Densidad del líquido 1 3. Determinación de la densidad del combustible

Cualquier líquido tiene sus propias propiedades y características únicas. En física, se acostumbra considerar una serie de fenómenos que se asocian con estas características específicas.

Los líquidos generalmente se dividen en dos categorías principales:

• goteo o baja compresibilidad;
• gaseoso o compresible.

Figura 2. Cálculo de la densidad del líquido. Author24 - intercambio en línea de trabajos de estudiantes

Estas clases de líquidos tienen diferencias fundamentales entre sí. Entonces, los líquidos de gota difieren significativamente de los gaseosos. Tienen cierto volumen. Su valor no cambiará bajo la influencia de fuerzas externas. En estado gaseoso, los líquidos pueden ocupar todo el volumen que tienen. Además, una clase similar de fluido puede cambiar su propio volumen en gran medida si está influenciado por ciertas fuerzas externas.

Los líquidos de cualquier tipo tienen tres propiedades de las que no pueden separarse:

• densidad;
• viscosidad;
• fuerza de tensión superficial.

Estas propiedades son capaces de influir en numerosas leyes de su movimiento, por lo que son de primordial importancia en el proceso de estudio y aplicación del conocimiento en la práctica.

El concepto de densidad del fluido

La masa que está contenida en una unidad de volumen se llama densidad del líquido. Si aumenta progresivamente la unidad de presión, entonces el volumen de agua tenderá a disminuir de su valor original. La diferencia de valores es de aproximadamente 1 a 20000. El mismo orden de números tendrá la relación de compresión volumétrica para otros líquidos que caen. Como regla general, en la práctica se encuentra que no hay cambios serios en la presión, por lo tanto, es costumbre no usar la compresibilidad del agua en la práctica al calcular la gravedad específica y la densidad en función de la presión.

Figura 3. Densidades de varios líquidos. Author24 - intercambio en línea de trabajos de estudiantes

Para calcular la densidad de un líquido, se introduce el concepto de dilatación térmica por goteo de líquidos. Se caracteriza por un coeficiente de expansión térmica, que expresa el aumento en el volumen de un líquido con un aumento de temperatura de 10 grados centígrados.

Por lo tanto, se forma un índice de densidad para un líquido particular. Se tiene en cuenta en varios presión atmosférica, indicadores de temperatura. Arriba hay una tabla que muestra las densidades de los principales tipos de líquidos.

densidad del agua

El agua es el líquido más común y familiar. Considere las principales características de la densidad y la viscosidad de esta sustancia. La densidad del agua en condiciones naturales será igual a 1000 kg/m3. Esta cifra se aplica al agua destilada. Para el agua de mar, el valor de densidad es ligeramente superior: 1030 kg / m3. Este valor no es finito y está estrechamente relacionado con la temperatura. El rendimiento ideal se puede registrar a una temperatura de aproximadamente 4 grados centígrados. Si realiza cálculos sobre agua hirviendo a una temperatura de 100 grados, la densidad disminuirá bastante y será de aproximadamente 958 kg / m3. Se ha establecido que, por lo general, en el proceso de calentamiento de cualquier líquido, su densidad disminuye.

La densidad del agua también es bastante similar a la de varios alimentos comunes. Se puede comparar con vino, solución de vinagre, leche descremada, crema, crema agria. Algunos tipos de productos tienen valores de densidad más altos. Sin embargo, hay muchos productos alimenticios y bebidas que pueden ceder significativamente al agua clásica. Entre ellos se suelen distinguir los alcoholes, así como los derivados del petróleo, entre ellos el fuel oil, el queroseno y la gasolina.

Si es necesario calcular la densidad de ciertos gases, entonces se utilizan las ecuaciones de estado de los gases ideales. Esto es necesario en los casos en que el comportamiento de los gases reales difiere significativamente del comportamiento de los gases ideales y no se produce el proceso de licuefacción.

El volumen de un gas generalmente depende de los valores de presión y temperatura. Las diferencias de presión, que causan cambios significativos en la densidad de los gases, ocurren cuando se mueven a altas velocidades. Por lo general, el gas incompresible se manifiesta a velocidades que superan los cien metros por segundo. Se calcula la relación entre la velocidad del fluido y la velocidad del sonido. Esto le permite correlacionar muchos indicadores al confirmar la densidad de una sustancia.

Viscosidad de los líquidos

La viscosidad es otra propiedad de cualquier líquido. Este es el estado de un fluido que es capaz de resistir el corte u otra fuerza externa. Se sabe que los líquidos reales tienen propiedades similares. Se define como la fricción interna durante el movimiento relativo de partículas fluidas que se encuentran cerca.

