Плотность жидкости

Плотность жидкости

Все помнят знаменитую шутку: «Что тяжелее? Килограмм гвоздей или килограмм пуха?». Мы-то уже не попадемся на эту детскую уловку, мы знаем, что вес и того и другого будет одинаковым, а вот объем будет существенно отличаться. Так почему это происходит? Почему разные тела и вещества имеют разный вес при одинаковом размере? Или наоборот, одинаковый вес при разном размере? Очевидно, что есть какая-то характеристика, вследствие которой вещества так отличаются друг от друга. В  физике эта характеристика носит название плотности вещества и проходится в седьмом классе.

Плотность вещества: определение и формула

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда  – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем . Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формула можно записать следующим образом:

ρ=m/V

Как найти плотность вещества

Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см)^3 =1000кг/м^3  . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов.

Плотность вещества: формула, определение и зависимость от температуры

Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Нужна помощь в учебе?


Предыдущая тема: Масса тела: измерение массы на весах
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРасчет массы и объема тела по его плотности: объяснение и примеры

Концентрация растворов. Приготовление водных растворов

Для качественной характеристики растворов используют понятия «разбавленный раствор» и «концентрированный раствор». Разбавленный раствор содержит мало растворенного вещества, концентрированный – много растворенного вещества. Между концентрированным и разбавленным растворами нет резкой границы, она условна. Разбавленный раствор может быть насыщенным, если вещество практически не растворяется в воде (например, насыщенные растворы AgCl, BaSO4 и т.д.). В то же время концентрированный раствор (например, сахарозы) может быть ненасыщенным, так как растворимость сахарозы равна 179 г при 0°С в 100 мл воды.

Количественный состав растворов выражается концентрацией. Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества в определённом количестве раствора или растворителя.

В химической практике наиболее употребительны следующие способы выражения концентраций.

1. Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы растворённого вещества Х к общей массе раствора:

,

где ω (Х) – массовая доля растворенного вещества Х, выраженная в долях единицы; m(X) – масса растворенного вещества Х, г; m – общая масса раствора, г. Массовую долю можно выражать также в процентах ( % ):

.

Если массовая доля растворенного хлорида натрия в растворе равна 0,03, или 3 %, то это означает, что в 100 г раствора содержится 3 г хлорида натрия и 97 г воды.

Зависимость между объемом (V) и массой раствора (m) выражается формулой

m = ρV,

где ρ – плотность раствора, г/мл; V – объем раствора, мл; m – масса, г.

2. Молярная концентрация выражается числом молей растворённого вещества, содержащимся в 1 л раствора (моль/л). Концентрация, выраженная этим способом, называется мольно-объёмной концентрацией или молярностью и обозначается буквой М. Так, 2 М H2SO4 означает раствор H2SO4 , в каждом литре которого содержится 2 моля, т.е. 2 . 98 = 196 г H2SO4 .

3. Нормальность выражается количеством эквивалентов, растворённых в 1 л раствора (моль/л). Концентрация, выраженная этим способом, называется эквивалентной концентрацией или нормальностью и обозначается буквой «Н». Так, 2 Н H2SO4 означает раствор H2SO4, в каждом литре которого содержится 2 эквивалента или 98 г H2SO4 .

4. Моляльная концентрация – количество моль растворённого вещества, приходящее на 1 кг растворителя ( моль/кг ). Обозначается буквой m. Концентрация выраженная этим способом, называется мольно-массовой концентрацией или моляльностью.

Совет 1: Как определить плотность раствора

Так, 2 m H2SO4 означает раствор серной кислоты, в котором на 1кг воды приходится 2 моля H2SO4 . Мольно-массовая концентрация раствора в отличие от его молярности не изменяется при изменении температуры.

5. Мольная доля – отношение количества моль данного вещества к общему количеству моль всех веществ, имеющихся в растворе. Концентрация, выраженная этим способом, обычно обозначается для растворителя N1, для растворенных веществ – N2, N3 и т.д. В случае раствора одного вещества в другом мольная доля растворенного вещества N2 равна

,

где n1 и n2 – число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

Пользуясь растворами, концентрация которых выражена нормальностью, легко заранее рассчитать, в каких объемных отношениях они должны быть смешаны, чтобы растворенные вещества прореагировали без остатка. Пусть V1 л раствора вещества 1 с нормальностью N1 реагирует с V2 л раствора вещества 2с нормальностью N2. Это означает, что в реакцию вступило N1V1 эквивалентов вещества 1 и N2V2 эквивалентов вещества 2.

