Kvapalina s hustotou 1 3. Stanovenie hustoty paliva

Akákoľvek kvapalina má svoje vlastné jedinečné vlastnosti a vlastnosti. Vo fyzike je zvykom uvažovať o množstve javov, ktoré sú spojené s týmito špecifickými charakteristikami.

Kvapaliny sa zvyčajne delia do dvoch hlavných kategórií:

• kvapkanie alebo málo stlačiteľné;
• plynné alebo stlačiteľné.

Obrázok 2. Výpočet hustoty kvapaliny. Author24 - online výmena študentských prác

Tieto triedy kvapalín majú medzi sebou zásadné rozdiely. Kvapkové kvapaliny sa teda výrazne líšia od plynných. Majú určitý objem. Jeho hodnota sa vplyvom akýchkoľvek vonkajších síl nezmení. V plynnom stave môžu kvapaliny zaberať celý objem, ktorý majú. Tiež podobná trieda kvapaliny môže výrazne zmeniť svoj vlastný objem, ak je ovplyvnená určitými vonkajšími silami.

Kvapaliny akéhokoľvek typu majú tri vlastnosti, s ktorými sa nemôžu rozlúčiť:

• hustota;
• viskozita;
• sila povrchového napätia.

Tieto vlastnosti môžu ovplyvňovať mnohé zákonitosti ich pohybu, preto majú prvoradý význam v procese štúdia a aplikácie poznatkov v praxi.

Koncept hustoty kvapaliny

Hmotnosť obsiahnutá v jednotke objemu sa nazýva hustota kvapaliny. Ak budete postupne zvyšovať jednotku tlaku, objem vody bude mať tendenciu klesať z pôvodnej hodnoty. Rozdiel v hodnotách je približne 1 ku 20 000. Objemový kompresný pomer pre ostatné kvapôčkové kvapaliny bude mať rovnaké poradie čísel. Spravidla sa v praxi zistí, že k žiadnym významným zmenám tlaku nedochádza, preto je zvykom v praxi nepoužívať stlačiteľnosť vody pri výpočte mernej hmotnosti a hustoty ako funkcie tlaku.

Obrázok 3. Hustoty rôznych kvapalín. Author24 - online výmena študentských prác

Na výpočet hustoty kvapaliny sa zavádza koncept teplotnej expanzie kvapôčok kvapalín. Vyznačuje sa koeficientom tepelnej rozťažnosti, ktorý vyjadruje zväčšenie objemu kvapaliny so zväčšovaním teplotný režim o 10 stupňov Celzia.

Takto sa vytvorí indikátor hustoty pre konkrétnu kvapalinu. Je zvykom brať to do úvahy pre rôzne atmosferický tlak, indikátory teploty. Vyššie je uvedená tabuľka, ktorá ukazuje hustoty hlavných typov kvapalín.

Hustota vody

Najbežnejšou a pre ľudí známou kvapalinou je voda. Uvažujme o hlavných charakteristikách hustoty a viskozity tejto látky. Hustota vody v prírodných podmienkach bude 1000 kg/m3. Tento indikátor sa používa pre destilovanú vodu. Pri morskej vode je hodnota hustoty o niečo vyššia – 1030 kg/m3. Táto hodnota nie je konečná a úzko súvisí s teplotou. Ideálne ukazovatele je možné zaznamenať pri teplote okolo 4 stupňov Celzia. Ak urobíte výpočty nad vriacou vodou pri teplote 100 stupňov, hustota sa pomerne výrazne zníži a bude približne 958 kg / m3. Zistilo sa, že zvyčajne v procese zahrievania akýchkoľvek kvapalín ich hustota klesá.

Hustota vody je tiež celkom blízka množstvu bežných potravín. Dá sa to prirovnať k vínu, octovému roztoku, odstredenému mlieku, smotane, kyslej smotane. Niektoré typy výrobkov majú vyššiu hustotu. Existuje však veľa potravín a nápojov, ktoré môžu byť výrazne horšie ako klasická voda. Medzi nimi sú zvyčajne alkoholy, ako aj ropné produkty vrátane vykurovacieho oleja, petroleja a benzínu.

