.22 (2) г / см 3 , что значительно ниже принятого ранее (1,35 г / см 3 ).

Позже, Tsai et al. (1999) выполнили теоретические расчеты, используя средний объем скрытых остатков, чтобы оценить плотность белков и сравнить их с экспериментальными данными, соответствующими 12 белкам, взятым из компиляции Squire and Himmel (1979), и Gekko and Noguchi (1979). ) . Они получили оценку средней плотности белка 1.40 (2) г / см 3 , это значение выше, чем указанное Andersson and Hovmöller (1998) , и близко к тому, которое в настоящее время используется кристаллографами белков (1,35 г / см 3 ). Эти авторы также сообщили о предыдущих экспериментальных результатах, собранных Squire and Himmel (1979) и Gekko and Noguchi (1979) , которые дают среднюю плотность 1,37 (3) г / см 3 .

Наконец, Quillin and Matthews (2000), раскритиковали процедуру расчета, используемую Andersson и Hovmöller (1998) .Их главный аргумент заключался в том, что в методике, использованной последними авторами, вклады в объем белка от поверхностных атомов не были должным образом учтены. Они выбрали 30 репрезентативных белков из набора, проанализированного Andersson and Hovmöller (1998) , пересчитали объем белка с использованием алгоритма Connolly (1993) и определили среднюю плотность как 1,43 (3) г / см 3 .

Все указанные выше значения плотности перечислены в таблице 1.Значение 1,43 (3) г / см 3 , пересчитанное Quillin and Matthews (2000) из первоначального определения Andersson and Hovmöller (1998) , значительно превышает 1,22 (2) г / см 3 , примерно согласуется с расчетами Tsai et al. (1999) , и несколько выше, но близко к экспериментальному значению 1,35 г / см 3 .

Таблица 1.

Полученная независимая от молекулярной массы средняя массовая плотность белков

Настоящая записка содержит анализ результатов, представленных Quillin and Matthews (2000), и Tsai et al.(1999) . Заметка направлена ​​на определение возможной значимой зависимости массовой плотности белков от их молекулярной массы и объяснение наблюдаемых различий между экспериментальными и недавними теоретическими определениями.

Результаты и обсуждение

Первым шагом этого исследования был повторный анализ результатов, полученных Quillin and Matthews (2000) . Мы взяли все теоретически определенные ими теоретические плотности белков, указанные в таблице 1 их статьи, и построили их как функцию молекулярной массы на рисунке 1.На первый взгляд, положительное отклонение плотности от постоянного значения явно очевидно для низких молекулярных масс. Тенденция наблюдаемой вариации может быть хорошо описана простой экспоненциальной функцией:

Квадратные символы соответствуют плотности ряда белков, рассчитанной Quillin and Matthews (2000) . Сплошная линия наилучшим образом соответствует этим значениям экспоненциальной функции (уравнение 1). Пунктирные линии — это пределы, связанные со стандартным отклонением ± 1 (σ = 0.014 г / см 3 ). ( Вставка ) Увеличенный вид низкомолекулярной части кривой.

(1)

ρ — асимптотическое значение средней плотности для высокой молекулярной массы (практически для M > 20 кДа), Δρ 0 — максимальное отклонение средней плотности (для M приближающийся к M = 0), а K — постоянный параметр. Экспоненциальная функция, которая наилучшим образом соответствует расчетным значениям плотности, сообщенным Quillin and Matthews (2000) , изображена на рисунке 1 в виде сплошной сплошной линии.Отклонение средней плотности для малой молекулярной массы начинает проявляться ниже M = 30 кДа и статистически значимо ниже M = 20 кДа.

Наша аппроксимация показывает, что для белков с высокой молекулярной массой (скажем, M > 30 кДа) значение ρ = 1,41 (2) г / см 3 (вместо 1,43 (3) г / см 3 ) хорошо представляет средние плотности, рассчитанные Quillin и Matthews (2000) . С другой стороны, для белков с постепенно уменьшающейся молекулярной массой плотность является возрастающей функцией, достигая максимального значения ρ = 1.50 (2) г / см 3 для наименьшего белка ( M = 7 кДа).

На рисунке 2 теоретические и экспериментальные значения плотности белка, сообщенные Tsai et al. (1999) представлены как функция молекулярной массы. Опять же, белки с молекулярной массой ниже 20 кДа явно демонстрируют плотность выше, чем белки с молекулярной массой M > 20 кДа, что дополнительно подтверждает упомянутый вывод, сделанный на основе данных, представленных Quillin and Matthews (2000) . .

Экспериментальная (темные кружки) и теоретическая (белые квадраты) плотности, определенные Tsai et al. (1999) для ряда белков. Сплошная линия ( выше ) и пунктирная линия ( ниже ) соответствуют наилучшему соответствию уравнения 1 расчетной и экспериментальной плотностям соответственно.

Мы также заметили на кривых, представленных на рисунке 2, по результатам Tsai et al. (1999) , что сообщенные средние плотности всех изученных белков, определенные теоретически, составляют около 2.На 4% выше, чем определено экспериментально ( Tsai et al. 1999, ). Это различие может быть качественно объяснено, учитывая, что объем, определенный экспериментально, включает слой воды толщиной ~ 3 Å вокруг внешней поверхности ( Svergun et al. 1998, ), что, таким образом, приводит к очевидному уменьшению фактической средней плотности.

Более того, в недавней статье Liang and Dill (2001) теоретически оценили внутреннюю упаковку 636 белков и пришли к выводу, что большие белки упакованы более рыхло, чем маленькие, таким образом демонстрируя, что средняя плотность мелких белков выше.Этот результат объясняет тенденции, наблюдаемые на рисунках 1 и 2, и обеспечивает независимую поддержку теоретическим определениям Quillin and Matthews (2000), и Tsai et al. (1999) .

