Зависимость плотности воды от примесей и температуры

Среди многих показателей качества воды большую практическую ценность представляет величина ее плотности, косвенно информирующая об общей минерализации, жесткости, других потребительских свойствах.

Плотность воды определяется массой заданной единицы объема. Согласно международной системе, она должна измеряться в кг/м3, хотя в повседневной практике часто бывает представлена в г/мл.

Как оценивается показатель

Вода, так же как все другие химические вещества, может находиться в различных агрегатных формах, количественные характеристики каждой из них имеют большое значение. Чаще всего возникает потребность в определении плотности воды в жидком состоянии. Проводить измерение можно с помощью следующих устройств и приспособлений:

  • ареометр;
  • специальный стеклянный сосуд – пикнометр.

Оба метода известны со времен зарождения научных исследований, правомерность использования и точность полученных значений как для пресной, так и для морской воды доказана многолетней общемировой практикой. Измерения позволяют оценить качество водной продукции, поступающей из центральных городских сетей, колодцев, скважин, выявить ее соответствие санитарным нормам. Плотность соленой воды морей – важная информация для экологов, океанологов, гидробиологов и кораблестроителей.

Быстрее и проще узнать значение плотности с помощью ареометра, который представляет собой поплавок с градуированной шкалой в верхней части. Его нужно поместить в жидкость, налитую в высокий стеклянный сосуд, например в мерный цилиндр, так, чтобы он свободно плавал, не прикасаясь к стенкам. Ареометр всплывет на некоторую высоту, после чего нужно записать значение шкалы, на уровне которого находится нижний край мениска.

Можно определить плотность воды, любой другой жидкости с помощью пикнометра. Так называется маленький сосуд со строго определенным объемом. Его нужно взвесить пустым, затем – с дистиллятом. На последнем этапе определить вес контрольной пробы. На основании трех полученных цифр проводят расчеты по формуле и получают конечный результат.

Зависимость от температуры

Все измерения нужно проводить при стандартной комнатной температуре, потому что в горячем и холодном состоянии значения будут другими, не равными, а различными, Если возникла потребность в проведении нестандартных определений, нужно измерить температуру, затем плотность и по таблице получить показания, соответствующие нормальным условиям.

Плотность воды находится в заметной зависимости от температуры, например разница между значениями, измеренными при 18 и при 20 ℃, составляет 0,4 кг/м3.

Обратите внимание! Специфическая особенность воды заключается в том, что максимальной плотностью, равной 1000 кг/м3, она обладает при 4 ℃.

При охлаждении плотность немного понижается, и при нагревании также происходит ее постепенное понижение. В этом вода отличается от всех других веществ, которые при охлаждении становятся плотнее.

Феномен объясняется способностью полярных водных молекул образовывать конгломераты, которые иногда называют ассоциатами или кластерами. В зависимости от величины этих образований, их пространственной формы, наличия воздушных полостей между группами масса стандартной единицы объема имеет разные значения.

В агрегатном состоянии пара все молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга, притягиваться не могут, поэтому значения плотности маленькие. Уменьшение плотности при нагревании происходит постепенно, например при 60 ℃ показатель равен 983,2 кг/м3, а при 100 °С – 958,4 кг/м3.

При замерзании, еще до образования льда, кластеры приобретают форму, содержащую большое количество воздушных полостей, что объясняет также понижение значения плотности. Кстати, по этой причине лед плавает на поверхности северных морей и океанов. Если бы он имел большую плотность, айсберги постепенно оседали бы в виде ледяных пластов на дно, заполняя акваторию по всей глубине, не оставляя шансов на выживание морским рыбам и млекопитающим этих климатических зон.

Плотность морской воды

Моря и океаны имеют разные донные породы, прибрежное геологическое окружение, что приводит к отличиям в составе и плотности воды. В среднем принято считать, что концентрация солей в морях составляет около 35 г/л. Понятно, что значение очень усреднено, в Красном море показатель гораздо выше, в Средиземном – несколько ниже.

Независимо от колебаний в массовой доле солей, водная морская среда всегда имеет повышенную минерализацию, соответственно, увеличенную массу одной стандартной единицы объема по сравнению с дистиллятом.

Значения плотности воды морей и океанов варьируются в большом интервале, минимум которого равен 1010 кг/м3, максимум – 1030 кг/м3. Следовательно, темные волны зимних морей и океанов не случайно производят мощное впечатление, каждый кубометр холодной воды имеет действительно большую массу.

Оценка статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться с друзьями: