Удельный вес

Использование определенного объема

Удельный объем чаще всего используется в инженерных и термодинамических расчетах для физики и химии. Он используется для прогнозирования поведения газов при изменении условий.

Рассмотрим воздухонепроницаемую камеру, содержащую заданное количество молекул:

• Если камера расширяется, а число молекул остается постоянным, плотность газа уменьшается, а удельный объем увеличивается.
• Если камера сжимается, а количество молекул остается постоянным, плотность газа увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если объем камеры поддерживается постоянным, а некоторые молекулы удаляются, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
• Если объем камеры поддерживается постоянным во время добавления новых молекул, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
• Если плотность удваивается, ее удельный объем уменьшается вдвое.
• Если удельный объем удваивается, плотность уменьшается вдвое.

Экономика и социальные науки

В экономике и науках об обществе термин обозначает долю определенного фактора в общей структуре. Это понятие имеет большое значение, так как позволяет судить о значимости какого-либо сектора, его ценности, доле в целом направлении.

Формула удельного веса в экономике: У. в. = Значение отдельной графы таблицы / Сумма всех граф таблицы.

В этом уравнении делимое и делитель выражены в одних и тех же единицах измерения, следовательно, искомая величина будет представлена в виде правильной десятичной дроби или в процентах.

Подобные вычисления проводятся в экономике, хозяйственной деятельности, социологии, статистике и многих других дисциплинах, требующих анализа данных.

При вычислении важно понимать две вещи:

• Знаменатель дроби представляет собой 100%, и сумма показателей для всех граф таблицы не может его превышать. Так, если сложить процентные доли всех статей бюджета, мы получим 100%, не более и не менее.
• Результат вычисления не может быть отрицательным, ведь он представляет собой долю целого.

Читать также: Как подключить звездой или треугольником 3 фазный

Несмотря на то что две приведенные формулы отличаются друг от друга и оперируют разными величинами, в них все же есть кое-что общее. В обоих случаях вычисляется вес объекта, его значимость, влияние на другие объекты и ситуацию в целом.

Понятие о плотности, удельном весе и удельном объеме морской воды

Изображение Johannes Plenio с сайта Pixabay

§ 33. Понятие о плотности, удельном весе и удельном объеме морской воды

Плотность — важнейшее физическое свойство морской воды. Ее изменения определяют многие физические и динамические процессы в Мировом океане. Под плотностью, как известно, понимается отношение массы вещества к его объему (m/V=ρ), т. е. это масса единицы объема. Плотность — величина размерная и в системе СИ выражается в килограммах на кубический метр (кг/м3). Плотность пресной воды при 4° С в системе СИ равна 1000 кг/м3, а морской при 15° С — 1020 — 1030 кг/м3 в зависимости от солености. Понятие «плотность» тесно связано с понятием «удельный вес», через который в океанологии принято выражать плотность.

Удельный вес морской воды

Удельный вес морской воды — это отношение веса единицы объема морской воды при температуре t к весу единицы объема дистиллированной воды при той же температуре и нормальном атмосферном давлении.

В океанологии в качестве стандартной принята температура 17,5°С (средняя температура лабораторного помещения), к которой приводится значение удельного веса морской воды, измеренного при любой температуре.

Удельный вес морской воды зависит только от солености и выражается не системной единицей г/см3.

В океанологической практике введено понятие условного удельного веса

(13)

Удельный вес и плотность морской воды незначительно отклоняются от единицы, поэтому для сокращения записи из числа, выражающего удельный вес, вычитают единицу и переносят запятую на три знака вправо. Например, удельный вес ρ17.5 = 1,02624 записывают как 26,24.

Под плотностью морской воды в океанологии понимают удельный вес морской воды при температуре, которую она имела в данном месте, на данной глубине (in situ), отнесенный к дистиллированной воде при температуре ее наибольшей плотности 4° С.