Так как вещества реагируют в эквивалентных количествах, следовательно,

N1V1 = V2N2 или V1:V2 = N2:N1 .

Таким образом, объёмы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям.

6. Титр Т – масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора, г/мл:

.

Титр связан с нормальностью соотношением

,

где Мэ – молярная масса эквивалента вещества.

Плотность растворов.Плотность раствора – это отношение его массы к объему, выражается в единицах г/см3 и обозначается буквой r.

Плотность раствора изменяется при изменении его концентрации. Она может быть определена при помощи пикнометра, ареометра, гидростатических весов и др.

Для быстрого определения плотности жидкости служит ареометр. Ареометр представляет собой запаянную стеклянную трубку, нижний конец которой заполнен дробью или ртутью. Внутри верхней части трубки имеется шкала, отградуированная в единицах плотности. Плотность жидкости соответствует тому делению шкалы, до которого погружается ареометр при испытании. От плотности раствора можно перейти к процентному содержанию, если в таблицах не имеется цифры, точно отвечающей сделанному отсчету на шкале ареометра, а есть близкие величины (немного больше и немного меньше). В таком случае процентное содержание растворенного вещества вычисляют методом интерполяции (определение промежуточной величины по двум известным крайним).

Предположим, что имеется раствор серной кислоты с плотностью 1,200. По таблице находим, что для растворов серной кислоты с плотностью 1,174 и 1,205 процентная концентрация соответственно равна 24 и 28 %.

Считаем, что процентное содержание изменяется прямо пропорционально изменению плотности. Разница плотности равна 1,205 – 1,174 = 0,031, а разница в процентном содержании составляет 28% — 24% = 4%.

Находим разницу между плотностью нашего раствора и плотностью раствора кислоты с меньшей концентрацией. Она равна 1,200 – 1,174 = 0,026.

Увеличение плотности на 0,031 соответствует увеличению процентного содержания на 4%, а увеличение процентного содержания, соответствующее увеличению плотности на 0,026, находим из пропорции

0,031 – 4%

0,026 – х

х = 3,35%.

Прибавляем к процентному содержанию кислоты в растворе с меньшей плотностью 3,35% и получаем искомое процентное содержание

24% + 3,35% = 27,35%.

Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав

Диссоциацию кислой соли можно выразить уравнением | Опыт 3. Свойства кислотных оксидов | Опыт 8. Получение кислот | Опыт 12. Получение кислых солей и их свойства | Скорость химической реакции. Катализ | Опыт 1. Зависимость скорости гомогенной реакции от концентрации исходных реагентов | Опыт 2. Зависимость скорости гомогенной реакции от температуры | Химическое равновесие | Опыт 2. Влияние среды на смещение химического равновесия | Электролитическая диссоциация |

lektsii.net — Лекции.Нет — 2014-2018 год. (0.014 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав

Все помнят знаменитую шутку: «Что тяжелее? Килограмм гвоздей или килограмм пуха?». Мы-то уже не попадемся на эту детскую уловку, мы знаем, что вес и того и другого будет одинаковым, а вот объем будет существенно отличаться. Так почему это происходит? Почему разные тела и вещества имеют разный вес при одинаковом размере? Или наоборот, одинаковый вес при разном размере? Очевидно, что есть какая-то характеристика, вследствие которой вещества так отличаются друг от друга. В  физике эта характеристика носит название плотности вещества и проходится в седьмом классе.

Плотность вещества: определение и формула

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда  – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг.

Формула плотности вещества

А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем . Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формула можно записать следующим образом:

ρ=m/V

Как найти плотность вещества

Как найти или рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на сантиметр кубический. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/(см)^3 =1000кг/м^3  . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Нужна помощь в учебе?


Предыдущая тема: Масса тела: измерение массы на весах
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРасчет массы и объема тела по его плотности: объяснение и примеры

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕИЗВЕТСНОЙ ЖИДКОСТИ.

Лабораторная работа №2.

2.1.Цель работы – приобретение навыков определения плотности неизвестной жидкости по показаниям жидкостных и механического приборов.

2.2.Порядок выполнения работы

одновременно с лабораторной работой №1. Необходимо выполнить следующее:

1. Сбросить давление под крышкой бака до атмосферного;

2. Открыть кран В5 (кран В3 также должен быть открыт);

3. Выполнить п.п.3.2.1, 3.2.2 (кран В5 – открыт!); при этом необходимо следить, чтобы испытуемая жидкость не доходила до высшей точки левого колена П2;

!!! Необходимо также контролировать положение рабочей жидкости в левом канале пьезометра П1 в соответствии с поз. 5 п.п. 3.2.2, так как испытуемая жидкость может иметь плотность большую, чем плотность рабочей жидкости.