Таким образом, для лучшей оценки средней плотности белков мы предлагаем здесь использовать — вместо постоянного значения ρ = 1,35 г / см 3 — экспоненциальную функцию, которая наилучшим образом соответствует результатам, полученным Quillin. и Matthews (2000) , изображенные на рисунке 1, то есть

(2)

Заключение

Мы заметили, основываясь на ранее опубликованных теоретических анализах и экспериментальных результатах, четкую зависимость средней плотности белков от их молекулярной масса.Наблюдаемое положительное отклонение при низкой молекулярной массе ясно видно как для теоретических ( Tsai et al., 1999, ; , , Quillin and Matthews, 2000, ), так и экспериментальных ( Gekko and Noguchi 1979, ; Squire and Himmel 1979 ). ) данные.

Отклонение зависящей от молекулярной массы плотности ρ ( M ) от используемого в настоящее время среднего значения (1,35 г / см 3 ) особенно сильно для белков с M <20 кДа.Для получения более точной оценки плотности этих довольно небольших белков вместо значения, не зависящего от молекулярной массы, следует использовать уравнение 2.

Разница между экспериментальной и теоретической плотностями, указанная в литературе для всех молекулярных масс (рис. 2), качественно подтверждается наличием структурированного слоя воды на поверхности белка.

Белки с молекулярной массой ниже 30 кДа, более подходящие для кристаллографии белков и ЯМР, соответствуют более чем одной трети всех решенных белковых структур, депонированных в банке данных по белкам ( Berman et al.2000 ). Мы предлагаем здесь более точный расчет их плотности с использованием уравнения 2 вместо принятия значения, не зависящего от молекулярной массы. Более того, величина, обратная плотности белка, частичный удельный объем белков, может быть легко получена из того же уравнения. Ожидается, что последующее улучшение оценки плотности белка будет особенно полезным в структурных и биофизических исследованиях, касающихся белковых олигомеров, когда точная оценка плотности белка может дать более точное значение количества мономерных единиц, составляющих олигомер.

Выражение признательности

Эта работа была поддержана Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) и Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Бразилия.

Расходы на публикацию этой статьи были частично покрыты за счет оплаты страницы. Таким образом, данная статья должна быть помечена как «реклама» в соответствии с разделом 18 USC 1734 исключительно для того, чтобы указать на этот факт.

Примечания

Статьи и публикации находятся по адресу http: // www.Proteincience.org/cgi/doi/10.1110/ps.04688204.

Ссылки

  • Abrahams, J.P. and Leslie, A.G.W. 1996. Методы определения структуры бычьей митохондриальной Fl-АТФазы. Acta Crystallogr. D Biol. Кристаллогр. 52 30–42. [PubMed] [Google Scholar]
  • Андерссон, К.М. и Hovmöller, S. 1998. Средний атомный объем и плотность белков. Z. Kristallogr. 213 369–373. [Google Scholar]
  • ———. 2000. Содержание белка в кристаллах и коэффициенты упаковки в различных пространственных группах.Acta Crystallogr. D Biol. Кристаллогр. 56 789–790. [PubMed] [Google Scholar]
  • Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Г., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н., и Борн, П.Е. 2000. Банк данных о белках. Nucleic Acids Res. 28 235–242. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Коннолли, M.L. 1993. Пакет молекулярной поверхности. J. Mol. График. 11 139–141. [PubMed] [Google Scholar]
  • Cowtan, K.D. и Main, P. 1996. Комбинация фаз и перекрестная проверка в повторных расчетах модификации плотности Acta Crystallogr.D Biol. Кристаллогр. 52 43–48. [PubMed] [Google Scholar]
  • Gekko, K. и Noguchi, H. 1979. Сжимаемость глобулярных белков в воде при 25 ° C. J. Phys. Chem. 83 2706–2714. [Google Scholar]
  • Лебовиц, Дж., Льюис, М.С., и Шак, П. 2002. Современное аналитическое ультрацентрифугирование в науке о белках: обзор учебного пособия. Protein Sci. 11 2067–2079. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Лян, Дж. И Дилл, К.А. 2001. Белки хорошо упакованы? Биофиз. Дж.81 751–766. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Matthews, B.W. 1968. Содержание растворителя в кристаллах белка. J. Mol. Биол. 33 491–497. [PubMed] [Google Scholar]
  • Quillin, M.L. и Мэтьюз, Б.В. 2000. Точный расчет плотности белков. Acta Crystallogr. D Biol. Кристаллогр. 56 791–794. [PubMed] [Google Scholar]
  • Squire, P.G. и Химмель М.Е. 1979. Гидродинамика и гидратация белков. Arch. Biochem. Биофиз. 196 165–177. [PubMed] [Google Scholar]
  • Свергун, Д.I., Ричард, С., Кох, М.Х.Дж., Сэйерс, З., Куприн, С., и Заккаи, Г. 1998. Гидратация белка в растворе: экспериментальное наблюдение с помощью рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов. Proc. Natl. Акад. Sci. 95 2267–2272. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Цай, Дж., Тейлор Р., Чотиа, К. и Герштейн, М. 1999. Плотность упаковки в белках: стандартные радиусы и объемы. J. Mol. Биол. 290 253–266. [PubMed] [Google Scholar]
  • Wang, B.-C. 1985. Разрешение фазовой неоднозначности в кристаллографии макромолекул.Методы Энзимол. 115 90–112. [PubMed] [Google Scholar]
  • Zhang, K.Y.J. and Main, P. 1990. Использование уравнения Сейра с уплощением растворителя и согласованием гистограммы для увеличения фазы и уточнения структур белка Acta Crystallogr. А 46 377–381. [Google Scholar]

14.1 Жидкости, плотность и давление — University Physics Volume 1

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Назовите различные фазы материи
  • Опишите характеристики фаз вещества на молекулярном или атомном уровне
  • Различия между сжимаемыми и несжимаемыми материалами
  • Определение плотности и связанных с ней единиц СИ
  • Сравните и сопоставьте плотности различных веществ
  • Определение давления и связанных с ним единиц СИ
  • Объясните взаимосвязь между давлением и силой
  • Вычислить силу с учетом давления и площади

Материя чаще всего существует в твердом, жидком или газообразном состоянии; эти состояния известны как три общие фазы материи.В этом разделе мы подробно рассмотрим каждый из этих этапов.

