A víz sűrűsége és fajlagos súlya: 1 liter és 1 m³ tömege

Körülbelül 20 °C-os szobahőmérsékleten a tiszta víz sűrűsége nagyjából 998,2 kg/m³. Ezért 1 liter víz tömege körülbelül 0,9982 kg, míg 1 m³-é körülbelül 998,2 kg. Háztartási és előzetes számításoknál ezeket az értékeket általában kerekítik: 1 liter víz ≈ 1 kg, 1 m³ ≈ 1000 kg.

A víz sűrűsége azonban függ a hőmérséklettől. A folyékony víz körülbelül 4 °C-on éri el legnagyobb sűrűségét, amely hozzávetőleg 999,975 kg/m³. E hőmérséklet felett a víz melegítéskor tágul, így ugyanabban a térfogatban fokozatosan kevesebb tömeg található.

Fontos különbséget tenni a tömeg, a sűrűség és a fajlagos súly között. A kilogramm a tömeg mértékegysége. A sűrűséget például kg/m³-ben adjuk meg. Fizikai értelemben a fajlagos súly az egységnyi térfogatra jutó súlyerő, ezért N/m³-ben mérjük.

A víz sűrűsége különböző hőmérsékleteken

A táblázat a tiszta víz 0–40 °C közötti, gyakorlati számításokhoz kerekített értékeit mutatja. Laboratóriumi, metrológiai és más nagy pontosságú feladatoknál a víz összetételét, az oldott gázokat, a nyomást és a konkrét mérési körülményeket is figyelembe kell venni.

A 4 °C-on használt 1000 kg/m³ érték gyors számításokhoz kényelmes, de kerekített adat. A tiszta víz pontosabb sűrűsége e hőmérséklet közelében valamivel kisebb 1000 kg/m³-nél.

Mennyit nyom 1 liter víz?

Egy liter 0,001 m³. A víz tömege a következő képlettel számítható:

m = ρ × V

ahol:

• m — tömeg, kg;
• ρ — a víz sűrűsége, kg/m³;
• V — térfogat, m³.

1 liter, 20 °C-os víz esetén:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Tehát 20 °C-on egy liter tiszta víz tömege körülbelül 998 g. A közismert „1 liter = 1 kg” közelítéshez képest az eltérés kicsi, ezért hétköznapi számításoknál gyakran elhanyagolják.

Mennyit nyom 1 m³ víz?

Egy köbméternél a számítás még egyszerűbb, mert a térfogat már eleve 1 m³:

m = ρ × 1

20 °C-on:

m ≈ 998,2 kg

Így 1 m³ tiszta víz tömege 20 °C-on körülbelül 998,2 kg, vagyis mintegy 0,998 t.

4 °C közelében 1 m³ víz tömege gyakorlatilag egy tonna.

Bármilyen víztérfogat tömegének kiszámítása

Ha a térfogat literben van megadva, először köbméterre kell átváltani:

V(m³) = V(L) / 1000

Ezután használható:

m = ρ × V

Példa: számítsuk ki 50 liter, 20 °C-os víz tömegét.

1. Térfogat átváltása: 50 L = 0,05 m³.
2. Sűrűség: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Számítás: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Tehát 50 liter víz 20 °C-on körülbelül 49,9 kg.

Ugyanezzel a módszerrel 200 liter víz 20 °C-on körülbelül:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Miért változtatja a hőmérséklet a víz sűrűségét?

A hőmérséklet változásával a molekulák közötti átlagos távolság is változik. Emiatt ugyanaz a víztérfogat kissé eltérő tömeget tartalmazhat.

A víz különleges tulajdonsága, hogy maximális sűrűségét körülbelül 4 °C-on éri el. Ha tovább hűtjük a fagyáspont felé, a sűrűség ismét kissé csökken. Ezért 0 °C-on kisebb az érték, mint 4 °C-on.

4 °C felett a víz melegítéskor tágul. Például egy liter 40 °C-os víz kevesebb tömeget tartalmaz, mint egy liter 20 °C-os víz.

A sűrűség változását nem szabad összekeverni a teljes tömeg változásával. Ha egy zárt edényben lévő állandó vízmennyiséget veszteség nélkül felmelegítünk, a tömeg változatlan marad, de a térfogat megváltozik.

A víz sűrűsége és fajlagos súlya közötti különbség

A sűrűség a tömeg és a térfogat hányadosa:

ρ = m / V

A sűrűség SI-mértékegysége kg/m³.

A fajlagos súly az egységnyi térfogatra jutó súlyerő:

γ = ρ × g

ahol:

• γ — fajlagos súly, N/m³;
• ρ — sűrűség, kg/m³;
• g — nehézségi gyorsulás, m/s².

A szabványos g = 9,80665 m/s² értékkel, 20 °C-os víznél:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

vagyis körülbelül 9,79 kN/m³.

Hétköznapi táblázatokban a „víz fajsúlya” kifejezést néha pontatlanul a sűrűség szinonimájaként használják, és kg/m³-ben adják meg. Fizikailag különböző mennyiségekről van szó: a kg/m³ sűrűség, az N/m³ fajlagos súly.

Mi befolyásolja még a víz tényleges sűrűségét?

A hőmérséklet nem az egyetlen tényező. A valós értéket befolyásolja még:

• az oldott sók és más anyagok;
• az oldott gázok;
• a nyomás;
• a kémiai és izotópos összetétel;
• a hőmérséklet- és térfogatmérés pontossága.

Ezért a tiszta víz adatait nem lehet automatikusan pontos értékként használni tengervízre, ásványvízre, technológiai vízre vagy koncentrált sóoldatokra.

Háztartási edényeknél, tartályoknál, tározóknál és durva terhelésbecsléseknél általában elegendő 1 kg/liter értékkel számolni. Ha az eredmény kalibrálást, adagolást, technológiai folyamatot vagy tervezési terhelést befolyásol, a tényleges hőmérséklethez és összetételhez tartozó sűrűséget kell használni.

Kilogramm víz átszámítása literre

Ha a tömeg ismert, a térfogat a fordított képlettel számítható:

V = m / ρ

20 °C-on egy tonna tiszta víz térfogata:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

ami körülbelül 1001,8 liter.

4 °C közelében ugyanennek a számításnak az eredménye nagyon közel van 1000 literhez.

Összehasonlítás más folyadékokkal

A víz jó viszonyítási alap, mert sűrűsége közel van az 1000 kg/m³-hez. Sok gyakori folyadék ennél könnyebb vagy nehezebb.

Összehasonlításként megtekintheti, mennyi 1 liter benzin tömege, valamint hogy a kőolaj sűrűsége hogyan befolyásolja 1 liter tömegét.