По той же причине малых изменений и необходимости высокой точности определений введено понятие об условной плотности

(19)

При решении некоторых гидрофизических задач вместо Ϭtиспользуется условный удельный вес при 0° С (Ϭ0)

(20)

Во многих гидродинамических расчетах вместо условной плотности удобнее пользоваться обратной ей величиной, называемой удельным объемом, т. е. объем единицы массы

(21)

Так как удельный объем всегда больше 0,9 и меньше 1,0, то по аналогии с условными удельным весом и плотностью введено понятие условного удельного объема

(22)

Океанологические таблицы

На основании лабораторных исследований Комиссии Международного совета по изучению морей (1889 г.) были установлены соотношения между содержанием хлора, соленостью, условным удельным весом и условной плотностью при температуре 0°С. Эмпирические формулы, связывающие эти величины, были использованы для расчета таблиц, опубликованных в различных международных пособиях (впервые в таблицах Кнудсена, 1901 г.) и в отечественных «Океанологических таблицах», составленных Н. Н. Зубовым. В табл. 14 приводится образец таблицы соответствия величин (из «Океанологических таблиц»).

Таблица 14

Соответствие величин Cl, S, Ϭ и ρ17.5

С помощью таблиц, определив ареометрированием условный удельный вес ρ17.5, можно получить значения Сl (хлора), S (солености) и Ϭ0 (удельного веса). Определив титрованием содержание хлора, можно получить значения S‰, ρ17.5 и Ϭ0.

В «Океанологических таблицах» приводятся таблицы для прямого определения условной плотности и удельного объема по температуре и солености.

Вас так же могут заинтересовать:

Распределение плотности на Поверхности и по глубинам в Мировом океане

Давление и сжимаемость морской воды. Адиабатические процессы

Post Views: 537

Формулы для естественно-научных расчётов

Если говорить об удельном весе (γ), как физической величине, то его можно рассчитать по формулам. В физических расчётах его принято обозначать — γ (гамма). Если известны вес тела (P) и его объём (V), то искомое значение — это отношение первого ко второму (P/V). Из курса физики известно, что вес объекта — это масса (m), умноженная на ускорение свободного падения (g). Подставим эти величины для расчёта удельного веса в формулу γ=P/V. Получим γ=mg/V. По международным стандартам единицей его измерения является Ньютон на метр кубический (Н/м 3 ).

Из формулы понятно, что m/V — плотность (ρ). Таким образом, получается γ=ρg, то есть плотность, умноженная на ускорение. Плотности большинства веществ вычислены и систематизированы. Если использовать справочные таблицы, то вопрос о том, как посчитать удельный вес, легко решается. Однако так обстоит дело только в том случае, если погрешностью величины ускорения (g) можно пренебречь.

Сила тяжести для вычислений

Необходимо знать, что сила тяжести в разных точках нашей планеты немного отличается. Её величина изменяется в зависимости от географической широты. При этом минимальное составляет 9,780 м/с 2 . Максимальное достигает 9,832 м/с 2 . Среднее значение равно 9,80665м/с 2 . Перед тем, как рассчитать удельный вес, определяют этот показатель. В зависимости от точности, при расчётах выбирают разные цифры: 10,0 м/с 2 , 9,8 м/с 2 или 9,81 м/с 2 .

Необходимо также учитывать высоту предмета над уровнем моря и некоторые другие детали. У поверхности Земли силу тяжести измеряют гравиметрами. На других астрономических объектах рассчитывают, производя наблюдения за орбитами различных небесных тел и их вращением. Методом наблюдения и расчётов вычислена сила тяжести многих космических объектов.

https://youtube.com/watch?v=9ywUx4qGpdA

Вот некоторые данные:

• на Юпитере —23,95 м/с 2 ;
• на Нептуне —11,09 м/с 2 ;
• на Сатурне —10,44 м/с 2 ;
• на Венере —8,88 м/с 2 ;
• на Уране —8,86 м/с 2 ;
• на Марсе —3,86 м/с 2 ;
• на Меркурии —3,7 м/с 2 ;
• на Луне —1,62 м/с 2 .