No solo hay líquidos fácilmente móviles, sino también sustancias más viscosas. El primer grupo generalmente incluye aire y agua. En los petróleos pesados, la resistencia ocurre en un nivel diferente. La viscosidad puede caracterizar el grado de fluidez de un líquido. Además, dicho proceso se denomina movilidad de sus partículas y depende de la densidad de la sustancia. La viscosidad de los líquidos en el laboratorio se determina mediante viscosímetros. Si la viscosidad de un líquido depende en mayor medida solo de la temperatura aplicada, entonces se acostumbra distinguir entre varios parámetros básicos de las sustancias. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad del líquido que cae tiende a disminuir. La viscosidad de un líquido gaseoso en condiciones similares solo aumenta.

La fuerza de rozamiento interno en los líquidos surge cuando la velocidad del gradiente es proporcional al área de las capas que realizan el rozamiento. En este caso, la fricción en los líquidos suele distinguirse del proceso de fricción en otros sólidos. En sólidos, la fuerza de rozamiento dependerá de la presión normal, y no del área de las superficies de roce.

Fluidos anómalos e ideales

Existen dos tipos de líquidos, en función de sus características internas:

• fluidos anormales;
• líquidos ideales.

Definición 1

Los fluidos anómalos son aquellos fluidos que no obedecen la ley de viscosidad de Newton. Dichos líquidos pueden comenzar a moverse después del momento del esfuerzo cortante cuando pasan el umbral límite como mínimo. Este proceso también se denomina esfuerzo cortante inicial. Estos fluidos no pueden moverse a bajas tensiones y experimentan deformaciones elásticas.

Los fluidos ideales incluyen un fluido imaginario que no está sujeto a compresión ni deformación, es decir, carece de la propiedad de viscosidad. Para su cálculo es necesario introducir ciertos factores de corrección.

Se proporciona una tabla de la densidad de los líquidos a varias temperaturas y presiones atmosféricas para los líquidos más comunes. Los valores de densidad en la tabla corresponden a las temperaturas indicadas, se permite la interpolación de datos.

Muchas sustancias son capaces de estar en estado líquido. Los líquidos son sustancias de varios orígenes y composiciones que tienen fluidez: pueden cambiar de forma bajo la influencia de ciertas fuerzas. La densidad de un líquido es la relación entre la masa de un líquido y el volumen que ocupa.

Considere ejemplos de la densidad de algunos líquidos. Lo primero que te viene a la mente cuando escuchas la palabra “líquido” es agua. Y esto no es para nada casual, porque el agua es la sustancia más común en el planeta, y por lo tanto puede tomarse como un ideal.

Igual a 1000 kg/m 3 para agua destilada y 1030 kg/m 3 para agua de mar. Dado que este valor está estrechamente relacionado con la temperatura, cabe señalar que este valor “ideal” se obtuvo a +3,7 °C. La densidad del agua hirviendo será algo menor: es igual a 958,4 kg / m 3 a 100 ° C. Cuando los líquidos se calientan, su densidad suele disminuir.

La densidad del agua tiene un valor cercano a varios productos alimenticios. Estos son productos como: solución de vinagre, vino, 20% de nata y 30% de nata agria. Los productos individuales son más densos, por ejemplo, la yema de huevo: su densidad es de 1042 kg / m 3. Resulta ser más denso que el agua, por ejemplo: jugo de piña - 1084 kg / m 3, jugo de uva - hasta 1361 kg / m 3, jugo de naranja - 1043 kg / m 3, Coca-Cola y cerveza - 1030 kg / metro 3

Muchas sustancias son menos densas que el agua. Por ejemplo, los alcoholes son mucho más ligeros que el agua. Entonces, la densidad es 789 kg / m 3, butilo - 810 kg / m 3, metilo - 793 kg / m 3 (a 20 ° C). Ciertos tipos de combustibles y aceites tienen valores de densidad aún más bajos: aceite - 730-940 kg / m 3, gasolina - 680-800 kg / m 3. La densidad del queroseno es de aproximadamente 800 kg / m 3, - 879 kg / m 3, fuel oil - hasta 990 kg / m 3.

Los indicadores de baja densidad se distinguen por líquidos como: trementina 870 kg / m 3,

Uno de los tres estados agregados de existencia de las sustancias es líquido. Las partículas líquidas se ubican de manera muy compacta, lo que provoca su alta densidad (las densidades de algunos líquidos se dan en la Tabla 1) y baja compresibilidad en comparación con los gases. La estructura y la estructura interna de los líquidos se caracterizan por una disposición ordenada de partículas. Debido a la movilidad relativamente alta de las partículas líquidas, su ordenación se limita a pequeñas islas (agregados o cúmulos), estando estos últimos orientados aleatoriamente entre sí, y parte del espacio entre ellos permanece sin materia. Estas formaciones son inestables, las conexiones en ellas se destruyen y reaparecen constantemente. En este caso, las partículas se intercambian entre grupos vecinos. Así, estructuralmente, un líquido se caracteriza por la presencia de un equilibrio lábil (móvil) debido a la relativa libertad de movimiento de las partículas. La formación de agregados lábiles en un líquido se observa incluso a temperaturas muy superiores a la temperatura de cristalización. A medida que la temperatura disminuye, la estabilidad de dichos agregados aumenta y, cerca de la temperatura de cristalización, los líquidos tienen una estructura casi cristalina; el número de agregados aumenta, se vuelven más grandes y comienzan a orientarse entre sí de cierta manera.