Характеристики твердых тел

Твердые тела жесткие, имеют определенные формы и объемы. Атомы или молекулы в твердом теле находятся в непосредственной близости друг от друга, и между этими молекулами существует значительная сила. Твердые тела будут принимать форму, определяемую природой этих сил между молекулами. Хотя настоящие твердые тела не являются несжимаемыми, тем не менее, для изменения формы твердого тела требуется большая сила.В некоторых случаях сила между молекулами может заставить молекулы организоваться в решетку, как показано на (Рисунок). Структура этой трехмерной решетки представлена ​​в виде молекул, связанных жесткими связями (смоделированными как жесткие пружины), которые обеспечивают ограниченную свободу движения. Даже большая сила вызывает только небольшие смещения в атомах или молекулах решетки, и твердое тело сохраняет свою форму. Твердые тела также сопротивляются силам сдвига. (Силы сдвига — это силы, прикладываемые по касательной к поверхности, как описано в разделе «Статическое равновесие и упругость».)

Характеристики жидкостей

Жидкости и газы считаются жидкостями , потому что они поддаются сдвиговым усилиям, тогда как твердые тела им сопротивляются. Как и в твердых телах, молекулы в жидкости связаны с соседними молекулами, но обладают гораздо меньшим количеством этих связей. Молекулы в жидкости не заблокированы на месте и могут двигаться относительно друг друга. Расстояние между молекулами аналогично расстояниям в твердом теле, поэтому жидкости имеют определенные объемы, но форма жидкости изменяется в зависимости от формы ее контейнера.Газы не связаны с соседними атомами и могут иметь большие расстояния между молекулами. У газов нет ни определенной формы, ни определенного объема, поскольку их молекулы движутся, чтобы заполнить емкость, в которой они содержатся ((Рисунок)).

Рис. 14.2 (a) Атомы в твердом теле всегда находятся в тесном контакте с соседними атомами, удерживаясь на месте силами, представленными здесь пружинами. (б) Атомы в жидкости также находятся в тесном контакте, но могут скользить друг по другу. Силы между атомами сильно сопротивляются попыткам сжать атомы.(c) Атомы в газе перемещаются свободно и разделены большими расстояниями. Газ должен храниться в закрытом контейнере, чтобы предотвратить его свободное расширение и утечку.

Жидкости легко деформируются при напряжении и не возвращаются к своей первоначальной форме после снятия силы. Это происходит потому, что атомы или молекулы в жидкости могут свободно перемещаться и менять соседей. То есть текут жидкости (так что они представляют собой тип жидкости), а молекулы удерживаются вместе за счет взаимного притяжения. Когда жидкость помещается в емкость без крышки, она остается в емкости.Поскольку атомы плотно упакованы, жидкости, как и твердые тела, сопротивляются сжатию; для изменения объема жидкости необходимо чрезвычайно большое усилие.

Напротив, атомы в газах разделены большими расстояниями, и поэтому силы между атомами в газе очень слабые, за исключением случаев, когда атомы сталкиваются друг с другом. Это делает газы относительно легко сжимаемыми и позволяет им течь (что делает их жидкими). При помещении в открытый контейнер газы, в отличие от жидкостей, улетучиваются.

В этой главе мы обычно называем газы и жидкости просто жидкостями, проводя различие между ними только тогда, когда они ведут себя по-разному. Существует еще одна фаза вещества, плазма, которая существует при очень высоких температурах. При высоких температурах молекулы могут диссоциировать на атомы, а атомы диссоциировать на электроны (с отрицательными зарядами) и протоны (с положительными зарядами), образуя плазму. Плазма не будет подробно обсуждаться в этой главе, потому что плазма имеет очень разные свойства от трех других общих фаз материи, обсуждаемых в этой главе, из-за сильных электрических сил между зарядами.

Плотность

Предположим, что латунный блок и деревянный брусок имеют одинаковую массу. Если оба блока упали в резервуар с водой, почему дерево всплывает, а латунь тонет ((Рисунок))? Это происходит потому, что латунь имеет большую плотность, чем вода, тогда как древесина имеет меньшую плотность, чем вода.

Рис. 14.3 (a) Медный и деревянный брусок имеют одинаковый вес и массу, но деревянный брусок имеет гораздо больший объем. (b) При помещении в аквариум, наполненный водой, латунный куб тонет, а деревянный брусок плавает.(Деревянный брусок на обоих рисунках одинаковый; он был повернут набок, чтобы поместиться на шкале.)

Плотность — важная характеристика веществ. Это очень важно, например, для определения того, тонет объект или плавает в жидкости.

Плотность

Средняя плотность вещества или объекта определяется как его масса на единицу объема,

где греческая буква

(rho) — это обозначение плотности, м, — масса, а V, — объем.

Единица плотности в системе СИ —

.

. (Рисунок) перечислены некоторые репрезентативные значения. Единица плотности cgs — грамм на кубический сантиметр,

.

, где

Метрическая система изначально была разработана таким образом, чтобы вода имела плотность

.

, что эквивалентно

. Таким образом, основная единица массы, килограмм, была впервые предложена как масса 1000 мл воды, имеющая объем

.

.