Ak je potrebné vypočítať hustotu niektorých plynov, potom sa použijú stavové rovnice ideálnych plynov. Je to potrebné v prípadoch, keď sa správanie reálnych plynov výrazne líši od správania ideálnych plynov a nedochádza k procesu skvapalňovania.

Objem plynu zvyčajne závisí od tlaku a teploty. Pri pohybe vysokou rýchlosťou vznikajú tlakové rozdiely, ktoré spôsobujú výrazné zmeny v hustote plynu. Typicky sa nestlačiteľný plyn prejavuje pri rýchlostiach, ktoré presahujú sto metrov za sekundu. Vypočíta sa pomer rýchlosti tekutiny k rýchlosti zvuku. To umožňuje korelovať mnohé ukazovatele pri potvrdení hustoty konkrétnej látky.

Viskozita kvapalín

Ďalšou vlastnosťou akejkoľvek kvapaliny je viskozita. Toto je stav tekutiny, ktorý je schopný odolávať šmyku alebo iným vonkajším silám. Je známe, že skutočné kvapaliny majú podobné vlastnosti. Je definované ako vnútorné trenie počas relatívneho pohybu častíc kvapaliny nachádzajúcich sa v blízkosti.

Existujú nielen ľahko pohyblivé kvapaliny, ale aj viskóznejšie látky. Prvá skupina zvyčajne zahŕňa vzduch a vodu. V ťažkých olejoch sa odolnosť vyskytuje na inej úrovni. Viskozita môže byť charakterizovaná stupňom tekutosti kvapaliny. Tento proces sa nazýva aj pohyblivosť jeho častíc a závisí od hustoty látky. Viskozitu kvapalín v laboratórnych podmienkach zisťujú viskozimetre. Ak viskozita kvapaliny do značnej miery závisí len od použitej teploty, potom je zvykom rozlišovať niekoľko základných parametrov látok. So zvyšujúcou sa teplotou má viskozita kvapôčok tendenciu klesať. Viskozita plynnej kvapaliny za podobných podmienok len stúpa.

Sila vnútorného trenia v kvapalinách vzniká, keď je rýchlosť gradientu úmerná ploche vrstiev, ktoré vykonávajú trenie. V tomto prípade sa trenie v kvapalinách zvyčajne odlišuje od procesu trenia v iných pevných telesách. V pevných látkach bude trecia sila závisieť od normálneho tlaku a nie od plochy trecích plôch.

Anomálne a ideálne tekutiny

Existujú dva typy kvapalín na základe ich vnútorných vlastností:

• abnormálne tekutiny;
• ideálne tekutiny.

Definícia 1

Anomálne kvapaliny sú tie kvapaliny, ktoré nespĺňajú Newtonov zákon viskozity. Takéto kvapaliny sú schopné začať sa pohybovať po momente šmykového napätia, keď prekročia minimálny prah. Tento proces sa tiež nazýva počiatočné šmykové napätie. Tieto tekutiny sa pri malom namáhaní nemôžu pohybovať a dochádza k elastickej deformácii.

Ideálne kvapaliny zahŕňajú imaginárnu kvapalinu, ktorá nepodlieha žiadnemu stlačeniu alebo deformácii, to znamená, že jej chýba vlastnosť viskozity. Na jej výpočet je potrebné zaviesť určité korekčné faktory.

Uvádza sa tabuľka hustoty kvapalín pri rôznych teplotách a atmosférickom tlaku pre najbežnejšie kvapaliny. Hodnoty hustoty v tabuľke zodpovedajú uvedeným teplotám, je povolená interpolácia údajov.

Mnohé látky môžu byť v kvapalnom stave. Kvapaliny sú látky rôzneho pôvodu a zloženia, ktoré majú tekutosť, sú schopné meniť svoj tvar pod vplyvom určitých síl. Hustota kvapaliny je pomer hmotnosti kvapaliny k objemu, ktorý zaberá.

