Skillnaden mellan densitet och specifik vikt

Densitet och specifik vikt är två egenskaper hos materia som är nära besläktade med varandra; De är dock inte samma sak. Båda är intensiva egenskaper relaterade på ett eller annat sätt till ämnens massa och volym, och båda kan användas för att förutsäga flytförmågan hos olika kroppar i olika vätskor, men de har också skillnader som gör användningen av den ena mer praktisk än den andra den andra i vissa situationer.

Därefter kommer vi att se vad densitet och specifik vikt är och vi kommer att se de mest relevanta egenskaperna som skiljer den ena från den andra.

Vad är densitet?

Ett materials densitet är dess massa per volymenhet . Det är en intensiv egenskap som kännetecknar varje material. Inom många kunskapsområden representeras densitet av bokstaven d ; men inom vissa naturvetenskaper som fysik och kemi, såväl som inom de flesta tekniker, representeras det av symbolen ρ (den grekiska gemena bokstaven rho ).

Densiteten beräknas med hjälp av följande formel:

där ρ är densiteten, m är massan och V är materialets eller föremålets volym.

Densitetsenheter

Enheterna för densiteten är [m]/[V] eller, vad som är detsamma, [m]/[L] ³ . Några exempel på densitetsenheter i olika system av enheter är:

skala typ

Densitet är en egenskap som mäts på en absolut skala. Det vill säga att dess värde går från 0 och framåt, oavsett vilka enheter som används, och dess värde beror bara på materialet i fråga, inte på något annat material eller referenssystem.

Beroende av densitet med temperatur

En kropps massa är oberoende av temperatur, men dess volym är det inte. De flesta material expanderar med en ökning av temperaturen. När detta händer minskar densiteten, som divideras med volymen.

Det finns dock exempel på ämnen som drar ihop sig med temperaturen. Så är fallet med vatten. I allmänhet minskar vattnets densitet med ökande temperatur och ökar med sjunkande temperatur. Men genom att kyla vattnet, strax före fryspunkten, minskar densiteten istället för att öka. Detta förklarar varför is, som flyter ovanpå vatten, är mindre tät än vatten.

Mät instrument

Densiteten av vätskor bestäms med hjälp av ett instrument som kallas en pyknometer och med en analytisk balans. Pyknometern gör det möjligt att mäta volymer med en mycket hög grad av noggrannhet, medan skillnaden mellan full och tom massa bestämt med hjälp av en analytisk våg gör att massa kan mätas med lika precision och noggrannhet.

Densitet Används

Densitet används för olika typer av beräkningar. Å ena sidan tillåter det att bestämma volymer eller massor av vilket ämne som helst, givet att vi känner till massan respektive volymen.

Det är användbart för att identifiera eller särskilja olika material. Eftersom det är en karaktäristisk egenskap hos materia, har varje material en viss densitet vid en given temperatur.

Det är av stor betydelse inom vätskemekanik eftersom skillnaden mellan densiteten hos ett föremål och den hos en vätska bestämmer flytförmågan hos den förra i den senare.

Vad är specifik vikt?

Specifik vikt , även kallad relativ densitet, är förhållandet mellan densiteten hos ett ämne eller ett material och densiteten hos ett annat referensmaterial under samma experimentella förhållanden av temperatur och tryck . Den representeras ofta av symbolen SG (specifik vikt ) och är liksom densitet en karakteristisk mängd av ett material vid en given temperatur.

Den relativa densiteten eller densiteten beräknas olika beroende på om det är kondenserat material (fast eller flytande) eller gaser. I båda fallen innebär en specifik vikt mindre än 1 att ämnet kommer att flyta över referensämnet, medan en specifik vikt större än 1 indikerar att det kommer att sjunka.

Specifik vikt hos fasta ämnen eller vätskor

När materialet i fråga är ett fast material eller en vätska, tas densiteten av flytande vatten som referens, vanligtvis vid den temperatur vid vilken dess densitet är maximal, vilket motsvarar 4°C. Vid denna temperatur är vattnets densitet 1 000 kg/m ³ . I detta fall ges den specifika vikten av följande uttryck:

Gasspecifik vikt

Å andra sidan, när materialet vars relativa densitet mäts eller bestäms är en gas, är referensmaterialet inte vatten utan luft vid samma givna temperatur- och tryckförhållanden. Med andra ord, i detta fall ges den specifika vikten av:

Specifik viktenheter

Den viktigaste egenskapen hos specifik vikt jämfört med densitet är det faktum att, eftersom den är en kvantitet som erhålls genom att dividera två densiteter, har specifik vikt inga enheter. Det är med andra ord en dimensionslös mängd. Det betyder att det är ett rent tal vars värde alltid kommer att vara detsamma för ett givet ämne vid en given temperatur och tryck, oavsett vilket system av enheter som användes för att uttrycka de ursprungliga densiteterna.

