Gustoća i specifična težina vode: masa 1 litre i 1 m³

Pri sobnoj temperaturi od približno 20 °C gustoća čiste vode iznosi oko 998,2 kg/m³. Zato 1 litra vode ima masu oko 0,9982 kg, a 1 m³ oko 998,2 kg. Za svakodnevne i okvirne izračune te se vrijednosti obično zaokružuju: 1 litra vode ≈ 1 kg, a 1 m³ ≈ 1000 kg.

Gustoća vode ipak ovisi o temperaturi. Tekuća voda najveću gustoću postiže pri približno 4 °C, kada iznosi oko 999,975 kg/m³. Iznad te temperature voda se pri zagrijavanju širi, pa se masa sadržana u istom volumenu postupno smanjuje.

Važno je razlikovati masu, gustoću i specifičnu težinu. Kilogram je jedinica mase. Gustoća se, primjerice, izražava u kg/m³. Specifična težina u fizikalnom smislu predstavlja težinsku silu po jedinici volumena i izražava se u N/m³.

Gustoća vode pri različitim temperaturama

Tablica prikazuje zaokružene vrijednosti za čistu vodu od 0 do 40 °C, prikladne za praktične izračune. Za laboratorijske, mjeriteljske i druge precizne zadatke treba uzeti u obzir i sastav vode, otopljene plinove, tlak te konkretne uvjete mjerenja.

Vrijednost 1000 kg/m³ pri 4 °C praktična je za brze izračune, ali je zaokružena. Preciznija gustoća čiste vode u blizini te temperature nešto je niža od 1000 kg/m³.

Koliko teži 1 litra vode?

Jedna litra jednaka je 0,001 m³. Masa vode računa se prema formuli:

m = ρ × V

gdje je:

• m — masa, kg;
• ρ — gustoća vode, kg/m³;
• V — volumen, m³.

Za 1 litru vode pri 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Dakle, pri 20 °C jedna litra čiste vode ima masu približno 998 g. Razlika u odnosu na uobičajeno pravilo „1 litra = 1 kg” mala je, pa se u svakodnevnim izračunima često zanemaruje.

Koliko teži 1 m³ vode?

Za jedan kubični metar izračun je još jednostavniji jer je volumen već 1 m³:

m = ρ × 1

Pri 20 °C:

m ≈ 998,2 kg

Prema tome, 1 m³ čiste vode pri 20 °C ima masu oko 998,2 kg, odnosno približno 0,998 t.

Pri temperaturi blizu 4 °C masa 1 m³ vode praktično je jedna tona.

Kako izračunati masu bilo kojeg volumena vode

Ako je volumen zadan u litrama, najprije ga treba pretvoriti u kubične metre:

V(m³) = V(L) / 1000

Zatim se primjenjuje:

m = ρ × V

Primjer: odredimo masu 50 litara vode pri 20 °C.

1. Pretvorimo volumen: 50 L = 0,05 m³.
2. Uzmemo gustoću: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Izračunamo: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Tako 50 litara vode pri 20 °C ima masu oko 49,9 kg.

Istim postupkom 200 litara pri 20 °C ima masu približno:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Zašto temperatura mijenja gustoću vode

Promjenom temperature mijenja se prosječna udaljenost između molekula, pa isti volumen vode može sadržavati malo drukčiju masu.

Voda ima posebno svojstvo: najveću gustoću postiže pri približno 4 °C. Daljnjim hlađenjem prema točki smrzavanja gustoća se ponovno malo smanjuje. Zato je vrijednost pri 0 °C niža nego pri 4 °C.

Iznad 4 °C voda se pri zagrijavanju širi. Primjerice, jedna litra pri 40 °C sadrži manje mase od jedne litre pri 20 °C.

Promjenu gustoće ne treba zamijeniti s promjenom ukupne mase. Ako se zatvorena posuda sa stalnom količinom vode zagrije bez gubitka vode, masa ostaje jednaka, dok se volumen mijenja.

Gustoća i specifična težina vode — u čemu je razlika?

Gustoća je omjer mase i volumena:

ρ = m / V

SI jedinica gustoće je kg/m³.

Specifična težina je težinska sila po jedinici volumena:

γ = ρ × g

gdje je:

• γ — specifična težina, N/m³;
• ρ — gustoća, kg/m³;
• g — gravitacijsko ubrzanje, m/s².

Uz standardnu vrijednost g = 9,80665 m/s², za vodu pri 20 °C:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

odnosno približno 9,79 kN/m³.

U svakodnevnim tablicama izraz „specifična težina vode” ponekad se neprecizno koristi kao sinonim za gustoću, uz vrijednost u kg/m³. Fizikalno su to različite veličine: kg/m³ označuje gustoću, a N/m³ specifičnu težinu.

O čemu još ovisi stvarna gustoća vode?

Temperatura nije jedini čimbenik. Na stvarnu vrijednost utječu i:

• otopljene soli i druge tvari;
• otopljeni plinovi;
• tlak;
• kemijski i izotopni sastav;
• točnost mjerenja temperature i volumena.

Zbog toga se vrijednosti za čistu vodu ne mogu automatski smatrati točnima za morsku, mineralnu, procesnu vodu ili koncentrirane slane otopine.

Za kućanske posude, spremnike, rezervoare i okvirne procjene opterećenja obično je dovoljno računati s 1 kg po litri. Ako izračun utječe na umjeravanje, doziranje, tehnološki proces ili projektno opterećenje, treba koristiti gustoću pri stvarnoj temperaturi i sastavu vode.

Kako pretvoriti kilograme vode u litre

Ako je masa poznata, volumen se računa obrnutom formulom:

V = m / ρ

Pri 20 °C jedna tona čiste vode zauzima:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

odnosno približno 1001,8 litara.

U blizini 4 °C isti izračun daje vrijednost vrlo blizu 1000 litara.

Usporedba s drugim tekućinama

Voda je koristan orijentir jer joj je gustoća blizu 1000 kg/m³. Mnoge uobičajene tekućine lakše su ili teže.

Za usporedbu pogledajte koliko teži 1 litra benzina i kako gustoća nafte utječe na masu jedne litre.