Итак, сила тяжести, действующая на тело, отличается в разных астрофизических условиях, а плотность объекта — величина постоянная и известная. Можно найти γ=ρg практически в любой точке. В невесомости, где отсутствует сила тяжести, это значение — ноль.

Относительная плотность продукции

Другим значением выражения удельный вес является относительная плотность. Это значение показывает во сколько раз вещество тяжелее или легче дистиллированной воды (при одинаковом объёме).

Вода здесь является эталоном. При этом температура её должна быть 4 градуса Цельсия. При этой температуре её плотность максимальна и составляет 999,973 кг/м 3 . Так как сравниваются величины, имеющие одинаковую размерность, результатом будет безразмерное число.

Пикнометр — это прибор для нахождения этого значения. Процедура определения простая. Сначала в чашу прибора наливают эталонную жидкость (воду). Производят взвешивание. Затем процесс повторяют уже с исследуемой субстанцией. При этом полученную величину умножают на абсолютную плотность (999,973 кг/м 3 ).

С помощью таких измерений в производстве косметической продукции проверяют консистенцию товаров (кремов, лосьонов). Используют их в пищевой промышленности и некоторых других производствах.

Температурная зависимость

См. Плотность для получения таблицы измеренных плотностей воды при различных температурах.

Плотность веществ зависит от температуры и давления, поэтому необходимо указать температуры и давления, при которых определялись плотности или массы. Почти всегда измерения проводятся при номинальной температуре в 1 атмосферу (101,325 кПа, игнорируя изменения, вызванные изменением погодных условий), но поскольку относительная плотность обычно относится к водным растворам с высокой степенью несжимаемости или другим несжимаемым веществам (таким как нефтепродукты), изменения плотности вызванные давлением, обычно не учитываются, по крайней мере, там, где измеряется кажущаяся относительная плотность. Для расчета истинной ( в вакууме ) относительной плотности необходимо учитывать давление воздуха (см. Ниже). Температуры задаются обозначением ( T s / T r ), где T s представляет собой температуру, при которой была определена плотность образца, а T r — температура, при которой указывается эталонная плотность (воды). Например, SG (20 ° C / 4 ° C) следует понимать как означающее, что плотность образца была определена при 20 ° C, а плотность воды — при 4 ° C

Принимая во внимание различные температуры образца и эталонные температуры, отметим, что хотя SG H 2 O = 1,000000 (20 ° C / 20 ° C), также верно и то, что RD H 2 O =0,9982030,998840= 0,998363 (20 ° C / 4 ° C). Здесь температура указывается с использованием текущей шкалы ITS-90, а плотности, используемые здесь и в остальной части этой статьи, основаны на этой шкале

По предыдущей шкале IPTS-68 плотности при 20 ° C и 4 ° C составляют, соответственно, 0,9982071 и 0,9999720, в результате чего значение RD (20 ° C / 4 ° C) для воды составляет 0,9982343.

Температуры двух материалов могут быть явно указаны в символах плотности; Например:

относительная плотность: 8,1520 ° С _{4 ° С}; или удельный вес: 2,43215

где верхний индекс указывает температуру, при которой измеряется плотность материала, а нижний индекс указывает температуру эталонного вещества, с которым он сравнивается.

Значение термина «удельный»

Можно говорить о двух толкованиях, физическом и статистическом:

• В физике так называют величину, измеренную в единице чего-либо. Для примера возьмем комнату, и подсчитаем в ней количество водяного пара. Получив величину, А граммов, мы сможем сказать, что влажность здесь составляет, А граммов водяного пара на целую комнату. Зная общее количество воздуха в помещении (Б кг), мы можем найти, сколько воды содержится в одном килограмме воздуха, узнав его удельную влажность. В одном килограмме воздуха комнаты содержится А/Б г/кг водяного пара. Таким образом, синонимом термина выступает слово относительный.
• В статистических науках так называют частный показатель, взятый относительно некого целого. Для примера возьмем годовой бюджет страны, составляющий 500 млн, и вычислим долю расходов на спорт. Предположим, на спорт выделен 1 млн рублей — это 0,2% от всех планируемых трат. Не самая весомая статья бюджета.

