Единица плотности вещества
Что такое единица плотности? Выясним особенности данной физической величины.
Данный термин является важным показателем нефти, а также различных нефтепродуктов.
Особенности термина
В современной нефтехимии используют такие единицы плотности вещества, как кг/м3, а также г/м3. С помощью подобной величины осуществляют расчеты, связанные с определением массы вещества. При наличии объема, а также при известной плотности вещества, можно определить количество нефтепродуктов.
Определение величины
Насыщенность смеси вещества или чистого компонента представляет собой количество массы, которая содержится в одной единице объема. Единица плотности в СИ – кг/м3. За величину принимают массу одного кубического метра дистиллированной воды, которая взята при температуре четыре градуса.
В основном вычисляют не ее абсолютное значение у вещества или смеси компонентов, а относительную плотность, которая выражает отношение массы смеси (компонента) к чистой воде равного объема.
По численному показателю значения относительной и абсолютной плотности одинаковы, есть отличия только по размерности. У относительной отсутствует единица плотности.
В нашей стране существует специальный ГОСТ 3900, согласно которому, осуществляется определение плотности при показателе температуры +20 градусов по Цельсию.
Для экспортной нефти и нефтепродуктов используют специальные международные стандарты вычисления плотности. Они подразумевают применение ареометров и цифровых анализаторов плотности.
В Соединенных Штатах Америки и Англии используют условные величины, такие как градусы, введены даже специальные градусы Боме и АПИ. Между ними существует связь, выражаемая арифметическими уравнениями.
В некоторых справочных материалах упоминается обозначение плотности d204. В реальности эту физическую величину определяют при различных значениях температур, используя значение коэффициента объемного расширения.
Плотность в качестве самостоятельного показателя важна именно для нефтехимии. Кроме того, этот физический термин применяют при определении структурно-группового состава, проводя анализ смеси углеводородных фракций.
От чего зависит плотность
Единицы измерения плотности свидетельствуют о том, что эта физическая величина связана с объемом и массой. Какие еще показатели могут отразиться на значении плотности?
На плотность оказывает влияние химическая природа составляющих веществ, фракционный состав, молекулярная масса составных веществ, наличие растворенных веществ, содержание смолистых веществ. В зависимости от глубины залегания и геологического возраста происходит изменение плотности нефти. В химии используют такие единицы измерения плотности вещества, как г/см3.
Способы определения плотности
В России для определения плотности применяют ареометрический и пикнометрический метод. Второй вариант является длительным и трудоемким методом, он дает высокую точность измерений. Основой его является сравнение массы вычисляемого объема анализируемой нефти либо нефтепродукта с массой воды при равных значениях температур. В результате получается единица плотности с точностью до 0,0001. Пикнометры представляют собой стеклянные сосуды, имеющие притертую пробку. Объем сосудов допускается в 1, 5, 25 мл.
В чем специфика ареометрического метода? Существует международный стандарт, по которому можно лабораторным способом определить плотность жидких нефтепродуктов, чистой нефти. Метод предполагает применение стеклянного ареометра при +15 и +20 градусах Цельсия.
Ареометр является цилиндрическим сосудом, на дне его находится балласт. Его расположение должно быть обязательно симметричным. Многие ареометры имеют термометр. На приборе сделана специальная шкала, указана единица плотности. Для того чтобы повысить точность определений, можно воспользоваться набором ареометров, используя несколько дополнительных делений на шкале.
Таким методом определяют плотность подвижных прозрачных растворов, используя совпадение нижнего мениска с основой ареометра. При выявлении плотности непрозрачных жидкостей считывают шкалу ареометра, выбирая совпадение со стержнем верхнего мениска.
При плавном погружении ареометра, после его установления, вычисляют параметры плотности. В том случае, если есть отличия от температуры +20 градусов, проводят определение плотности при имеющемся показателе температуры, потом осуществляют перерасчет.
Вычисления по плотности
В повседневной жизни люди часто употребляют сравнительные выражения: «легкий, словно воздух», «тяжелый, будто свинец». При этом практически никто из них не задумывается над тем, имеют ли они определенный смысл.
В школьном курсе физики ребятам предлагаются расчеты, в которых связаны три физических величины: плотность, масса, объем. Например, предлагается вычислить массу медного и стального брусков, имеющих одинаковый объем. Чтобы справиться с подобным заданием, необходим такой показатель, как плотность. Чем плотнее металл, тем большую массу будет иметь брусок.
Как осуществить измерение масс свинцовых деталей, которые имеют различный вес? Сначала необходимо определить высоту, ширину, длину каждого из них, вычислить по полученным показателям объем. Далее можно воспользоваться рычажными весами, набором грузов. Для определения плотности необходимо найти отношение массы к объему предмета.
Заключение
Что же такое плотность? Это физическая величина, которая характеризует определенное вещество. Она определяется как отношение массы данного вещества к объему. Обозначается данный параметр буквой (ро), основной единицей измерения в международной системе СИ является кг/м3. Она характеризует само вещество, не зависит от того, каков объем или масса исходного образца. При увеличении в три раза массы смеси или чистого вещества, ровно во столько же раз будет уменьшаться объем, при этом значение плотности остается постоянной величиной.