Плотность некоторых распространенных веществ
Твердые вещества

(

)

Жидкости

(

)

Газы

(

101,3 кПа)

Вещество Вещество Вещество
Алюминий Бензол Воздух
Кость Кровь Двуокись углерода
Латунь Спирт этиловый Окись углерода
Бетон Бензин Гелий
Медь Глицерин Водород
Пробка Меркурий Метан
Земная кора Оливковое масло Азот
Стекло Закись азота
Золото Кислород
Гранит
Утюг
Свинец
Дуб
Сосна
Платина
Полистирол
Вольфрам
Уран

Как вы можете видеть, изучив (рисунок), плотность объекта может помочь определить его состав.Плотность золота, например, примерно в 2,5 раза больше плотности железа, что примерно в 2,5 раза больше плотности алюминия. Плотность также кое-что говорит о фазе материи и ее субструктуре. Обратите внимание, что плотности жидкостей и твердых тел примерно сопоставимы, что согласуется с тем фактом, что их атомы находятся в тесном контакте. Плотность газов намного меньше, чем у жидкостей и твердых тел, потому что атомы в газах разделены большим количеством пустого пространства. Газы отображаются для стандартной температуры

.

и стандартное давление 101.3 кПа, и наблюдается сильная зависимость плотности от температуры и давления. Отображаемые плотности твердых и жидких тел даны для стандартной температуры

.

, а плотности твердых тел и жидкостей зависят от температуры. Плотность твердых тел и жидкостей обычно увеличивается с понижением температуры.

(рисунок) показывает плотность воды в различных фазах и температуре. Плотность воды увеличивается с понижением температуры, достигая максимума при

.

, а затем уменьшается при понижении температуры ниже

.Такое поведение плотности воды объясняет, почему лед образуется наверху водоема.

Плотность воды
Вещество
Лед

Вода

Вода

Вода

Вода

Пар

Морская вода

Плотность вещества не обязательно постоянна во всем объеме вещества.Если плотность постоянна во всем веществе, вещество называется гомогенным веществом . Твердый железный пруток — это пример однородного вещества. Плотность постоянна повсюду, а плотность любого образца вещества равна его средней плотности. Если плотность вещества непостоянна, вещество считается гетерогенным веществом . Кусок швейцарского сыра является примером неоднородного материала, содержащего как твердый сыр, так и заполненные газом пустоты.Плотность в определенном месте внутри неоднородного материала называется локальной плотностью и дается как функция местоположения

.

((рисунок)).

Рис. 14.4 Плотность может варьироваться в неоднородной смеси. Локальная плотность в точке получается делением массы на объем в небольшом объеме вокруг данной точки.

Локальная плотность может быть получена с помощью процесса ограничения, основанного на средней плотности в небольшом объеме вокруг рассматриваемой точки, принимая предел, при котором размер объема приближается к нулю,

где

— плотность, м, — масса, V, — объем.

Поскольку газы могут свободно расширяться и сжиматься, плотность газов значительно меняется с температурой, тогда как плотность жидкостей мало меняется с температурой. Поэтому плотности жидкостей часто считаются постоянными, при этом плотность равна средней плотности.

Плотность — это размерная характеристика; поэтому при сравнении плотностей двух веществ необходимо учитывать единицы измерения. По этой причине для сравнения плотностей часто используется более удобная безразмерная величина, называемая удельным весом. Удельный вес определяется как отношение плотности материала к плотности воды при

.

и одна атмосфера давления, что составляет

:

В сравнении используется вода, потому что плотность воды

, который изначально использовался для определения килограмма. Удельный вес, будучи безразмерным, позволяет легко сравнивать материалы, не беспокоясь о единице плотности.Например, плотность алюминия составляет 2,7 дюйма

.

(2700 из

)

), но его удельный вес составляет 2,7 независимо от единицы плотности. Удельный вес является особенно полезной величиной с точки зрения плавучести, которую мы обсудим позже в этой главе.

Давление

Вы, несомненно, слышали слово «давление», используемое по отношению к крови (высокое или низкое кровяное давление) и к погоде (погодные системы с высоким и низким давлением).Это только два из многих примеров давления в жидкости. (Напомним, что мы ввели идею давления в статическое равновесие и упругость в контексте объемных напряжений и деформаций.)

Давление

Давление ( p ) определяется как нормальная сила F на единицу площади A , на которую действует сила, или

Чтобы определить давление в определенной точке, давление определяется как сила dF , прилагаемая жидкостью к бесконечно малому элементу площади dA , содержащему точку, в результате чего получается

.

Данная сила может иметь существенно различный эффект в зависимости от области, на которую действует сила. Например, сила, приложенная к площади

имеет давление, которое в 100 раз превышает ту же силу, приложенную к области

Вот почему острая игла способна протыкать кожу при приложении небольшой силы, но приложение того же усилия пальцем не протыкает кожу ((Рисунок)).

Рисунок 14.5 (a) Человек, которого тыкают пальцем, может раздражать, но сила не имеет длительного эффекта. (b) Напротив, той же силы, приложенной к области размером с острый конец иглы, достаточно, чтобы сломать кожу.

Обратите внимание, что хотя сила — это вектор, давление — это скаляр. Давление — это скалярная величина, потому что она определяется как пропорциональная величине силы, действующей перпендикулярно площади поверхности. Единица измерения давления в системе СИ — паскаль (Па), названная в честь французского математика и физика Блеза Паскаля (1623–1662), где

Для измерения давления используются несколько других единиц, которые мы обсудим позже в этой главе.

Изменение давления с глубиной в жидкости постоянной плотности

Давление определено для всех состояний вещества, но особенно важно при обсуждении жидкостей. Важной характеристикой жидкостей является отсутствие значительного сопротивления компоненту силы, приложенной параллельно поверхности жидкости. Молекулы жидкости просто текут, чтобы приспособиться к горизонтальной силе. Сила, приложенная перпендикулярно к поверхности, сжимает или расширяет жидкость. Если вы попытаетесь сжать жидкость, вы обнаружите, что сила реакции развивается в каждой точке внутри жидкости во внешнем направлении, уравновешивая силу, приложенную к молекулам на границе.