Tabla 1. Densidades de algunos líquidos.

Los líquidos son isotrópicos, es decir. sus propiedades físicas son las mismas en diferentes direcciones. Con cualquier fuerza arbitrariamente pequeña, los líquidos cambian fácilmente de forma, lo que se manifiesta en la fluidez. Naturalmente, la fluidez (o su recíproco, la viscosidad) para varios líquidos varía en un amplio rango. Hay líquidos que tienen una viscosidad muy alta (por ejemplo, algunos betunes), como resultado de lo cual, con una aplicación brusca de una carga, un impacto, se colapsan como sólidos. Al mismo tiempo, un aumento gradual y continuo de la carga permite detectar fluidez en ellos.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

Objetivos del trabajo:

dar a los estudiantes una idea de la metodología para determinar la densidad de los productos derivados del petróleo;

enseñar a los estudiantes a tener en cuenta el valor de la densidad en las operaciones de contabilización del consumo de combustibles y lubricantes.

Por debajo densidad de combustibleρ entender su masa por unidad de volumen. La dimensión de la densidad en el sistema de unidades SI se expresa en kg/m 3 . La densidad de los productos derivados del petróleo depende de la temperatura, es decir, con su aumento, la densidad disminuye y, con una disminución, aumenta. La densidad puede medirse a cualquier temperatura, pero el resultado de la medición debe llevarse a una temperatura de +20 °C, que se toma como estándar al evaluar la densidad de combustibles y aceites.

Llevar la densidad medida a la densidad a una temperatura estándar de +20 ° C se lleva a cabo de acuerdo con la fórmula

ρ 20 = ρ t + γ(t + 20),

dónde ρ - densidad del combustible a la temperatura de ensayo, kg/m 3 ; γ - corrección de temperatura promedio, kg/m 3 -grados (Tabla 2); t- temperatura a la que se midió la densidad del combustible, °C.

Los valores de las correcciones por densidad se dan en la Tabla. 2.

Tabla 2

Correcciones de temperatura promedio para la densidad de productos derivados del petróleo.

Informes sobre productos petrolíferos investigados

La contabilización de productos petrolíferos en depósitos de petróleo, depósitos de combustible de vehículos automotores, bases de mecanización y gasolineras, así como la compra y transporte al por mayor de combustibles y lubricantes se realizan en unidades de masa, es decir, la recepción se realiza en unidades de peso - kilogramos y toneladas (kg, t), y el consumo se tiene en cuenta en unidades volumétricas - litros (l).

Por lo tanto, el sistema de contabilidad y presentación de informes, así como los cálculos en la preparación de solicitudes de suministro, deben prever la conversión de cantidades de unidades de masa a unidades de volumen y viceversa. Además, el control de la presencia de residuos de combustible en los tanques de las estaciones de servicio (gasolineras), su venta al por menor y liberación al repostar los tanques de los vehículos, también se establecen sus índices de consumo y se producen en unidades de volumen, es decir, en litros (l) .

Debido a esto, es necesario recalcular de unidades de masa a unidades de volumen y viceversa, para lo cual es necesario conocer la densidad de los productos petrolíferos recibidos y emitidos.

El nuevo cálculo se lleva a cabo de la siguiente manera: la cantidad de gasolina en unidades de masa, kg GRAMO t = V t ρ t,

dónde V t- la cantidad de gasolina en unidades de volumen, l; ρ t- densidad de la gasolina a la misma temperatura, kg/l.

Con el cálculo inverso y la misma notación V t = GRAMO t / ρ t.

De este modo, densidad absoluta sustancia es la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen. Tiene la dimensión kg/m 3 en el sistema SI.

Medición de densidad con densímetros de aceite

En almacenes y estaciones de servicio, la densidad de los productos derivados del petróleo se mide utilizando densímetro de aceite(hidrómetro), que es un flotador de vidrio hueco con un lastre en la parte inferior y un tubo de vidrio delgado en la parte superior, en el que se coloca la escala de densidad. El kit de medición incluye densímetros con varios límites de escalas de densidad, que permiten determinar prácticamente la densidad de todo tipo de combustibles y aceites (Fig. 3-4).

Los densímetros están graduados en g / cm 3, por lo tanto, para expresar la densidad del producto en el sistema SI, es necesario volver a calcular el resultado de la medición multiplicando por 1000.

Arroz. 4. Determinación de la densidad de la gasolina. a - aerómetro: 1 - escala del termómetro; 2 - escala de densidad (p, g / cm 2); b - densímetro de aceite: 1 - densímetro de aceite