Liquido con densità 1 3. Determinazione della densità del carburante

Qualsiasi liquido ha le sue proprietà e caratteristiche uniche. In fisica è consuetudine considerare una serie di fenomeni associati a queste caratteristiche specifiche.

I liquidi vengono solitamente divisi in due categorie principali:

• gocciolante o poco comprimibile;
• gassoso o comprimibile.

Figura 2. Calcolo della densità del liquido. Author24 - scambio online di lavori degli studenti

Queste classi di liquidi presentano differenze fondamentali tra loro. Pertanto, le goccioline liquide differiscono significativamente da quelle gassose. Hanno un certo volume. Il suo valore non cambierà sotto l'influenza di forze esterne. Allo stato gassoso i liquidi possono occupare tutto il volume di cui dispongono. Inoltre, una classe di liquidi simile può modificare in modo significativo il proprio volume se è influenzata da determinate forze esterne.

I liquidi di qualsiasi tipo hanno tre proprietà dalle quali non possono separarsi:

• densità;
• viscosità;
• forza di tensione superficiale.

Queste proprietà possono influenzare numerose leggi del loro movimento, quindi sono di primaria importanza nel processo di studio e applicazione pratica delle conoscenze.

Concetto di densità del liquido

La massa contenuta in un'unità di volume è chiamata densità del liquido. Se si aumenta progressivamente l'unità di pressione, il volume dell'acqua tenderà a diminuire rispetto al valore originale. La differenza nei valori è di circa 1 su 20.000. Il rapporto di compressione volumetrica per altri liquidi in goccioline avrà lo stesso ordine di numeri. Di norma, in pratica si constata che non si verificano cambiamenti significativi nella pressione, quindi è consuetudine non utilizzare la comprimibilità dell'acqua nella pratica quando si calcola il peso specifico e la densità in funzione della pressione.

Figura 3. Densità di vari liquidi. Author24 - scambio online di lavori degli studenti

Per calcolare la densità del liquido, viene introdotto il concetto di espansione della temperatura per i liquidi in goccioline. È caratterizzato dal coefficiente di dilatazione termica, che esprime l'aumento del volume del liquido all'aumentare regime di temperatura di 10 gradi Celsius.

Pertanto, si forma un indicatore di densità per un particolare liquido. È consuetudine tenerne conto in modo diverso pressione atmosferica, indicatori di temperatura. Sopra è riportata una tabella che mostra le densità dei principali tipi di liquidi.

Densità dell'acqua

Il liquido più comune e familiare agli esseri umani è l'acqua. Consideriamo le principali caratteristiche della densità e della viscosità di questa sostanza. La densità dell'acqua in condizioni naturali sarà di 1000 kg/m3. Questo indicatore viene utilizzato per l'acqua distillata. Per l'acqua di mare il valore di densità è leggermente superiore: 1030 kg/m3. Questo valore non è finito ed è strettamente correlato alla temperatura. Gli indicatori ideali possono essere registrati a una temperatura di circa 4 gradi Celsius. Se si effettuano calcoli sull'acqua bollente a una temperatura di 100 gradi, la densità diminuirà in modo abbastanza significativo e sarà di circa 958 kg/m3. È stato stabilito che solitamente nel processo di riscaldamento di liquidi la loro densità diminuisce.

Anche la densità dell’acqua è abbastanza vicina a quella di numerosi alimenti comuni. Può essere paragonato a vino, soluzione di aceto, latte scremato, panna, panna acida. Alcuni tipi di prodotti hanno densità più elevate. Tuttavia, ci sono molti prodotti alimentari e bevande che possono essere significativamente inferiori all’acqua classica. Tra questi ci sono solitamente gli alcoli e i prodotti petroliferi, tra cui olio combustibile, cherosene e benzina.

Se è necessario calcolare la densità di alcuni gas, vengono utilizzate le equazioni di stato dei gas ideali. Ciò è necessario nei casi in cui il comportamento dei gas reali differisce significativamente dal comportamento dei gas ideali e il processo di liquefazione non avviene.

Il volume di un gas dipende solitamente dalla pressione e dalla temperatura. Differenze di pressione che causano cambiamenti significativi nella densità del gas si verificano quando ci si muove ad alta velocità. Tipicamente, il gas incomprimibile si manifesta a velocità che superano i cento metri al secondo. Viene calcolato il rapporto tra la velocità del movimento del fluido e la velocità del suono. Ciò consente di correlare molti indicatori quando si conferma la densità di una particolare sostanza.

Viscosità dei liquidi

Un'altra proprietà di qualsiasi liquido è la viscosità. Questo è uno stato del fluido in grado di resistere al taglio o ad altre forze esterne. È noto che i liquidi reali hanno proprietà simili. È definito come l'attrito interno durante il movimento relativo delle particelle liquide situate nelle vicinanze.