Рассмотрим жидкость постоянной плотности, как показано на (Рисунок). Давление на дне емкости обусловлено атмосферным давлением

плюс давление из-за веса жидкости. Давление, создаваемое жидкостью, равно весу жидкости, деленному на площадь. Вес жидкости равен ее массе, умноженной на ускорение свободного падения.

Рисунок 14.6 Дно этого контейнера выдерживает весь вес находящейся в нем жидкости.Вертикальные стороны не могут оказывать восходящее усилие на жидкость (поскольку она не может выдерживать силу сдвига), поэтому дно должно поддерживать все это.

Поскольку плотность постоянна, вес можно рассчитать, используя плотность:

Следовательно, давление на дне контейнера равно атмосферному давлению, добавленному к весу жидкости, разделенному на площадь:

Это уравнение применимо только для давления на глубине для жидкости постоянной плотности.

Давление на глубине для жидкости постоянной плотности

Давление на глубине в жидкости постоянной плотности равно давлению атмосферы плюс давление, обусловленное весом жидкости, или

Где p — давление на определенной глубине,

— давление атмосферы,

— плотность жидкости, г, — ускорение свободного падения, а ч, — глубина.

Рис. 14.7 Плотина «Три ущелья», возведенная на реке Янцзы в центральном Китае в 2008 году, создала огромный водохранилище, в результате которого было перемещено более миллиона человек. (Источник: «Le Grand Portage» / Flickr)

Пример

Какую силу должна выдержать плотина?

Рассмотрим давление и силу, действующие на плотину, удерживающую резервуар с водой ((рисунок)). Предположим, что плотина имеет ширину 500 м, а глубина воды у плотины составляет 80,0 м, как показано ниже. а) Каково среднее давление воды на плотину? (b) Рассчитайте силу, действующую на плотину.

Среднее давление p из-за веса воды — это давление на средней глубине h , равное 40,0 м, поскольку давление увеличивается линейно с глубиной. Сила, оказываемая водой на плотину, равна среднему давлению, умноженному на площадь контакта,

.

раствор
  1. Среднее давление из-за веса жидкости составляет

    Введите плотность воды из (Рисунок) и приняв h за среднюю глубину 40.0 м получаем

  2. Мы уже нашли значение для p . Площадь плотины составляет

    , так что

Значение

Хотя эта сила кажется большой, она мала по сравнению с

.

вес воды в резервуаре. На самом деле это всего 0,0800% от веса.

Проверьте свое понимание

Если водохранилище на (Рисунок) покрывает вдвое большую площадь, но сохраняется на той же глубине, потребуется ли перепроектировать плотину?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958020276 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958020276 ″]

Давление, указанное в части (а) примера, полностью не зависит от ширины и длины озера; это зависит только от его средней глубины на плотине.Таким образом, сила зависит только от средней глубины воды и размеров плотины, а не от горизонтальной протяженности водохранилища. На диаграмме обратите внимание, что толщина дамбы увеличивается с глубиной, чтобы уравновесить возрастающую силу из-за увеличения давления.

[/ hidden-answer]

Давление в статической жидкости в однородном гравитационном поле

Статическая жидкость — это жидкость, которая не движется. В любой точке статической жидкости давление со всех сторон должно быть одинаковым, иначе жидкость в этой точке отреагирует на результирующую силу и ускорится.

Давление в любой точке статической жидкости зависит только от глубины в этой точке. Как уже говорилось, давление в жидкости около Земли изменяется с глубиной из-за веса жидкости над определенным уровнем. В приведенных выше примерах мы предполагали, что плотность постоянна, а средняя плотность жидкости является хорошим представлением плотности. Это разумное приближение для жидкостей, таких как вода, где для сжатия жидкости или изменения объема требуются большие силы. В плавательном бассейне, например, плотность примерно постоянна, и вода внизу очень слабо сжимается под весом воды наверху.Однако путешествие в атмосфере — это совсем другая ситуация. Плотность воздуха начинает значительно меняться буквально на небольшом расстоянии от поверхности Земли.

Чтобы вывести формулу для изменения давления с глубиной в резервуаре, содержащем жидкость с плотностью ρ на поверхности Земли, мы должны исходить из предположения, что плотность жидкости непостоянна. Жидкость, расположенная на более глубоких уровнях, подвергается большей силе, чем жидкость, находящаяся ближе к поверхности, из-за веса жидкости над ней.Следовательно, давление, рассчитанное на данной глубине, отличается от давления, рассчитанного с использованием постоянной плотности.

Представьте себе тонкий элемент жидкости на глубине х , как показано на (Рисунок). Пусть элемент имеет площадь поперечного сечения A, и высоту

.

. Силы, действующие на элемент, возникают из-за давлений p ( y ) выше и

ниже. Вес самого элемента также показан на диаграмме свободного тела.

Рис. 14.8 Силы, действующие на элемент массы внутри жидкости. Вес самого элемента показан на диаграмме свободного тела.

Так как элемент жидкости между y и

не разгоняется, силы уравновешены. Используя декартову ось y , ориентированную вверх, мы находим следующее уравнение для компонента y :

Обратите внимание, что если бы элемент имел ненулевую составляющую ускорения y , правая часть не была бы равна нулю, а вместо этого была бы массой, умноженной на ускорение y .Массу элемента можно записать через плотность жидкости и объем элементов:

Подставляя это выражение для

в (рисунок), а затем разделив обе стороны на

, находим

Переход к пределу бесконечно тонкого элемента

, мы получаем следующее дифференциальное уравнение, которое дает изменение давления в жидкости:

Это уравнение говорит нам, что скорость изменения давления в жидкости пропорциональна плотности жидкости.Решение этого уравнения зависит от того, является ли плотность ρ постоянной или изменяется с глубиной; то есть функция ρ ( y ).