Pozrime sa na príklady hustoty niektorých kvapalín. Prvá látka, ktorá vám napadne, keď počujete slovo „kvapalina“, je voda. A to vôbec nie je náhodné, pretože voda je najbežnejšou látkou na planéte, a preto ju možno brať ako ideál.

Rovná sa 1 000 kg/m 3 pre destilovanú a 1 030 kg/m 3 pre morskú vodu. Keďže táto hodnota úzko súvisí s teplotou, stojí za zmienku, že táto „ideálna“ hodnota bola získaná pri +3,7 °C. Hustota vriacej vody bude o niečo menšia - rovná sa 958,4 kg / m 3 pri 100 ° C. Keď sa kvapaliny zahrievajú, ich hustota zvyčajne klesá.

Hustota vody má podobnú hodnotu ako rôzne potravinárske výrobky. Ide o produkty ako: octový roztok, víno, 20% smotana a 30% kyslá smotana. Niektoré výrobky sú hustejšie, napríklad vaječný žĺtok - jeho hustota je 1042 kg / m3. Hustejšie ako voda sú: ananásová šťava - 1084 kg/m3, hroznová šťava - až 1361 kg/m3, pomarančová šťava - 1043 kg/m3, Coca-Cola a pivo - 1030 kg/m3.

Mnohé látky sú menej husté ako voda. Napríklad alkoholy sú oveľa ľahšie ako voda. Takže hustota je 789 kg / m3, butyl - 810 kg / m3, metyl - 793 kg / m3 (pri 20 ° C). Niektoré druhy palív a oleja majú ešte nižšie hodnoty hustoty: olej - 730-940 kg/m3, benzín - 680-800 kg/m3. Hustota petroleja je asi 800 kg/m3, - 879 kg/m3, vykurovacieho oleja - až 990 kg/m3.

Indikátory nízkej hustoty sú charakterizované takými kvapalinami, ako sú: terpentín 870 kg/m 3,

Jedným z troch agregovaných stavov existencie látok je kvapalina. Častice kvapalín sú umiestnené veľmi kompaktne, čo predurčuje ich vysokú hustotu (hustoty niektorých kvapalín uvádza tabuľka 1) a nízku stlačiteľnosť v porovnaní s plynmi. Štruktúru a vnútornú štruktúru kvapalín charakterizuje usporiadané usporiadanie častíc. V dôsledku relatívne vysokej mobility kvapalných častíc je ich usporiadanie obmedzené na malé ostrovčeky (agregáty alebo zhluky), pričom tieto sú navzájom náhodne orientované a časť priestoru medzi nimi zostáva nevyplnená hmotou. Tieto útvary sú nestabilné, spojenia v nich sa neustále ničia a znovu vznikajú. V tomto prípade dochádza k výmene častíc medzi susednými klastrami. Zo štrukturálneho hľadiska je teda kvapalina charakterizovaná prítomnosťou labilnej (pohyblivej) rovnováhy v dôsledku relatívnej voľnosti pohybu častíc. Tvorba labilných agregátov v kvapalinách sa pozoruje aj pri teplotách oveľa vyšších ako je teplota kryštalizácie. S klesajúcou teplotou sa stabilita takýchto agregátov zvyšuje a v blízkosti teploty kryštalizácie majú kvapaliny kvázikryštalickú štruktúru, t.j. zväčšuje sa počet agregátov, zväčšujú sa a začínajú sa určitým spôsobom vzájomne orientovať.

Tabuľka 1. Hustoty niektorých kvapalín.

Kvapaliny sú izotropné, t.j. ich fyzikálne vlastnosti sú v rôznych smeroch rovnaké. Pri akejkoľvek námahe, akokoľvek malej, tekutiny ľahko menia svoj tvar, čo sa prejavuje tekutosťou. Prirodzene, tekutosť (alebo jej prevrátená hodnota - viskozita) pre rôzne kvapaliny kolíše v širokých medziach. Existujú kvapaliny, ktoré majú veľmi vysokú viskozitu (napríklad niektoré bitúmeny), v dôsledku čoho sa pri náhlom zaťažení – náraze – zrútia ako pevné látky. Postupné a plynulé zvyšovanie záťaže zároveň umožňuje v nich odhaliť tekutosť.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2

Ciele prace:

poskytnúť študentom predstavu o metodike určovania hustoty ropných produktov;

naučiť žiakov brať do úvahy hodnotu hustoty pri účtovaní spotreby paliva a mazív.