Определение — удельный вес — жидкость

Определение удельного веса жидкости производят с помощью пикнометра. Содержание СГ определяют, главным образом, меркурометрическим методом, а в отдельных случаях — аргенто-метрическим. Качественное определение NH3 производят реактивом Несслера.
 

Для определения удельного веса жидкостей пользуются ареометром, который погружается тем глубже, чем меньше удельный вес жидкости. Ареометр имеет шкалу с делениями, показывающими удельные веса жидкостей.
 

Для определения удельного веса жидкостей необходим тонкий стеклянный капилляр длиною 10 — 15 мм и диаметром около 0 1 мм; емкость капилляра — около 0 3 мм3, его вес — около / Змг.
 

Для определения удельного веса жидкости на крючок вешают стеклянный поплавок и подвинчиванием установочного винта, который должен обязательно находиться в плоскости планки, приводят к совпадению острия-указателя на планке и на коромысле. Затем наливают в цилиндр жидкость, подставляют его под поплавок и наложением рейтеров на коромысло уравновешивают весы. Больший рейтер показывает десятичные знаки, следующие — сотые и тысячные, а самый малый — десятитысячные.
 

Для определения удельного веса жидкости в ци-линдр 7 наливают испытуемую жидкость, предварительно приведенную к температуре 20, и опускают в нее сухой поплавок так в жидкость.
 

Для определения удельного веса жидкости существуют два метода. Один из них заключается во взвешивании известного объема жидкости, находящейся в мерном сосуде, который носит название пикнометра. Другой основан на использовании закона Архимеда. Трубка / ареометра погружается в сосуд 2 с жидкостью 3 и плавает в ней. Глубина погружения отсчитывается по шкале. Затем по специальным таблицам определяется объемный вес жидкости. Существуют ареометры, на шкале которых нанесены деления, соответствующие объемному весу жидкости.
 

При определении удельного веса жидкости ареометр не должен касаться стенок сосуда, в котором производится испытание.
 

На основании определения удельного веса жидкости находят по таблице концентрацию данного вещества.
 

Ареометры служат для определения удельного веса жидкости или концентрации растворов.
 

Цилиндры применяются для определения удельного веса жидкостей при помощи ареометров.
 

В лабораторной практике для определения удельного веса жидкостей используются пикнометры, весы Мора и ареометры. Ареометр — наиболее распространенный прибор — применяется для быстрых и приближенных определений удельного веса жидкостей. Он погружается в жидкость частично. На верхней непогружаемой части ареометра нанесены деления. По делению, до которого ареометр погружается в жидкость, отсчитывается величина удельного веса. Непосредственно с погружаемой частью ареометра соединен термометр, который показывает температуру жидкости в момент измерения.
 

Ареометры, применяемые для определения удельного веса жидкостей тяжелее воды, имеют нуль вверху шкалы, а для жидкостей легче воды — внизу шкалы.
 

Разработка и испытание прибора для определения удельного веса жидкостей с дистанционной передачей показаний, Отч.
 

Погрешность Ду зависит от точности определения удельного веса жидкости ареометром или другим прибором и от соответствия так называемой средней пробы действительному среднему составу жидкости в резервуаре

Принимая во внимание, что удельный вес обычно определяется с точностью до третьего знака и что средняя проба вносит дополнительную неточность, эта погрешность должна быть принята равной не менее 0 1 % от величины удельного веса.
 

Плотность воды в зависимости от температуры

Принято считать, что плотность воды равна 1000 кг/м3, 1000 г/л или 1 г/мл, но часто ли мы задумываемся при какой температуре получены эти данные?

Максимальная плотность воды достигается при температуре 3,8…4,2°С. В этих условиях точное значение плотности воды составляет 999,972 кг/м3. Такая температурная зависимость плотности характерна только для воды. Другие распространенные жидкости не имеют максимума плотности на этой кривой — их плотность равномерно снижается по мере роста температуры.