Если диапазон анализируемой глубины не слишком велик, мы можем считать плотность постоянной. Но если диапазон глубин достаточно велик, чтобы плотность могла заметно меняться, как, например, в случае атмосферы, плотность меняется с глубиной. В этом случае мы не можем использовать приближение постоянной плотности.

Давление в жидкости с постоянной плотностью

Давайте воспользуемся (рис.), Чтобы составить формулу для давления на глубине h от поверхности в резервуаре с жидкостью, такой как вода, где плотность жидкости можно считать постоянной.

Нам нужно интегрировать (рисунок) от

, где давление — атмосферное

С

по

y — координата глубины:

Следовательно, давление на глубине жидкости на поверхности Земли равно атмосферному давлению плюс ρgh , если плотность жидкости постоянна по высоте, как мы обнаружили ранее.

Обратите внимание, что давление в жидкости зависит только от глубины от поверхности, а не от формы контейнера. Таким образом, в контейнере, где жидкость может свободно перемещаться в различных частях, жидкость остается на одном уровне во всех частях, независимо от формы, как показано на (Рисунок).

Рисунок 14.9 Если жидкость может свободно течь между частями контейнера, она поднимается на одинаковую высоту в каждой части. В изображенном контейнере давление внизу каждой колонки одинаковое; если бы это было не так, жидкость текла бы до тех пор, пока давления не сравнялись бы.

Изменение атмосферного давления с высотой

Особый интерес представляет изменение атмосферного давления с высотой. Предполагая, что температура воздуха постоянна и что закон термодинамики идеального газа описывает атмосферу в хорошем приближении, мы можем найти изменение атмосферного давления с высотой, когда температура постоянна. (Мы обсудим закон идеального газа в следующей главе, но мы предполагаем, что вы знакомы с ним из средней школы и по химии.) Пусть p ( y ) будет атмосферным давлением на высоте y . Плотность

при y , температура T по шкале Кельвина (K) и масса м молекулы воздуха связаны с абсолютным давлением по закону идеального газа в виде

где

— постоянная Больцмана, имеющая значение

.

.

Возможно, вы встречали закон идеального газа в форме

, где n — количество молей, а R — газовая постоянная. Здесь тот же закон записан в другой форме с использованием плотности

вместо тома V . Следовательно, если давление p изменяется с высотой, плотность

тоже меняется.

Используя плотность из закона идеального газа, скорость изменения давления с высотой определяется как

, где в скобках указаны постоянные количества.Замена этих констант одним символом

уравнение выглядит намного проще:

Это дает решение

Таким образом, атмосферное давление экспоненциально падает с высотой, поскольку ось y направлена ​​вверх от земли, а y имеет положительные значения в атмосфере над уровнем моря. Давление падает в 9000 раз.

при высоте

, что дает нам физическую интерпретацию

: Константа

— это шкала длины, которая характеризует изменение давления в зависимости от высоты и часто называется высотой шкалы давления.

Мы можем получить приблизительное значение

.

, используя массу молекулы азота в качестве заместителя для молекулы воздуха. При температуре

или 300 К, находим

Следовательно, на каждые 8800 метров давление воздуха падает в 1/ e раз, или примерно на одну треть своего значения. Это дает нам лишь приблизительную оценку реальной ситуации, поскольку мы предположили и постоянную температуру, и постоянную температуру g на таких больших расстояниях от Земли, что в действительности не является правильным.

Направление давления в жидкости

Давление жидкости не имеет направления, будучи скалярной величиной, в то время как силы, обусловленные давлением, имеют четко определенные направления: они всегда действуют перпендикулярно любой поверхности. Причина в том, что жидкости не могут противостоять усилиям сдвига или проявлять их. Таким образом, в статической жидкости, заключенной в резервуар, сила, действующая на стенки резервуара, действует перпендикулярно внутренней поверхности. Точно так же давление действует перпендикулярно к поверхностям любого объекта в жидкости.(Рисунок) иллюстрирует давление, оказываемое воздухом на стенки шины и водой на тело пловца.

Рис. 14.10 (a) Давление внутри этой шины оказывает силы, перпендикулярные всем поверхностям, с которыми она контактирует. Стрелки показывают направления и величины сил, действующих в различных точках. (b) Давление оказывается перпендикулярно всем сторонам этого пловца, так как вода текла бы в пространство, которое он занимает, если бы его там не было. Стрелки показывают направления и величины сил, действующих на пловца в различных точках.Обратите внимание, что силы снизу больше из-за большей глубины, что дает чистую восходящую или выталкивающую силу. Чистая вертикальная сила, действующая на пловца, равна сумме выталкивающей силы и веса пловца.

Резюме

  • Жидкость — это состояние вещества, которое поддается боковым или поперечным силам. Жидкости и газы — это жидкости. Статика жидкости — это физика неподвижных жидкостей.
  • Плотность — это масса на единицу объема вещества или объекта, определяемая как

    Единица плотности в системе СИ —

    .

  • Давление — это сила, приходящаяся на единицу перпендикулярной площади, к которой прилагается сила,

    Единицей давления в системе СИ является паскаль:

    .

    .

  • Давление, обусловленное массой жидкости постоянной плотности, определяется по формуле

    , где p — давление, h — глубина жидкости,

    — это плотность жидкости, а г, — ускорение свободного падения.

Концептуальные вопросы

Какие из следующих веществ являются жидкостями при комнатной температуре и атмосферном давлении: воздух, ртуть, вода, стекло?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958994176 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958994176 ″]

Ртуть и вода находятся в жидком состоянии при комнатной температуре и атмосферном давлении.Воздух — это газ при комнатной температуре и атмосферном давлении. Стекло представляет собой аморфный твердый (некристаллический) материал при комнатной температуре и атмосферном давлении. Одно время считалось, что стекло течет, но течет очень медленно. Эта теория пришла из наблюдения, что старые стеклянные плоскости были толще внизу. Сейчас считается маловероятным, что эта теория верна.