Pod hustota palivaρ pochopiť jeho hmotnosť na jednotku objemu. Rozmer hustoty v jednotkách SI je vyjadrený v kg/m3. Hustota ropných produktov závisí od teploty, t. j. pri zvyšovaní hustota klesá a pri znižovaní sa zvyšuje. Hustotu je možné merať pri akejkoľvek teplote, výsledkom merania však nevyhnutne musí byť teplota +20 °C, ktorá sa berie ako štandard pri posudzovaní hustoty palív a olejov.

Redukcia nameranej hustoty na hustotu pri štandardnej teplote +20 °C sa vykonáva podľa vzorca

ρ 20 = ρ t + γ(t + 20),

Kde ρ - hustota paliva pri skúšobnej teplote, kg/m 3 ; γ - korekcia priemernej teploty, kg/m 3 -deg (tabuľka 2); t- teplota, pri ktorej sa merala hustota paliva, °C.

Hodnoty korekcií hustoty sú uvedené v tabuľke. 2.

tabuľka 2

Korekcie priemernej teploty pre hustotu ropných produktov

Podávanie správ o študovaných ropných produktoch

Účtovanie ropných produktov na ropných skladoch, skladoch pohonných hmôt a mazív pre motorové vozidlá, mechanizačných základniach a čerpacích staniciach, ako aj veľkoobchodný nákup a preprava pohonných hmôt a mazív sa uskutočňuje v hmotnostných jednotkách, t. j. príjem sa uskutočňuje v hmotnostných jednotkách - kilogramy a tony (kg, t), pričom spotreba sa zohľadňuje v objemových jednotkách – litroch (l).

V dôsledku toho musí účtovný a výkaznícky systém, ako aj kalkulácie pri zostavovaní požiadaviek na dodávku zabezpečiť prevod množstiev z jednotiek hmotnosti na jednotky objemu a naopak. Okrem toho sa stanovujú a vyrábajú v objemových jednotkách, t. j. v litroch (l), kontrola prítomnosti zvyškov PHM v nádržiach čerpacích staníc (čerpacích staníc), ich maloobchodný predaj a výdaj pri tankovaní nádrží vozidiel, sadzby ich spotreby.

Kvôli tomu je potrebné previesť z jednotiek hmotnosti na jednotky objemové a naopak, na čo potrebujete poznať hustotu prijímaných a dodávaných ropných produktov.

Prepočet sa vykonáva takto: množstvo benzínu v hmotnostných jednotkách, kg G t = V t ρ t,

Kde V t- množstvo benzínu v objemových jednotkách, l; ρ t- hustota benzínu pri rovnakej teplote, kg/l.

S opačným výpočtom a rovnakým zápisom V t = G t / ρ t.

teda absolútna hustota látky je množstvo hmoty obsiahnuté v jednotke objemu. V sústave SI má rozmer kg/m 3 .

Meranie hustoty pomocou olejových hustomerov

V skladoch a čerpacích staniciach sa hustota ropných produktov meria pomocou hustomer oleja(hustomer), čo je dutý sklenený plavák s balastom na dne a tenkou sklenenou trubicou navrchu, ktorá obsahuje stupnicu hustoty. Súčasťou meracej súpravy sú hustomery s rôznymi hranicami hustoty, ktoré umožňujú prakticky určiť hustotu všetkých druhov palív a olejov (obr. 3-4).

Hustomery sú kalibrované v g/cm3, preto na vyjadrenie hustoty produktu v sústave SI je potrebné výsledný výsledok merania prepočítať vynásobením 1000.

Ryža. 4. Stanovenie hustoty benzínu A - aerometer: 1 - stupnica teplomera; 2 - stupnica hustoty (p, g/cm2); b - hustomer oleja: 1 - hustomer oleja