Non esistono solo liquidi facilmente mobili, ma anche sostanze più viscose. Il primo gruppo comprende solitamente aria e acqua. Negli oli pesanti la resistenza si presenta a un livello diverso. La viscosità può essere caratterizzata dal grado di fluidità di un liquido. Questo processo è anche chiamato mobilità delle sue particelle e dipende dalla densità della sostanza. La viscosità dei liquidi in condizioni di laboratorio è determinata dai viscosimetri. Se la viscosità del liquido dipende in gran parte solo dalla temperatura applicata, è consuetudine distinguere tra diversi parametri fondamentali delle sostanze. All'aumentare della temperatura, la viscosità del liquido gocciolina tende a diminuire. La viscosità di un liquido gassoso in condizioni simili non fa che aumentare.

La forza di attrito interno nei liquidi nasce quando la velocità del gradiente è proporzionale all'area degli strati che effettuano l'attrito. In questo caso, l'attrito nei liquidi viene solitamente distinto dal processo di attrito in altri corpi solidi. Nei solidi, la forza di attrito dipenderà dalla pressione normale e non dall'area delle superfici di sfregamento.

Liquidi anomali e ideali

Esistono due tipi di liquidi in base alle loro caratteristiche interne:

• liquidi anomali;
• liquidi ideali.

Definizione 1

I liquidi anomali sono quei liquidi che non obbediscono alla legge della viscosità di Newton. Tali liquidi sono in grado di iniziare a muoversi dopo il momento dello sforzo di taglio al superamento della soglia minima. Questo processo è anche chiamato sforzo di taglio iniziale. Questi fluidi non possono muoversi sotto piccole sollecitazioni e subiscono una deformazione elastica.

I liquidi ideali includono un liquido immaginario che non è soggetto ad alcuna compressione o deformazione, cioè non ha la proprietà della viscosità. Per calcolarlo è necessario introdurre alcuni fattori di correzione.

Viene fornita una tabella della densità dei liquidi alle varie temperature e pressione atmosferica per i liquidi più comuni. I valori di densità in tabella corrispondono alle temperature indicate; è consentita l'interpolazione dei dati.

Molte sostanze possono essere trovate in stato liquido. I liquidi sono sostanze di varia origine e composizione che hanno fluidità e sono in grado di cambiare forma sotto l'influenza di determinate forze; La densità di un liquido è il rapporto tra la massa di un liquido e il volume che occupa.

Diamo un'occhiata ad esempi della densità di alcuni liquidi. La prima sostanza che ti viene in mente quando senti la parola “liquido” è l’acqua. E questo non è affatto casuale, perché l'acqua è la sostanza più comune sul pianeta, e quindi può essere presa come un ideale.

Pari a 1000 kg/m 3 per acqua distillata e 1030 kg/m 3 per acqua di mare. Poiché questo valore è strettamente correlato alla temperatura, è opportuno notare che questo valore “ideale” è stato ottenuto a +3,7°C. La densità dell'acqua bollente sarà leggermente inferiore: è pari a 958,4 kg/m 3 a 100°C. Quando i liquidi vengono riscaldati, la loro densità solitamente diminuisce.

La densità dell'acqua ha un valore simile a quello di vari prodotti alimentari. Si tratta di prodotti come: soluzione di aceto, vino, panna al 20% e panna acida al 30%. Alcuni prodotti risultano più densi, ad esempio il tuorlo d'uovo: la sua densità è di 1042 kg/m 3. Sono più densi dell'acqua: succo di ananas - 1084 kg/m3, succo d'uva - fino a 1361 kg/m3, succo d'arancia - 1043 kg/m3, Coca-Cola e birra - 1030 kg/m3.

Molte sostanze sono meno dense dell'acqua. Ad esempio, gli alcoli sono molto più leggeri dell’acqua. Quindi la densità è 789 kg/m3, butile - 810 kg/m3, metile - 793 kg/m3 (a 20°C). Alcuni tipi di carburante e olio hanno valori di densità ancora più bassi: petrolio - 730-940 kg/m3, benzina - 680-800 kg/m3. La densità del cherosene è di circa 800 kg/m3, - 879 kg/m3, l'olio combustibile - fino a 990 kg/m3.

Gli indicatori a bassa densità sono caratterizzati da liquidi come: trementina 870 kg/m 3,

Uno dei tre stati aggregati di esistenza delle sostanze è liquido. Le particelle liquide si trovano in una posizione molto compatta, il che determina la loro elevata densità (le densità di alcuni liquidi sono riportate nella Tabella 1) e la bassa comprimibilità rispetto ai gas. La struttura e la struttura interna dei liquidi sono caratterizzate da una disposizione ordinata delle particelle. A causa della mobilità relativamente elevata delle particelle liquide, il loro ordinamento è limitato a piccole isole (aggregati o cluster), questi ultimi sono orientati in modo casuale l'uno rispetto all'altro e parte dello spazio tra di loro rimane vuoto di materia. Queste formazioni sono instabili, le connessioni in esse vengono costantemente distrutte e riemerse. In questo caso, avviene uno scambio di particelle tra cluster vicini. Pertanto, da un punto di vista strutturale, un liquido è caratterizzato dalla presenza di un equilibrio labile (mobile), dovuto alla relativa libertà di movimento delle particelle. La formazione di aggregati labili nei liquidi si osserva anche a temperature molto superiori alla temperatura di cristallizzazione. Al diminuire della temperatura, la stabilità di tali aggregati aumenta e in prossimità della temperatura di cristallizzazione i liquidi hanno una struttura quasicristallina, cioè il numero di aggregati aumenta, diventano di dimensioni maggiori e iniziano ad essere orientati l'uno rispetto all'altro in un certo modo.

