Vee tihedus ja erikaal: 1 liitri ja 1 m³ mass

Toatemperatuuril umbes 20 °C on puhta vee tihedus ligikaudu 998,2 kg/m³. Seetõttu on 1 liitri vee mass umbes 0,9982 kg ja 1 m³ mass umbes 998,2 kg. Igapäevasteks ja esialgseteks arvutusteks ümardatakse need väärtused tavaliselt: 1 liiter vett ≈ 1 kg ja 1 m³ ≈ 1000 kg.

Vee tihedus sõltub siiski temperatuurist. Vedel vesi saavutab suurima tiheduse ligikaudu 4 °C juures, kus see on umbes 999,975 kg/m³. Sellest kõrgemal temperatuuril vesi soojenemisel paisub, mistõttu samas ruumalas sisalduv mass järk-järgult väheneb.

Oluline on eristada massi, tihedust ja erikaalu. Kilogramm on massiühik. Tihedust väljendatakse näiteks kg/m³. Füüsikalises tähenduses on erikaal raskusjõud ruumalaühiku kohta ja selle ühik on N/m³.

Vee tihedus erinevatel temperatuuridel

Tabelis on puhta vee väärtused vahemikus 0–40 °C, ümardatuna praktilisteks arvutusteks. Labori-, metroloogia- ja muude täppisülesannete korral tuleb arvestada ka vee koostist, lahustunud gaase, rõhku ja konkreetseid mõõtetingimusi.

Väärtus 1000 kg/m³ temperatuuril 4 °C on kiireteks arvutusteks mugav, kuid ümardatud. Puhta vee täpsem tihedus selle temperatuuri lähedal on veidi alla 1000 kg/m³.

Kui palju kaalub 1 liiter vett?

Üks liiter on 0,001 m³. Vee mass arvutatakse valemiga:

m = ρ × V

kus:

• m — mass, kg;
• ρ — vee tihedus, kg/m³;
• V — ruumala, m³.

1 liitri vee korral temperatuuril 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Seega on 20 °C juures ühe liitri puhta vee mass umbes 998 g. Erinevus tavapärasest rusikareeglist „1 liiter = 1 kg” on väike ja jäetakse igapäevastes arvutustes sageli tähelepanuta.

Kui palju kaalub 1 m³ vett?

Ühe kuupmeetri korral on arvutus veel lihtsam, sest ruumala on juba 1 m³:

m = ρ × 1

20 °C juures:

m ≈ 998,2 kg

Seega on 1 m³ puhta vee mass 20 °C juures umbes 998,2 kg, ehk ligikaudu 0,998 t.

Umbes 4 °C juures on 1 m³ vee mass praktiliselt üks tonn.

Kuidas arvutada mis tahes veekoguse massi

Kui ruumala on antud liitrites, teisendatakse see esmalt kuupmeetriteks:

V(m³) = V(L) / 1000

Seejärel kasutatakse valemit:

m = ρ × V

Näide: leiame 50 liitri vee massi temperatuuril 20 °C.

1. Teisenda ruumala: 50 L = 0,05 m³.
2. Kasuta tihedust: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Arvuta: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Seega on 50 liitri vee mass 20 °C juures umbes 49,9 kg.

Sama meetodiga on 200 liitri vee mass 20 °C juures ligikaudu:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Miks temperatuur muudab vee tihedust

Temperatuuri muutudes muutub ka molekulide keskmine vahekaugus. Seetõttu võib sama ruumala vett sisaldada veidi erinevat massi.

Veel on eriline omadus: maksimaalne tihedus on ligikaudu 4 °C juures. Edasisel jahutamisel külmumispunkti suunas väheneb tihedus jälle veidi. Seetõttu on väärtus 0 °C juures väiksem kui 4 °C juures.

Üle 4 °C vesi soojenemisel paisub. Näiteks sisaldab üks liiter vett 40 °C juures vähem massi kui üks liiter 20 °C juures.

Tiheduse muutust ei tohi segi ajada kogumassi muutusega. Kui kinnises anumas olevat kindlat veekogust soojendada ilma vett kaotamata, jääb mass samaks, kuid ruumala muutub.

Vee tihedus ja erikaal — mis vahe neil on?

Tihedus on massi ja ruumala suhe:

ρ = m / V

Tiheduse SI-ühik on kg/m³.

Erikaal on raskusjõud ruumalaühiku kohta:

γ = ρ × g

kus:

• γ — erikaal, N/m³;
• ρ — tihedus, kg/m³;
• g — raskuskiirendus, m/s².

Kasutades standardväärtust g = 9,80665 m/s², on vee erikaal 20 °C juures:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

ehk ligikaudu 9,79 kN/m³.

Mõnes üldises tabelis kasutatakse väljendit „vee erikaal” ebatäpselt tiheduse sünonüümina ja väärtus esitatakse kg/m³. Füüsikaliselt on need erinevad suurused: kg/m³ on tihedus, N/m³ erikaal.

Millest sõltub vee tegelik tihedus veel?

Temperatuur ei ole ainus tegur. Tegelikku väärtust mõjutavad ka:

• lahustunud soolad ja muud ained;
• lahustunud gaasid;
• rõhk;
• keemiline ja isotoopkoostis;
• temperatuuri ja ruumala mõõtmise täpsus.

Seetõttu ei saa puhta vee väärtusi automaatselt pidada täpseteks merevee, mineraalvee, protsessivee või kontsentreeritud soolalahuste puhul.

Koduste anumate, paakide, mahutite ja ligikaudsete koormushinnangute jaoks piisab tavaliselt väärtusest 1 kg liitri kohta. Kui arvutus mõjutab kalibreerimist, doseerimist, tehnoloogilist protsessi või projekteerimiskoormust, tuleks kasutada tegelikule temperatuurile ja vee koostisele vastavat tihedust.

Kuidas teisendada kilogrammid vett liitriteks

Kui mass on teada, arvutatakse ruumala pöördvalemiga:

V = m / ρ

20 °C juures võtab üks tonn puhast vett ruumala:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

see on umbes 1001,8 liitrit.

4 °C lähedal annab sama arvutus tulemuse, mis on väga lähedal 1000 liitrile.

Võrdlus teiste vedelikega

Vesi on hea võrdlusalus, sest selle tihedus on ligikaudu 1000 kg/m³. Paljud levinud vedelikud on veest kergemad või raskemad.

Võrdluseks vaata, kui suur on 1 liitri bensiini mass, ning kuidas toornafta tihedus mõjutab ühe liitri massi.