4. Записать в журнал отчетов показания приборов в соответствии с п.п. 2.3.3;

5. Зафиксировать показания h1 и h2 U – образного мановакуумметра П2 и занести их в табл.3 журнала отчетов.

2.3 Порядок выполнения работы по определению плотности жидкости с использованием механических приборов.

Конструкция пьезометрического щита 4 и пьезометров П1 и П2 такова (см. рис. 1), что при возможных реализуемых режимах (манометрическом и вакуумметрическом) перепад ∆h в пьезометре П2 всегда меньше перепада ∆H в пьезометре П1 (если только плотность неизвестной жидкости не окажется много меньшей, чем плотность рабочей жидкости). Для расширения диапазона рабочих давлений до предусмотренных конструкцией пьезометра П1 с одновременным определением плотности неизвестной жидкости предусмотрена возможность «поднапоривания» левой трубки U-образного мановакуумметра П2 с измерением давления в этой трубке с помощью механического прибора – манометра МН2. Для выполнения работы необходимо:

1.Открыть кран В5; закрыть кран В3;

2.Установить необходимый режим, соблюдая особые меры предосторожности при выполнении п.п.2.3.2 и 2.3.7 п.2.3;

3.Записать показания мановакуумметра П2 и показания механического прибора МН2 в табл.3 в журнал отчетов.

2.4. Обработка результатов экспериментов в лабораторных работах №1 и №2.

1. Составить расчетные формулы для определения манометрического pм, вакуумметрического pв и абсолютного pабс давлений под крышкой бака по показаниям пьезометра П1 и батарейного мановакуумметра П3 для двух режимов;

Как найти плотность из формулы давления жидкости?

Рассчитать значения pм, pв и pабс по показаниям жидкостных приборов;

3. Сравнить рассчитанные значения с показаниями механического прибора;

4. Рассчитать плотность неизвестной жидкости по показаниям жидкостных приборов (при открытом кране В3) или по показаниям манометра МН2 (при закрытом кране В3):

ρж = pм(в) / (g∆hм(в)),

где ∆hм(в) – показания жидкостного мановакуумметра; pм(в) – давление, рассчитанное по показаниям жидкостных приборов (при открытом кране ВЗ). В случае работы при закрытом кране В3 это давление определяется разностью давления по показаниям pu механического прибора МН2 и давления pб в баке, определяемого либо по жидкостным приборам, либо по показаниям механического прибора МН1:

pм(в) = pбм(в) – puм(в)

Оценить абсолютную и относительную погрешности измерения давлений, рассчитанных по показаниям пьезометра П1, возникающую из-за неучета опускания (подъема) уровня рабочей жидкости в баке.

Изменение уровня в баке может быть оценено из уравнения баланса объемов жидкости в баке и в пьезометре:

∆WБ = ∆WП; ∆WБ = SБ∆1; ∆WП = (πd2/4) ∆H,

где ∆WБ – уменьшение (увеличение) объема жидкости в баке; ∆WП – увеличение (уменьшение) объема жидкости в пьезометре; SБ – площадь сечения бака; ∆1 – величина опускания (подъема) уровня; d – внутренний диаметр трубки пьезометра П1; ∆H – подъем (опускание) уровня жидкости в пьезометре.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ НА ПЛОСКИЕ СТЕНКИ.

Лабораторная работа №3.

3.1. Цель работы:

— демонстрация закона Паскаля;

— приобретение навыков определения силы избыточного давления на плоские горизонтальную и вертикальную стенки.

3.2. Порядок выполнения работы

Работа может быть совмещена с выполнением лабораторной работы №1.

1. Установить под крышкой бака атмосферное давление;

2. Записать начальное положение указателей на шкалах для горизонтальной и вертикальной стенок;

3. Выполнить п.п. 1-4 п.2.3, создав под крышкой избыточное давление;

4. Записать положения указателей на шкалах сильфонов;

5. Повторить опыты для вакуумметрического давления под крышкой.

3.3. Обработка результатов опытов

1. Определить по величине перемещения стенки и градуировочной характеристики сильфона по формуле (1.14) дополнительные усилия на стенки;

2. Рассчитать по показаниям жидкостных приборов и формуле (1.15) приращения усилий на стенки;

3. Результаты занести в табл.4.

Лабораторная работа №3 может быть выполнена без проведения работы №1. В этом случае расчетные значения дополнительно силы давления на стенку определяются по показаниям механического прибора B.



admin