Tabella 1. Densità di alcuni liquidi.

I liquidi sono isotropi, cioè le loro proprietà fisiche sono le stesse in direzioni diverse. Con qualsiasi sforzo, non importa quanto piccolo, i liquidi cambiano facilmente forma, il che si manifesta nella fluidità. Naturalmente, la fluidità (o il suo valore inverso - viscosità) per diversi liquidi varia entro ampi limiti. Ci sono liquidi che hanno una viscosità molto elevata (ad esempio alcuni bitumi), per cui, quando viene applicato un carico improvviso - un impatto - collassano come solidi. Allo stesso tempo, un aumento graduale e continuo del carico permette di rilevarne la fluidità.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

ESEMPIO 2

Obiettivi di lavoro:

dare agli studenti un'idea della metodologia per determinare la densità dei prodotti petroliferi;

insegnare agli studenti a tenere conto del valore di densità quando si tiene conto del consumo di carburante e lubrificanti.

Sotto densità del carburanteρ comprenderne la massa per unità di volume. La dimensione della densità in unità SI è espressa in kg/m3. La densità dei prodotti petroliferi dipende dalla temperatura, cioè all'aumentare della densità diminuisce e al diminuire aumenta. La densità può essere misurata a qualsiasi temperatura, ma il risultato della misurazione risulta necessariamente una temperatura di +20 °C, che viene presa come standard quando si valuta la densità di carburanti e oli.

La riduzione della densità misurata alla densità ad una temperatura standard di +20 °C viene effettuata secondo la formula

ρ 20 = ρ T + γ(T + 20),

Dove ρ - densità del carburante alla temperatura di prova, kg/m 3 ; γ - correzione della temperatura media, kg/m 3 -deg (Tabella 2); T- temperatura alla quale è stata misurata la densità del carburante, °C.

I valori delle correzioni per la densità sono riportati nella tabella. 2.

Tavolo 2

Correzioni della temperatura media per la densità dei prodotti petroliferi

Reporting sui prodotti petroliferi studiati

La contabilità dei prodotti petroliferi nei depositi di petrolio, nei magazzini di carburante e lubrificanti per autoveicoli, basi di meccanizzazione e stazioni di servizio, nonché l'acquisto e il trasporto all'ingrosso di carburante e lubrificanti vengono effettuati in unità di massa, ovvero il reddito viene effettuato in unità di peso - chilogrammi e tonnellate (kg, t) e il consumo viene preso in considerazione in unità volumetriche - litri (l).

Di conseguenza, il sistema di contabilità e rendicontazione, nonché i calcoli in sede di formulazione delle richieste di fornitura, devono prevedere il trasferimento delle quantità da unità di massa a unità di volume e viceversa. Inoltre, il controllo della presenza di residui di carburante nei serbatoi delle stazioni di servizio (stazioni di servizio), la loro vendita al dettaglio e l'erogazione durante il rifornimento dei serbatoi dei veicoli, i loro tassi di consumo sono anche stabiliti e prodotti in unità volumetriche, ad es. in litri (l).

Per questo motivo è necessario convertire da unità di massa a unità di volume e viceversa, per cui è necessario conoscere la densità dei prodotti petroliferi ricevuti e forniti.

Il ricalcolo viene effettuato come segue: quantità di benzina in unità di massa, kg G T = V T ρ T,

Dove V T- quantità di benzina in unità volumetriche, l; ρ T- densità della benzina alla stessa temperatura, kg/l.

Con calcolo inverso e stessa notazione V T = G T / ρ T.

Così, densità assoluta di una sostanza è la quantità di massa contenuta in un'unità di volume. Nel sistema SI ha la dimensione kg/m 3 .

Misurazione della densità utilizzando densimetri ad olio

Nei magazzini e nelle stazioni di servizio, la densità dei prodotti petroliferi viene misurata utilizzando densimetro dell'olio(idrometro), che è un galleggiante di vetro cavo con zavorra nella parte inferiore e un sottile tubo di vetro nella parte superiore, che contiene una scala di densità. Il kit di misurazione comprende densimetri con diversi limiti di scala di densità, che consentono di determinare praticamente la densità di tutti i tipi di carburante e olio (Fig. 3-4).

I densimetri sono tarati in g/cm3, pertanto, per esprimere la densità del prodotto nel sistema SI, è necessario ricalcolare il risultato della misurazione risultante moltiplicando per 1000.

Riso. 4. Determinazione della densità della benzina UN - aerometro: 1 - scala del termometro; 2 - scala di densità (p, g/cm2); b - densimetro dell'olio: 1 - densimetro dell'olio