Розділ 3. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВАЖЛИВИХ РЕЧОВИН
Упорядник: д. х. н., проф. А.В. Москвин
3.1. Щільність та стисливість рідин та газів
Щільністю тіла ρ називається маса одиниці об'єму, тобто величина відношення маси тіла в стані спокою m до його об'єму V:
Зворотна величина називається питомим об'ємом тіла.
Як одиниці виміру щільності в СІ застосовують: кілограм на кубічний метр (кг/м 3 ), кілограм на кубічний дециметр (кг/дм 3 ) та інші кратні та подовжні одиниці. Крім того, часто використовують одиниці, що не входять до СІ: тонна на кубічний метр (т/м 3 ), кілограм на літр (кг/л), грам на літр (г/л), грам на мілілітр (г/мл), інші кратні та подільні одиниці.
При використанні щільності, віднесеної не до 1 см 3 а до 1 мл, слід мати на увазі, що 1 мл = 1,000028 см 3 , а 1 см 3 = 0,999972 мл.
При всіх вимірах, точність яких не перевищує 0,01%, мл можна прийняти рівним кубічному сантиметру. У межах цієї точності вимірювань числові значення густини, виражені в г/см 3 і г/мл, збігаються.
Відносною щільністю d називається величина відношення щільності аналізованої речовини до щільності стандартної речовини в певних фізичних умовах:
Як стандартна речовина зазвичай приймають воду при температурі 4 °С і тиску 101,3 кПа. У цьому випадку відносна щільність позначається , де T - температура речовини, що розглядається в °С. Якщо за стандартну речовину прийнята вода, що знаходиться при тій же температурі T, що і речовина, що розглядається, то відносна щільність позначається .
При визначенні відносної щільності газів як стандартні речовини приймають сухе атмосферне повітря, водень або кисень.
Властивість тіл зменшувати свій обсяг при всебічному стисканніпід дією сил гідростатичного тиску називається стисливістю. Кількісно стисливість характеризується коефіцієнтом стисливості.
Середній коефіцієнт стисливості газу (рідини) в інтервалі тиску від р1 до р2 визначається формулою:
Коефіцієнт стисливості виявляється у Па –1 .
Справжнім коефіцієнтом стисливості газу (рідини) називається межа, до якої прагне значення , коли Δр прагне до нуля:
Коефіцієнт стисливості називається коефіцієнтом ізотермічної стисливості (βT), якщо процес стиснення проводиться за постійної температури:
та коефіцієнтом адіабатичної стисливості (βад), якщо стиск відбувається в адіабатичних умовах, тобто без обміну теплотою з навколишнім середовищем:
де ср - теплоємність при постійному тиску, а сv - теплоємність при постійному обсязі.
У табл. 3.1.1–3.1.5 наведено щільність води, вільної від повітря, щільність, питомий та молярний об'єми води та оксиду дейтерію, щільність та питомий об'єм ртуті та щільність абсолютного етанолу при різних значеннях температури.
Щільності чистих речовин у стані рідини та пари представлені в табл. 3.1.6–3.1.19 для неорганічних сполук та у табл. 3.1.20–3.1.43 – для органічних. Далі у табл. 3.1.44–3.1.46 міститься інформація про середній коефіцієнт ізотермічної стисливості води, ртуті та простих неорганічних та органічних сполук. Для промислових газів і пар щільність і стисливість при 0 ° С і 101,3 кПа наведені в табл. 3.1.47.