Med andra ord ger relativ densitet en mätskala för densitet som är oberoende av det enhetssystem i vilket alla andra beräkningar bearbetas. Detta gör det särskilt användbart för att kommunicera mellan team av ingenjörer som tenderar att använda icke-SI-system av enheter, med forskare eller specialister inom andra områden som tenderar att använda antingen det metriska eller SI-systemet.

skala typ

Eftersom det är förhållandet mellan densiteten för ett ämne och densiteten för ett referensämne, motsvarar densiteten en relativ kvantitet och inte en absolut. Med andra ord, genom att säga att den specifika vikten för kvicksilver till exempel är 13,59, säger vi verkligen att dess densitet är 13,59 gånger större än vattentätheten. Observera att det är en densitet i förhållande till vattentätheten, så utan att veta den senare kan vi inte veta kvicksilvrets verkliga densitet.

Referensdensitetsvärden

Som kan ses beror densitetsberäkningen på referensmaterialets densitet, och detta beror i sin tur på temperatur- och tryckförhållandena vid vilka den specifika vikten mäts eller beräknas. När det gäller fasta ämnen och vätskor, närhelst en specifik temperatur inte anges, antas det att nämnda SG fastställs baserat på vattentätheten vid 4°C. När det gäller gaser, om temperatur- och tryckförhållandena inte är specificerade, antas densiteten under normala temperatur- och tryckförhållanden, eller NTP, motsvarande en temperatur på 20 °C och ett tryck på 1 atm, i vilket fall I i detta fall har luft (torr) en densitet på 1,204 kg/m ³ .

Följande tabell visar dessa referensvärden i olika enheter:

Beroende av specifik vikt med temperatur

Eftersom den är en funktion av två densiteter, som varierar med temperaturen, varierar den relativa densiteten eller specifika vikten också som en funktion av nämnda egenskap.

Men i allmänhet är variationen mindre än variationen av den absoluta densiteten. Detta beror på att, som nämnts ovan, densiteten för de flesta ämnen minskar med ökande temperatur, och detta inkluderar vatten för de flesta temperaturer som inte ligger mellan 0 och 8 °C. Sedan, när temperaturen ökar, minskar både densiteten för materialet i fråga och referensmaterialets. Detta innebär att ändringen i täljaren delvis uppväger ändringen i nämnaren, vilket minskar effekten av temperaturen på den specifika vikten.

Mät instrument

Specifik vikt mäts experimentellt med ett instrument som kallas hydrometer. Denna består av en tung glödlampa försedd med en skaft som har en skala kalibrerad enligt referensämnet, i de flesta fall vatten. När glödlampan placeras i en vätska kommer den att sjunka tills flytkraften motverkar vikten av hydrometern. Avläsningen görs på skalan vid den punkt som sticker ut från vätskans yta.

Användning av specifik vikt

En omedelbar nytta av den specifika vikten är att dess värde omedelbart indikerar om materialet kommer att flyta i vatten eller i luften, beroende på om det är fast och flytande, eller gaser. I båda fallen, om den relativa densiteten är mindre än ett, kommer materialet att vara mindre tätt och flyta, och vice versa.

En annan mycket vanlig tillämpning av SG är dess förhållande till koncentrationen av lösningar. Beroende på interaktionerna mellan löst ämne och lösningsmedel kan en lösnings densitet skilja sig från den för rent vatten, och i allmänhet varierar denna densitet som en funktion av koncentrationen. Således gör mätningen av SG med en hydrometer det möjligt att bestämma koncentrationen av olika lösningar.

Några exempel på användningen av SG för detta ändamål är:

• Bränsleutvärdering.
• Bestämning av alkoholhalten vid jäsning av must för framställning av öl, vin och andra alkoholhaltiga drycker.
• Utvärderingen av koncentrationen av svavelsyra i bly/svavelsyrabatterier eller ackumulatorer som vanligtvis används i bensindrivna bilar, etc.

Hur man bestämmer densitet från specifik vikt

Specifik vikt kan enkelt omvandlas till absolut densitet genom att helt enkelt multiplicera den förra med densiteten för referensämnet i de enheter som krävs:

Eller, när det gäller gaser:

I båda fallen är mycket exakta densitetstabeller vanligtvis tillgängliga med en mängd olika tryck- och temperaturvärden.

Sammanfattning av skillnader mellan densitet och specifik vikt

Följande tabell sammanfattar de viktigaste skillnaderna mellan densitet och specifik vikt:

Referenser

densitet vs. Specifik vikt och specifik vikt . (nd). Engineering Toolbox. https://www.engineeringtoolbox.com/density-specific-weight-gravity-d_290.html

Skillnaden mellan densitet och specifik vikt . (2019, 5 juni). Differentiell. https://diferenciario.com/densidad-y-gravedad-especifica/

Skillnaden mellan densitet och specifik vikt . (2021, 22 mars). BYJUS. https://byjus.com/physics/difference-between-density-and-specific-gravity/

Giner, S. (2020, 18 augusti). Hydrometer eller hydrometer . 2D2Dfoam. https://www.2d2dspuma.com/blog/que-es/hidrometro/

Libretexter. (2020, 13 augusti). 1.14: Densitet och specifik vikt . Kemi LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Courses/Saint_Francis_University/CHEM_113%3A_Human_Chemistry_I_(Muino)/01%3A_Matter_and_Measurements/1.14%3A_Density_and_Specific_Gravity

National Physical Laboratory. (2021). Vad är skillnaden mellan densitet och specifik vikt? NPL webbplats. https://www.npl.co.uk/resources/qa/density-specific-gravity-differences