Плотность, удельный вес, удельный объем
Плотность жидкости - масса вещества, заключенная в единице объема; обозначают греческой буквой ρ (читается «ро»).
Если жидкость неоднородна по массе, то плотностью тела в данной точке ее объема называют предел отношения элемента массы к элементу его объема:
,
если тело однородно, то плотность определяется как:
.
В системе СИ измеряется в кг/м3 , имеет размерность:
, 
.
Удельный (объемный) вес – вес единицы объема вещества, обозначают греческой буквой γ («гамма»).
Физический смысл удельного веса определяется формулой:
,
где G – сила тяжести, Н; V – объем тела, м3.
При этом сила тяжести равна:
,
где m –масса тела, кг; g –ускорение свободного падения, g=9,81Н/кг или м/с2.
Удельный вес имеет размерность:
.
Плотность и удельный вес вещества связаны между собой соотношением:
.
Таблица 1.2
Плотность некоторых жидкостей
| Жидкость | Температура t, oC | Плотность p, кг/м3 |
| Вода пресная | ||
| Вода морская | ||
| Ртуть | ||
| Касторовое масло | ||
| Керосин | 790-820 | |
| Бензин | 680-780 | |
| Бензол | ||
| Ацетон | ||
| Древесный спирт | ||
| Спирт этиловый | ||
| Глицерин безводный | ||
| Нефть | 760-900 | |
| Минеральное масло | 877–892 |
Таблица 1.3
Диапазон значений удельного веса γ и плотности ρ некоторых газов
| Газ | Удельный вес γ, Н/м3 | Плотность ρ, кг/м3 |
| Водород | 0,81 | 0,08 |
| Водяной пар | 7,25 | 0,74 |
| Окись углерода | 11,3 | 1,15 |
| Азот | 11,3 | 1,15 |
| Воздух | 11,6 | 1,2 |
| Кислород | 12,8 | 1,3 |
| Углекислота | 17,6 | 1,8 |
Таблица 1.4
Плотность воды при различных температурах при атмосферном давлении
| t, oC | ||||||||||||
| p, кг/м3 |
При изменении термодинамических параметров плотность жидкости меняется.
Для определения плотности жидкости при любой температуре и атмосферном давлении обычно применяют формулу Д.И.Менделеева:
, (1.1)
где ρt – плотность при неизвестной температуре, кг/м3; Н; ρ20 – плотность при температуре 20 oC, кг/м3; βt - температурный коэффициент объемного расширения нефтепродукта, 1/град.
Плотность нефтепродуктов ρ в зависимости от химического состава и температуры изменяется в пределах 700-1100 кг/м3 .
При инженерных расчетах пересчет плотности с одной температуры на другую может проводится также по формуле:
ρт = ρ293 + ξ (293-Т), (1.2)
где ρт, ρ293 – плотность нефтепродукта соответственно при температурах Т и 293К; β – коэффициент объемного расширения (табл. 1.5); ξ – температурная поправка, находится по таблице или рассчитывается по формуле
ξ = 1,825 - 0,001315· ρ293 .
Таблица 1.5
Средние температурные поправки, плотность и коэффициент объемного расширения для нефтепродуктов
| Плотность ρ293, кг/м3 | Темпера- турная поправка ξ, кг/(м3 К) | Коэффици-ент объемного расширения β, 1/К | Плотность ρ293, кг/м3 | Темпера- турная поправка ξ, кг/(м3 К) | Коэффици-ент объемного расширения β, 1/К |
| 700-709 710-719 720-729 730-739 740-749 750-759 760-769 770-779 780-789 790-799 800-809 810-819 820-829 830-839 840-849 850-859 860-869 870-879 880-889 | 0,897 0,884 0,870 0,857 0,844 0,831 0,818 0,805 0,792 0,778 0,765 0,752 0,738 0,725 0,712 0,699 0,686 0,673 0,660 | 0,001263 0,001227 0,001193 0,001160 0,001128 0,001098 0,001068 0,001039 0,001010 0,000981 0,000952 0,000924 0,000896 0,000868 0,000841 0,000818 0,000793 0,000769 0,000746 | 890-899 900-909 910-919 920-929 930-939 940-949 950-959 960-969 970-979 980-989 990-999 1000-1009 1010-1019 1020- 1029 1030-1039 1040-1049 1050-1059 1060-1069 1070-1079 | 0,647 0,638 0,620 0,607 0,594 0,581 0,567 0,554 0,541 0,528 0,515 0,502 0,489 0,476 0,463 0,450 0,437 0,424 0,411 | 0,000722 0,000699 0,000677 0,000656 0,000635 0,000615 0,000594 0,000574 0,000555 0,000536 0,000518 0,000499 0,000482 0,000464 0,000447 0,000431 0,000414 0,000398 0,000382 |
Для определения плотности жидкости при изменении давления и постоянной температуре применяют зависимость:
,
где ρp – плотность при давлении р, кг/м3; Н; ρн – плотность при начальном давлении p0, кг/м3; βp - коэффициент объемного сжатия нефтепродукта, 1/Па, 
- изменение давления 
, Па.
Для определения плотности жидкости при одновременном изменении температуры и давления применяют уравнение термодинамического равновесия жидкости:
,
где 
– изменение объема жидкости, м3; V – начальный объем жидкости, м3; 
и 
- изменение давления и температуры соответственно, Па и К.
Иногда в гидравлике используют понятие относительной плотности - безразмерного числа, представляющего собой отношение плотности данной жидкости к наибольшей плотности дистиллированной воды, взятой при 4ºС.
Относительная плотность определяется по формуле:
,
где ρж – плотность жидкости, кг/м3; ρв – плотность воды при 4ºС,кг/м3.
Удельный объем - объем, занимаемый единицей массы вещества, величина обратная плотности, системе СИ измеряется в м3/ кг .
Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 9766;