Соленая вода более плотная

Какова плотность пресной воды и от чего она зависит?

Плотность пресной чистой воды неодинакова, она может изменяться, и зависит от разных условий. Ее показатели сильно отличаются от соленой или морской.

Значения и знания об этом используются в некоторых сферах деятельности человека. О том, какова плотность пресной воды, расскажем в статье.

Чему равна?

На плотность обычной воды влияет только температура.

Если брать во внимание температуру преобразования в твердое и газообразное состояние, то есть в лед и пар, то значения будут следующими:

• при 0˚С — 999,8 кг/м3 (0,998 г/см3);
• при 100˚С — 958,4 кг/м3 (0,958 г/см3).

Как видно, с повышением температуры значение медленно снижается, но несущественно.

Что влияет на показатель для питьевой H2O?

У чистой пресной воды есть необычная особенность, которая нехарактерна для поведения веществ при изменении условий.

При температуре от 0 до 4˚С и обычном атмосферном давлении 760 мм рт. ст ее плотность и вес растут и достигают 1000 кг на 1 куб м (1 г на 1 куб. см). Затем, с повышением температуры, начинают постепенно снижаться.

Кроме этого, на величину в сторону ее увеличения влияют:

• примеси, например, пыль, пузырьки растворенного газа, в данном случае воздуха,
• атмосферное давление.

Плотность обычной воды зависит также и от ее чистоты. Так, очищенная питьевая будет менее плотной, чем не питьевая из природных источников, так как в ней находятся различные органические и неорганические примеси, например, частички ила, песок и т. д.

Сравнение

Пресная вода всегда будет менее плотной по сравнению с водами, содержащими соли и минеральные элементы. Возьмем для сравнения морскую и соленую.

С морской

Показатель для морской H2O при солености в 35% (среднее общее значение) составляет 1027,81 кг/м3. Но чем выше концентрация солей, тем она будет плотнее.

При этом наиболее плотной она будет не при положительных значениях температур — +4˚С, а при отрицательных – от -3 °С.

На плотность и количество солей в морской воде оказывает влияние:

• объем выпадающих виде дождей осадков,
• интенсивность испарений с их поверхности,
• температура, до которой нагреваются верхние слои,
• объем приточной речной воды,
• есть ли замерзание и таяние льдов.

С соленой

Плотность любой соленой воды зависит от концентрации в ней различных солей. Чем больше концентрация, тем она более плотная, т.е. будет уже не 999,8 кг/м3, а 1000 кг/м3 и более.

Какая плотнее и почему?

Если сравнивать пресную и морскую воду, то последняя всегда будет плотнее из-за содержания солей. Если говорить о температуре, то чем холоднее вода, тем она плотнее, за исключением той, что нагрета от 0 до 4˚С.

Какая вода плотнее — соленая или пресная, видео-эксперимент:

Заключение

Плотность пресной воды непостоянна при нормальном давлении и зависит от температуры, но всегда меньше в сравнении с соленой. На нее также влияет степень чистоты, содержание включений и примесей, пузырьков воздуха и т. д.

Источник

# химия | Соленая и плотная вода

Сегодня мы поговорим об океанской воде, узнаем о солености воды и ее плотности. И, разумеется, о том, как два этих свойства воды связаны между собой. Немного пищевого красителя — и эксперимент станет наглядным. Ну что, знакомимся с еще одним способом сделать воду тяжелее?

Компоненты и оборудование

Ход эксперимента

1. Добавьте 4 кристаллика синего пищевого красителя в одну из мерных кружек с водой и столько же красного — в другую. Будьте аккуратны, если красителя будет слишком много, то вы можете не увидеть результат, поскольку темные тона сольются между собой.

2. В синий раствор добавьте 12 столовых ложек соли. Тщательно перемешайте до полного растворения всех кристаллов соли.

3. Разрежьте крышку контейнера на две половинки. Одну из этих половинок вам нужно будет вставить вертикально в центр контейнера. Если вам жалко крышки, то используйте в качестве разделителя плотный картон.

4. Вставьте крышку в качестве разделителя и при помощи пластилина заделайте все щели. Дайте конструкции немного времени, чтобы пластилин слегка подсох.

5. Аккуратно влейте синюю жидкость в одну половину контейнера, а красную — в другую. Вливайте жидкости одновременно, не допуская того, чтобы в одной из половин контейнера было больше воды, чем в другой. Давление воды может разрушить хрупкую конструкцию, удерживающую сделанный из крышки разделитель. Если все у вас получилось правильно, то перед вами контейнер, каждая из половинок которого заполнена жидкостью, обладающей своим цветом.

6. Одним резким движением извлеките крышку. Два раствора начнут смешиваться. Если вы все сделали правильно, то вы обнаружите, что синий соляной раствор окажется нижним слоем, под окрашенной красным красителем водой.

Пояснение

Если говорить простым языком, то плотность — это объем вещества, занимающий некое пространство, что есть отношение массы вещества к его объему. При добавлении соли, вода становится более плотной. По этой причине, при соединении жидкостей она оказывается под пресной водой. В среднем морская вода содержит 35 грамм соли на один литр. Сформированные в полярных морях воды перемещаются к экватору и занимают позицию у дна экваториальных океанов, в то время как теплые экваториальные воды находятся ближе к морской поверхности. Поэтому температура поверхностных вод всегда значительно выше, чем температура вод глубинных.

Циркуляция вод в Мировом океане играет очень важную для нашей планеты роль. Перемещение к экватору холодных полярных вод обогащают экваториальные воды питательными веществами. Благодаря этому природному явлению процветает австралийское рыболовство. Ведь пища рыб содержит больше питательных веществ.

Баланс веществ в океанических водах крайне важен для их флоры и фауны. И для человека в конечном счете — тоже. Морепродукты составляют значительную часть человеческого рациона. А с распространением моды на японскую кухню, многие просто не мыслят себе питания, которое не включало бы в себя рыбные блюда.

Какие способы применения пищевого красителя, кроме вышеперечисленных, известны вам? Нравятся ли вам ванны с морской солью или вы предпочитаете им традиционный душ?

Источник

Конвертер величин

Калькулятор плотности солёной воды

Калькулятор плотности солёной воды определяет плотность солёной воды с солёностью 0—42 ‰, температурой 2–40 °С и давлением 0–1000 бар (1000 бар — давление воды на глубине 10 км).

Пример: Рассчитать плотность морской воды, если ее солёность 35 ‰, температура 5 °C и давление 1000 bar.

Для расчета введите единицы и нажмите кнопку Рассчитать.

Определения и формулы

Плотность вещества определяется как отношение его массы к занимаемому этим веществом объему и обозначается греческой буквой ρ

где m — масса и V — объем. Иногда плотностью всё ещё некорректно называют отношение веса к объему (то есть удельный вес). В системе СИ плотность измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³); часто используются более удобные величины вроде (г/см³) или традиционные величины, например, фунт на куб. фут. Различные единицы плотности можно преобразовывать в нашем конвертере плотности.

Плотность пресной воды при 4 °C равна 1 g/cm³. Это максимальная плотность воды. Она падает до 0.994 г/см³ при 35 °C в поверхностном слое воды. Плотность воды изменяется с изменением давления и температуры. При увеличении давления плотность всегда растет. Например, плотность воды на глубине 10 км равна 1038 кг/м³. В то же время, плотность воды увеличивается при изменении температуры от 0 °C до 4 °C и уменьшается при повышении температуры выше 4 °C.

Плотность морской воды выше, чем пресной из-за растворенных в ней солей. Средняя плотность воды в океане составляет 1027 кг/м³. Эта величина может изменяться из-за изменений температуры и солёности в различных слоях морской воды. Менее плотная вода находится выше слоёв воды с большей плотностью. Иногда случается, что очень теплый слой воды с высокой солёностью плавает на холодном слое с низкой солёностью, так как этот слой имеет более высокую плотность. Иногда глубинная более плотная и холодная вода может подниматься к поверхности; такой подъем называется апвеллингом (от англ. upwelling).

Плотность солёной воды можно определить по известным температуре, давлению и солёности. Мы знаем, что температуру можно измерить термометром, а давление — манометром. Измерение же солёности, то есть полной концентрации растворенных в воде солей, является более сложной задачей.

Измерение солёности воды

Солёность можно измерить несколькими способами: путем испарения воды и взвешивания сухого остатка, путем измерения ее проводимости, путем прямого измерения плотности с помощью ареометра (ареометрирование), путем измерения рефракции света, проходящего через воду с помощью рефрактометра, путем титрования по хлору. Одни методы более удобные, другие позволяют получить более точные результаты.

В океанографии термин «солёность» обычно ассоциируется с методом ее измерения. До 80-х гг. прошлого века при океанографических исследованиях солёность измеряли с помощью титриметрического анализа по хлору. Для титрования использовали раствор нитрата серебра, с помощью которого определяли концентрацию галогенидов — ионов брома и хлора. При медленном добавлении нитрата серебра в солёную воду образуется осадок хлористого (в основном) серебра. В осадке также имеется небольшое количество бромида и иодида серебра. Когда все ионы хлора перешли в осадок, процесс титрования заканчивается. В аналитической химии этот метод называется аргентометрией. Данный метод позволяет определить содержание хлоридов (концентрацию галогенидов, в основном хлора и брома), а не солёность. Однако если полученную концентрацию хлоридов умножить на известный коэффициент, можно учесть и другие соли (не галогениды), которые также растворены в морской воде. Полученная величина солёности выражается в частях на тысячу или промилле (‰).

В связи с тем, что полный химический анализ занимает много времени, в 1978 году океанографы для определения солёности взяли на вооружение метод измерения электрической проводимости, при котором протекающий между двумя электродами солемера (также называемого салинометром от англ. salinometer) измеряется и в цифровых приборах может отображаться непосредственно в единицах солёности. Солемер — термостатированный прибор, так как электропроводность воды нужно измерять только при заданной температуре из-за ее зависимости от температуры. Растворенные соли повышают электропроводность воды, поэтому более высокие значения проводимости указывают на более высокую солёность.

В системе СИ электрическая проводимость измеряется в сименсах на метр (См/м) и ее можно преобразовать в солёность в промилле путем умножения на коэффициент, учитывающий состав воды. Например, образец морской воды с проводимостью 43 См/м имеет солёность 35 ‰. Измеренная таким образом солёность называется в океанографии практической солёностью. Это безразмерная величина и та же проводимость 43 См/м соответствует практической солёности 35 практических единиц солёности.

В связи с широким распространением персональных компьютеров, позволяющих быстро выполнять сложные вычисления, в 2010 году океанологи приняли новый стандарт, требующий более сложных вычислений. Он называется «Международное термодинамическое уравнение состояния морской воды, принятое в 2010 году» (TEOS-10) и практическая солёность в нем заменена абсолютной солёностью. Несмотря на то, что новый метод требует бóльших вычислительных ресурсов, он обеспечивает более точное представление термодинамического состояния воды и дает более точные результаты. В отличие от предшествующих методов, в TEOS-10 имеется программный инструментарий с запрограммированными уравнениями для расчета абсолютной солёности. Использование TEOS-10 позволяет точно и с использованием единого подхода оценить термодинамические свойства пресной и морской воды, льда и влажного воздуха с точностью, на порядок превышающей точность, которую можно было достичь с помощью прежнего метода определения практической солёности.

Плотность морской воды при давлении 1 атм

Зависимость плотности морской воды ρ(S,T,0) от ее температуры и солёности при давлении в 1 атм определяется международным уравнением состояния морской воды при давлении в одну атмосферу, принятом в 1980 году. Оно приводится в статье Миллеро и Пуассона [1] и имеет вид:

где S — солёность морской воды в частях на тысячу (промилле), ρ₀ плотность пресной воды в кг/м³ и A_SP, B_SP и C_SP — коэффициенты, зависящие от температуры воды. Ноль в ρ(S,T,0) означает, что плотность измеряется на поверхности океана при атмосферном давлении, когда манометрическое давление равно нулю. Отметим, что манометрическое давление положительное, если абсолютное давление выше атмосферного, отрицательное, если оно ниже атмосферного и равно нулю при атмосферном давлении.

Тысячная доля, частей на тысячу, промилле (англ. ppt, 10 -3 или ‰) — единица измерения концентрации по массе или объему, аналогичная по смыслу проценту. В океанографии эта единица используется для обозначения солёности морской воды и выражает концентрацию по массе. Один грамм соли на один килограмм (1000 г) морской воды — это одна часть на тысячу. Название промилле происходит от лат. per mille, означающего «на каждую тысячу» и для его обозначения используется символ ‰. Следует отметить, что английское сокращение ppt в общем случае обозначает parts per trillion, то есть частей на триллион (10 12 ).

Плотность пресной воды ρ₀ в кг/м³ и коэффициенты A_SP, B_SP и C_SP, являющиеся функциями температуры, определяются приведенными ниже уравнениями:

где T — температура в °C. Эти уравнения используются в данном калькуляторе для определения зависимости плотности пресной и солёной воды от температуры. Индексы SP означают стандартное давление (англ. standard pressure).

Отметим, что в СИ солёность, температура и давления выражаются соответственно в кг/кг, К и Па. Однако в океанографии традиционно используют г/кг (или части на тысячу, или промилле), градусы Цельсия и децибары.

Плотность морской воды при высоком давлении

Зависимость плотности морской воды ρ(S,T,P) от температуры, солёности и давления определяется уравнением, которое приводится в статье Миллеро и Пуассона [1] :

S солёность морской воды в частях на тысячу,

T — температура в °С,

P — давление воды в барах,

ρ(S,T,0) плотность морской воды в кг/м³, определенная международным уравнением состояния морской воды при давлении в одну атмосферу, принятом в 1980 году.

K(S,T,P) — модуль объемной упругости, определяемый уравнением:

В этом уравнении K(S,T,0) и коэффициенты A_HP и B_HP — функции солёности и температуры, заданные уравнениями:

где члены для пресной воды, зависящие только от температуры, определяются формулами:

Приведенные выше уравнения используются в этом конвертере. Для перевода различных метрических и традиционных единиц давления пользуйтесь нашим Конвертером давления.

Источник