[/ hidden-answer]

Почему газы сжимать легче, чем жидкости и твердые тела?

Объясните, как плотность воздуха зависит от высоты.

[Показать-ответ q = ”fs-id1170958006029 ″] Показать решение [/ раскрыть-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958006029 ″]

Плотность воздуха уменьшается с высотой. Для столба воздуха постоянной температуры плотность уменьшается экспоненциально с высотой. Это хорошее приближение, но поскольку температура меняется с высотой, это только приближение.

[/ hidden-answer]

На изображении показан стакан с ледяной водой, наполненный до краев.Будет ли вода переливаться, когда лед тает? Поясните свой ответ.

Как давление связано с остротой ножа и его режущей способностью?

[show-answer q = ”fs-id1170958071670 ″] Показать решение [/ show-answer]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958071670 ″]

Давление — это сила, разделенная на площадь. Если нож острый, сила, прикладываемая к режущей поверхности, делится на меньшую площадь, чем та же сила, прикладываемая тупым ножом. Это означает, что давление будет больше для более острого ножа, что повысит его режущую способность.

[/ hidden-answer]

Почему статическая жидкость воздействует на поверхность всегда перпендикулярно ей?

Представьте себе, что в отдаленном месте недалеко от Северного полюса кусок льда плавает в озере. Рядом с озером на суше находится ледник такого же объема, как плавучий лед. Если оба куска льда растают из-за повышения глобальной температуры, и весь растаявший лед уйдет в озеро, какой из них приведет к повышению уровня озера больше всего? Объяснять.

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958021844 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958021844 ″]

Если бы два куска льда имели одинаковый объем, они производили бы одинаковый объем воды. Однако ледник вызовет наибольший подъем в озере, потому что часть плавающего глыбы льда уже погружена в озеро и, таким образом, уже способствует повышению уровня озера.

[/ hidden-answer]

В балете, танцы на пуантах (на кончиках пальцев) намного тяжелее, чем при обычном танце или ходьбе.Объясните почему с точки зрения давления.

Атмосферное давление оказывает на верхнюю часть тела большую силу (равную весу атмосферы над вашим телом — около 10 тонн), когда вы лежите на пляже и принимаете солнечные ванны. Почему ты можешь встать?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958068067 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958068067 ″]

Давление действует на все ваше тело, если вы не находитесь в вакууме.

[/ hidden-answer]

Почему атмосферное давление падает с высотой быстрее, чем линейно?

На изображении показано, как мешки с песком, размещенные вокруг утечки за пределами речной дамбы, могут эффективно остановить поток воды под дамбой.Объясните, как небольшое количество воды внутри колонны мешков с песком может уравновесить гораздо больший объем воды за дамбой.

[показать-ответ q = ”416788 ″] Показать решение [/ раскрыть-ответ]
[скрытый-ответ a =” 416788 ″] Поскольку уровень реки очень высок, она начала просачиваться под дамбу. Мешки с песком помещаются вокруг утечки, и удерживаемая ими вода поднимается до уровня реки, после чего вода перестает подниматься. Мешки с песком будут поглощать воду до тех пор, пока она не достигнет уровня воды в дамбе.[/ hidden-answer]

Имеется ли чистая сила на плотине из-за атмосферного давления? Поясните свой ответ.

Добавляет ли атмосферное давление давление газа в жестком резервуаре? На воздушном шарике? Когда вообще атмосферное давление не влияет на общее давление в жидкости?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958011807 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958011807 ″]

Атмосферное давление не влияет на давление газа в жестком баллоне, но влияет на давление внутри воздушного шара.Обычно атмосферное давление влияет на давление жидкости, если жидкость не заключена в жесткий контейнер.

[/ hidden-answer]

Вы можете разбить крепкую винную бутылку, вбив в нее пробку кулаком, но пробка должна давить прямо на жидкость, наполняющую бутылку — между пробкой и жидкостью не должно быть воздуха. Объясните, почему бутылка разбивается, только если между пробкой и жидкостью нет воздуха.

Проблемы

Золото продается за тройскую унцию (31.103 г). Каков объем 1 тройской унции чистого золота?

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958071483 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958071483 ″]

1,610

[/ hidden-answer]

Ртуть обычно поставляется в колбах по 34,5 кг (около 76 фунтов). Каков объем в литрах такого количества ртути?

Какова масса глубокого вдоха воздуха объемом 2,00 л? Обсудите, как такой вдох влияет на объем и плотность вашего тела.

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958073311 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958073311 ″]

Масса 2,58 г. Объем вашего тела увеличивается за счет объема вдыхаемого вами воздуха. Средняя плотность вашего тела уменьшается, когда вы делаете глубокий вдох, потому что плотность воздуха значительно меньше средней плотности тела.

[/ hidden-answer]

Простой метод определения плотности объекта — измерить его массу, а затем измерить его объем, погрузив его в градуированный цилиндр.Какова плотность 240-граммовой породы, вытесняющей

?

воды? (Обратите внимание, что точность и практическое применение этого метода более ограничены, чем у множества других, основанных на принципе Архимеда.)

Предположим, у вас есть кофейная кружка с круглым поперечным сечением и вертикальными сторонами (равномерный радиус). Каков его внутренний радиус, если он вмещает 375 г кофе при заполнении на глубину 7,50 см? Предположим, кофе имеет ту же плотность, что и вода.

