Введение

плотность вязкость вещество

В химической промышленности, где многие продукты или исходные вещества представляют собой жидкости, необходимо точно знать их химические и физические свойства, к числу которых относятся плотность и вязкость.

Без установления точного значения этих параметров невозможно спроектировать реакторы, подходящие для того или иного технологического процесса, трубопроводы или теплообменники, от них зависят как габариты, так и конструкция аппаратов.

К примеру, плотность и вязкость оказывают большое влияние на скорость истечения жидкости, что необходимо учитывать при проектировании технологического процесса. В настоящее время процедуру измерения этих параметров можно автоматизировать, что значительно повышает точность и эффективность контроля над процессом.

1. Понятие плотности

Плотность -- скалярная физическая величина, определяемая для однородного вещества массой его единичного объёма. Для неоднородного вещества плотность в определённой точке вычисляется как предел отношения массы тела к его объёму , когда объём стягивается к этой точке. Средняя плотность неоднородного вещества есть отношение . Для однородного тела средняя плотность является просто плотностью тела.

Данное определение относится к, так называемой, поверхностной плотности, но существуют и другие виды плотности.

Виды плотности и единицы измерения

Плотность измеряется в в системе СИ и в в системе СГС.

Различают:

Среднюю плотность тела -- отношение массы тела к его объёму.

Плотность вещества -- это плотность тела, полностью состоящего из данного вещества.

Плотность тела в точке -- это предел отношения массы малой части тела , содержащей эту точку, к объёму этой малой части , когда этот объём стремится к нулю, или, записывая кратко, .

При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.

Для сыпучих и пористых тел существуют следующие разновидности плотности:

1. Истинная плотность, определяемая без учёта пустот;

2. Кажущаяся плотность, рассчитываемая как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины порозности -- доли объёма пустот в занимаемом объёме.

В зависимости от температуры значения одного и того же вещества могут значительно отличаться друг от друга.

Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются аномальные вещества, плотность которых ведет себя иначе, К числу таких веществ относятся вода, бронза и чугун.
Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 ? и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры.

При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.

Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне. Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (с ~ 10?33 кг/мі). Плотность межзвёздной среды порядка 10?21 кг/мі. Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды, равной 1000 кг/мі, а средняя плотность Земли равна 5520 кг/мі.

Таблица 1 - Плотности некоторых газов

Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 500 кг/мі), а плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017ч1018 кг/мі.

Таблица 2 - Плотности некоторых жидкостей

Плотность однородного тела или вещества можно найти по формуле:

Где - масса тела, либо некого объёма вещества, а - данный объём либо объём тела.

При вычислении плотности газов эту формулу можно записать так:

где -- молярная масса газа, -- молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).

Плотность тела в точке записывается как , тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как