Вода существует как отдельная жидкость в диапазоне температуры от 0 до максимальной 374,12°С — это ее критическая температура, при которой исчезает граница раздела между жидкостью и водяным паром. Значения плотность воды при этих температурах можно узнать в таблице ниже. Данные о плотности воды представлены в размерности кг/м3 и г/мл.

В таблице приведены значения плотности воды в кг/м3 и в г/мл (г/см3), допускается интерполяция данных. Например, плотность воды при температуре 25°С можно определить, как среднее значение от величин ее плотности при 24 и 26°С. Таким образом, при температуре 25°С вода имеет плотность 997,1 кг/м3 или 0,9971 г/мл.

Значения в таблице относятся к пресной или дистиллированной воде. Если рассматривать, например, морскую или соленую воду, то ее плотность будет выше — плотность морской воды равна 1030 кг/м3. Плотность соленой воды и водных растворов солей можно узнать в этой таблице.

Следует отметить, что при увеличении температуры воды (выше 4°С) ее плотность уменьшается. Например, по данным таблицы, плотность воды при температуре 20°С равна 998,2 кг/м3, а при ее нагревании до 90°С, величина плотности снижается до значения 965,3 кг/м3. Удельная масса воды при нормальных условиях значительно отличается от ее плотности при высоких температурах. Средняя плотность воды, находящейся при температуре 200…370°С намного меньше ее плотности в обычном температурном диапазоне от 0 до 100°С.

Смена агрегатного состояния воды приводит к существенному изменению ее плотности. Так, величина плотности льда при 0°С имеет значение 916…920 кг/м3, а плотность водяного пара составляет величину в сотые доли килограмма на кубический метр. Следует отметить, что значение плотности воды почти в 1000 раз больше плотности воздуха при нормальных условиях.

Кроме того, вы также можете ознакомиться с таблицей плотности веществ и материалов.

Физические свойства воды при температуре от 0 до 100°С

В таблице представлены следующие физические свойства воды: плотность воды ρ, удельная энтальпия h, удельная теплоемкость Cp, теплопроводность воды λ, температуропроводность воды а, вязкость динамическая μ, вязкость кинематическая ν, коэффициент объемного теплового расширения β, коэффициент поверхностного натяжения σ, число Прандтля Pr. Физические свойства воды приведены в таблице при нормальном атмосферном давлении в интервале от 0 до 100°С.

Физические свойства воды существенно зависят от ее температуры. Наиболее сильно эта зависимость выражена у таких свойств, как удельная энтальпия и динамическая вязкость. При нагревании значение энтальпии воды значительно увеличивается, а вязкость существенно снижается. Другие физические свойства воды, например, коэффициент поверхностного натяжения, число Прандтля и плотность уменьшаются при росте ее температуры. К примеру, плотность воды при нормальных условиях (20°С) имеет значение 998,2 кг/м3, а при температуре кипения снижается до 958,4 кг/м3.

Такое свойство воды, как теплопроводность (или правильнее — коэффициент теплопроводности) при нагревании имеет тенденцию к увеличению. Теплопроводность воды при температуре кипения 100°С достигает значения 0,683 Вт/(м·град). Температуропроводность H2O также увеличивается при росте ее температуры.

Следует отметить нелинейное поведение кривой зависимости удельной теплоемкости этой жидкости от температуры. Ее значение снижается в интервале от 0 до 40°С, затем происходит постепенный рост теплоемкости до величины 4220 Дж/(кг·град) при 100°С. Физические свойства воды при атмосферном давлении — таблица

Примечание: Температуропроводность в таблице дана в степени 108 , вязкость в степени 106 и т. д. для других свойств. Размерность физических свойств воды выражена в единицах .

Как определить плотность жидкости

Математический расчет плотности жидкого вещества выглядит как частное от деления взятой массы на тот объем, который оно занимает.

\(\rho=m\div V\)

Где m — масса жидкости, V — ее объем.

Единицей измерения плотности является кг/м3 (для системы СИ). Обозначение в системе CUC — г/см3.

Жидкость, представляющая собой смесь двух и более компонентов, имеет значение плотности, определяемой по формуле:

\(\rho=(\rho1\times V1+\rho2V2)\div(V1+V2)\)

Существует деление жидкостей на:

1. Идеальные — имеются ввиду абсолютно подвижные жидкие вещества, на которых не действуют посторонние силы. Они неизменны в своем объеме. Таких жидкостей практически не бывает.
2. Реальные — могут сжиматься, сопротивляться давлению, т.е. реагировать на посторонние силы.

Реальные, в свою очередь, подразделяются на:

1. Ньютоновские — для них характерно послойное движение (сдвигание), скорость которого пропорциональна напряжению. Когда регистрируется абсолютный покой, напряжение равно нулю. К ньютоновским жидкостям относятся вода, масло, керосин, бензин и др.
2. Бингамовские — жидкости, имеющие начальный предел текучести, ниже которого они не текут и имеют свойства твёрдого тела.

Откуда пошли названия

Если окунуться глубоко в историю, нужно понять, что для каждого отдельного города, не говоря уже о странах, были свои понятия веса, длины, времени. Мера веса в каждом уголке планеты была своя, его измеряли унциями, фунтами, мерами, пудами и другими единицами, и даже одинаковые названия не гарантировали совпадение веса. То же самое было и с длиной, начиная от мелких измерений и заканчивая расстояниями между городами. Но до конца восемнадцатого века никто бы не понял вопроса «сколько килограмм в 1 литре?», ведь таких названий даже не существовало.

Со временем, когда государства приходили к единоначалию, а международная торговля стала активно развиваться, возникла потребность в универсальной стандартизации. И если внутри каждой отдельно взятой страны унификация измерений произошла практически одновременно с образованием этой самой страны, то к единым международным стандартам мировая общественность подошла во второй половине девятнадцатого века.

Сами названия «метр» и «килограмм» появились во Франции в 1795 году. После победы Французской революции новые власти решили избавиться от всего, что напоминало монархию. Измененные названия месяцев года, дней недели просуществовали совсем недолго, а вот корни новых единиц измерения всего мирового сообщества берут начало именно во Франции. Именно там впервые ответили на вопрос «сколько килограмм в 1 литре воды?».

Закон Архимеда

Этот закон известен преимущественно не своей формулировкой, а историей его возникновения.

Легенда гласит, что царь Герон II попросил Архимеда определить, из чистого ли золота сделана его корона, при этом, не причиняя вреда самой короне. То есть, нельзя ее расплавить или в чем-нибудь растворить.

Взвесить корону Архимеду труда не составило, но этого было мало — нужно было определить объем короны, чтобы рассчитать плотность металла, из которого она отлита, и определить, чистое ли это золото.

Это можно сделать по формуле плотности.

Дальше, согласно легенде, Архимед, озабоченный мыслями о том, как определить объем короны, погрузился в ванну — и вдруг заметил, что уровень воды в ванне поднялся. И тут ученый осознал, что объем его тела вытеснил равный ему объем воды, следовательно, и корона, если ее опустить в заполненный до краев таз, вытеснит из него объем воды, равный ее объему.

Решение задачи было найдено и, согласно самой расхожей версии легенды, ученый закричал «Эврика!» и побежал докладывать о своей победе в царский дворец (по легенде он даже не оделся).

Закон Архимеда

Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна по модулю весу вытесненной жидкости и противоположно ему направлена.

На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость или газ, действуют силы давления. Эти силы увеличиваются с глубиной погружения, и на нижнюю часть тела будет действовать со стороны жидкости большая сила, чем на верхнюю.

Равнодействующая всех сил давления, действующих на поверхность тела со стороны жидкости, называется выталкивающей силой или силой Архимеда. Истинная причина появления выталкивающей силы — наличие различного гидростатического давления в разных точках жидкости.

А теперь давайте порешаем задачки.

Задача 1

В сосуд погружены три железных шарика равных объемов. Одинаковы ли силы, выталкивающие шарики? (Плотность жидкости вследствие ничтожно малой сжимаемости на любой глубине считать примерно одинаковой).

Решение:

Да, так как объемы одинаковы, а архимедова сила зависит от объема погруженной части тела, а не от глубины.

Задача 2

На поверхности воды плавают бруски из дерева, пробки и льда. Укажите, какой брусок из пробки, а какой изо льда? Какая существует зависимость между плотностью тела и объемом этого тела над водой?

Решение:

Чем меньше плотность тела, тем большая часть его находится над водой. Дерево плотнее пробки, а лед плотнее дерева. Значит изо льда — материал №1, а из пробки — №3.

Задача 3

На графике показана зависимость модуля силы Архимеда FАрх, действующей на медленно погружаемый в жидкость кубик, от глубины погружения x. Длина ребра кубика равна 10 см, его нижнее основание всё время параллельно поверхности жидкости. Определите плотность жидкости. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.

Решение:

Сила Архимеда, действующая на кубик равна F_Арх = ρ_ж * g * V_погр

V — объём погруженной части кубика,

ρ — плотность жидкости.

Учитывая, что нижнее основание кубика всё время параллельно поверхности жидкости, можем записать:

F_Арх = ρ_ж * g * V_{погр = ρж * g * a2 * x}

а — длина стороны кубика.

Выразим плотность:

ρ = F_Арх / (g * a2 * x)

Рассматривая любую точку данного графика, получим:

ρ = F_Арх / (g * a2 * x) = 20,25 / (10 * 7,5 * 10-2) = 2700 кг/м3

Ответ: плотность жидкости равна 2700 кг/м3

Задача 4

В сосуде с водой, не касаясь стенок и дна, плавает деревянный кубик с длиной ребра 20 см. Кубик вынимают из воды, заменяют половину его объёма на материал, плотность которого в 6 раз больше плотности древесины, и помещают получившийся составной кубик обратно в сосуд с водой. На сколько увеличится модуль силы Архимеда, действующей на кубик? (Плотность сосны — 400 кг/м3.)

Решение:

В первом случае кубик плавает в воде, а это значит, что сила тяжести уравновешивается силой Архимеда:

F_Арх1 = mg = ρ_т * g * a3 = 400 * 0,23 * 10 = 32 Н

После замены части кубика его средняя плотность станет равной

0,5 * 400 + 0,5 * 2400 = 1400 кг/м3

Получившаяся плотность больше плотности воды = 100 кг/м3. Это значит, что во втором случае кубик полностью погрузится в воду. Сила Архимеда в этом случае будет равна:

F_Арх2 = ρ_т * g * V_т = 1000 * 10 * 0,23 = 80 Н

Отсюда получаем, что сила Архимеда увеличится на 48 Н.

Ответ: сила Архимеда увеличится 48 Н

Формула удельного объема

Для расчета удельного объема (ν) используются три общие формулы:

1. ν = В / м где V — объем, а m — масса
2. ν = 1 /ρ = ρ -1 где ρ — плотность
3. ν = RT / PM = RT / P где R — идеальная газовая постоянная, T — температура, P — давление, а M — молярность.

Второе уравнение обычно применяется к жидкостям и твердым веществам, потому что они относительно несжимаемы. Уравнение может использоваться при работе с газами, но плотность газа (и его удельный объем) может резко измениться с небольшим увеличением или снижением температуры.

Третье уравнение применимо только к идеальным газам или к реальным газам при относительно низких температурах и давлениях, которые приближаются к идеальным газам.

Похожие записи:

Ford gt (2003-2006) Категории прав Chevrolet orlando (2010-2015) Мойка двигателя автомобиля: плюсы и минусы Надежные автомобили с пробегом в россии на 2020 год: топ-12 Велосипедные тормозные колодки их виды и обслуживание