[show-answer q = ”fs-id11709589 ″] Показать решение [/ show-answer]

[скрытый-ответ a = ”fs-id11709589 ″]

3.99 см

[/ hidden-answer]

Прямоугольный бензобак вмещает 50,0 кг бензина в полном объеме. Какова глубина резервуара, если его ширина 0,500 м, длина 0,900 м? (b) Обсудите, имеет ли этот бензобак разумный объем для легкового автомобиля.

Компактор для мусора может сжимать свое содержимое до 0,350 раза по сравнению с исходным объемом. Если пренебречь массой вытесненного воздуха, во сколько раз увеличивается плотность мусора?

[показывать-ответ q = ”fs-id11709585 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id11709585 ″]

2.В 86 раз плотнее

[/ hidden-answer]

Стальная канистра для бензина массой 2,50 кг вмещает 20,0 л бензина в полном объеме. Какова средняя плотность полной канистры с газом с учетом объема, занятого сталью, а также бензином?

Какова плотность 18-каратного золота, состоящего из 18 частей золота, 5 частей серебра и 1 части меди? (Эти значения являются массовыми частями, а не объемом.) Предположим, что это простая смесь, имеющая среднюю плотность, равную взвешенным плотностям ее составляющих.

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958073263 ″] Показать решение [/ раскрыть-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958073263 ″]

[/ hidden-answer]

Наконечник гвоздя оказывает огромное давление при ударе молотком, потому что он оказывает большое усилие на небольшой площади. Какое усилие необходимо приложить к гвоздю с круглым наконечником диаметром 1,00 мм, чтобы создать давление

?

(Такое высокое давление возможно, потому что молоток, ударяющий по гвоздю, останавливается на таком коротком расстоянии.)

Стеклянная трубка содержит ртуть. Какой будет высота столба ртути, который создаст давление, равное 1,00 атм?

[show-answer q = ”fs-id1170958073457 ″] Показать решение [/ show-answer]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958073457 ″]

[/ hidden-answer]

Самые большие глубины океана на Земле находятся в Марианской впадине недалеко от Филиппин. Вычислите давление океана на дне траншеи, учитывая ее глубину 11.0 км и при условии, что плотность морской воды постоянна на всем протяжении.

Убедитесь, что единица СИ

это

.

[показывать-ответ q = ”fs-id1170958698863 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

[скрытый-ответ a = ”fs-id1170958698863 ″]

пруф

[/ hidden-answer]

Какое давление оказывается на дно бензобака шириной 0,500 м и длиной 0,900 м, вмещающем 50 единиц.0 кг бензина при полном?

Плотина используется для сдерживания реки. Плотина имеет высоту

м.

и шириной

Предположим, что плотность воды

(a) Определите чистую силу, действующую на плотину. (б) Почему толщина плотины увеличивается с глубиной?

[раскрыть-ответ q = ”821152 ″] Показать решение [/ раскрыть-ответ]
[скрытый-ответ a =” 821152 ″] a. Давление при

; б.Давление увеличивается с увеличением глубины, поэтому дамба должна быть толще к дну, чтобы выдерживать большее давление. [/ Hidden-answer]

Глоссарий

плотность
Масса на единицу объема вещества или предмета
жидкости
жидкости и газы; Жидкость — это состояние вещества, которое поддается срезающим силам
давление
Сила на единицу площади, приложенная перпендикулярно к области, на которую действует сила
удельный вес
отношение плотности объекта к жидкости (обычно воде)

4 проекта по изучению плотности, которые можно попробовать дома

Урок по изучению плотности жидкости

Dive! Нырнуть! Нырнуть!

Изучение плотности очень важно, если вы путешествуете по открытому морю! Корабль построен так, чтобы плавать, потому что его средняя плотность меньше плотности воды.

(Несмотря на то, что он сделан из очень плотных материалов, таких как сталь, большая часть его объема фактически заполнена воздухом, потому что корабли полые внутри. Это снижает среднюю плотность.)

А как насчет подводных лодок? Они могут плавать под водой или , и они могут оставаться устойчивыми на любой глубине, какой захотят! Вы когда-нибудь задумывались, как они это делают?

Подводные лодки построены со специальными цистернами, называемыми балластными цистернами. Когда подводная лодка находится на поверхности, эти резервуары заполнены воздухом, поэтому средняя плотность подводной лодки меньше плотности воды.

Если подводной лодке нужно нырнуть, моряки заливают резервуары водой из океана. Поскольку вода намного плотнее воздуха, это увеличивает среднюю плотность подводной лодки. Как только плотность субмарины превышает плотность воды, субмарина тонет.

Так что же мешает подводной лодке полностью погрузиться на дно океана? Когда переводник достигает нужной глубины, его плотность регулируется путем изменения количества воздуха или воды во вторичных баках, называемых баками дифферента. Когда в этих резервуарах есть правильный баланс воздуха и воды, средняя плотность подводной лодки равна плотности окружающей воды, поэтому она не будет ни плавать, ни тонуть.

Попробуйте это с пластиковой бутылкой для питья в раковине или ванне. Если бутылка пуста (наполнена воздухом), она будет плавать по поверхности. Если наполнить бутылку водой, ее плотность увеличится, и она утонет. Сможете ли вы вычислить, сколько воды должно быть в бутылке, чтобы ваша «подводная лодка» оставалась на постоянной глубине в воде?

Военно-морской флот должен отслеживать соленость морской воды (сколько в ней соли), потому что соль делает воду более плотной. Изменение плотности воды может привести к неожиданному взлету или падению подводной лодки.

Попытайтесь поместить свою подводную лодку с баллонами в раковину, полную соленой воды. Нужно ли вам налить в бутылку больше пресной воды, чтобы она оставалась на постоянной глубине, чем когда в раковине была свежая вода? Этот тест помогает вам увидеть более высокую плотность морской воды, но настоящая подводная лодка не должна добавлять пресную воду в балластные цистерны — она ​​просто наполняется соленой водой более высокой плотности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *