Dichtheid en soortelijk gewicht van water: massa van 1 liter en 1 m³

Bij een kamertemperatuur van ongeveer 20 °C is de dichtheid van zuiver water circa 998,2 kg/m³. Daardoor heeft 1 liter water een massa van ongeveer 0,9982 kg en 1 m³ een massa van ongeveer 998,2 kg. Voor huishoudelijke en globale berekeningen worden deze waarden meestal afgerond: 1 liter water ≈ 1 kg en 1 m³ ≈ 1000 kg.

De dichtheid van water hangt echter af van de temperatuur. Vloeibaar water bereikt zijn maximale dichtheid rond 4 °C, ongeveer 999,975 kg/m³. Boven deze temperatuur zet water bij verwarming uit, waardoor de massa in een vast volume geleidelijk afneemt.

Het is belangrijk onderscheid te maken tussen massa, dichtheid en soortelijk gewicht. Kilogram is een eenheid van massa. Dichtheid wordt bijvoorbeeld uitgedrukt in kg/m³. Het soortelijk gewicht is in natuurkundige zin de gewichtskracht per volume-eenheid en wordt uitgedrukt in N/m³.

Dichtheid van water bij verschillende temperaturen

De tabel geeft afgeronde waarden voor zuiver water tussen 0 en 40 °C en is bedoeld voor praktische berekeningen. Voor laboratoriumwerk, metrologie en andere nauwkeurige toepassingen moeten ook de samenstelling van het water, opgeloste gassen, druk en de exacte meetomstandigheden worden meegenomen.

De waarde 1000 kg/m³ bij 4 °C is handig voor snelle berekeningen, maar is afgerond. De nauwkeurigere waarde voor zuiver water rond deze temperatuur ligt iets onder 1000 kg/m³.

Hoeveel weegt 1 liter water?

Eén liter is 0,001 m³. De massa van water wordt berekend met:

m = ρ × V

waarbij:

• m — massa, kg;
• ρ — dichtheid van water, kg/m³;
• V — volume, m³.

Voor 1 liter water bij 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Bij 20 °C heeft één liter zuiver water dus een massa van ongeveer 998 g. Het verschil met de bekende vuistregel ‘1 liter = 1 kg’ is klein en wordt bij alledaagse berekeningen vaak verwaarloosd.

Hoeveel weegt 1 m³ water?

Voor één kubieke meter is de berekening nog eenvoudiger, omdat het volume al 1 m³ is:

m = ρ × 1

Bij 20 °C:

m ≈ 998,2 kg

Daarom heeft 1 m³ zuiver water bij 20 °C een massa van ongeveer 998,2 kg, oftewel circa 0,998 ton.

Rond 4 °C is de massa van 1 m³ water praktisch één ton.

De massa van elk watervolume berekenen

Als het volume in liters is gegeven, zet u het eerst om naar kubieke meters:

V(m³) = V(L) / 1000

Daarna gebruikt u:

m = ρ × V

Voorbeeld: bepaal de massa van 50 liter water bij 20 °C.

1. Zet het volume om: 50 L = 0,05 m³.
2. Neem de dichtheid: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Bereken: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Dus 50 liter water bij 20 °C heeft een massa van ongeveer 49,9 kg.

Op dezelfde manier heeft 200 liter bij 20 °C een massa van ongeveer:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Waarom verandert de dichtheid van water met de temperatuur?

Wanneer de temperatuur verandert, verandert ook de gemiddelde afstand tussen de moleculen. Daardoor kan hetzelfde volume water een iets andere massa bevatten.

Water heeft een bijzondere eigenschap: de maximale dichtheid ligt rond 4 °C. Bij verdere afkoeling richting het vriespunt neemt de dichtheid weer iets af. Daarom is de waarde bij 0 °C lager dan bij 4 °C.

Boven 4 °C zet water bij verwarming uit. Zo bevat één liter bij 40 °C minder massa dan één liter bij 20 °C.

Een verandering in dichtheid mag niet worden verward met een verandering in totale massa. Als een gesloten vat met een vaste hoeveelheid water wordt verwarmd zonder dat er water verloren gaat, blijft de massa gelijk terwijl het volume verandert.

Dichtheid en soortelijk gewicht van water: het verschil

Dichtheid is massa gedeeld door volume:

ρ = m / V

De SI-eenheid van dichtheid is kg/m³.

Soortelijk gewicht is de gewichtskracht per volume:

γ = ρ × g

waarbij:

• γ — soortelijk gewicht, N/m³;
• ρ — dichtheid, kg/m³;
• g — valversnelling, m/s².

Met de standaardwaarde g = 9,80665 m/s² geldt voor water bij 20 °C:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

of ongeveer 9,79 kN/m³.

In alledaagse tabellen wordt ‘soortelijk gewicht van water’ soms losjes gebruikt als synoniem voor dichtheid en in kg/m³ weergegeven. Natuurkundig zijn dit verschillende grootheden: kg/m³ is dichtheid en N/m³ is soortelijk gewicht.

Waar hangt de werkelijke dichtheid van water nog meer van af?

Temperatuur is niet de enige factor. De werkelijke waarde wordt ook beïnvloed door:

• opgeloste zouten en andere stoffen;
• opgeloste gassen;
• druk;
• chemische en isotopische samenstelling;
• nauwkeurigheid van temperatuur- en volumemetingen.

Waarden voor zuiver water mogen daarom niet automatisch als exacte waarden worden gebruikt voor zeewater, mineraalwater, proceswater of geconcentreerde zoutoplossingen.

Voor huishoudelijke vaten, tanks, reservoirs en globale belastinginschattingen is 1 kg per liter meestal nauwkeurig genoeg. Als de berekening van invloed is op kalibratie, dosering, een technisch proces of een ontwerpbelasting, gebruik dan de dichtheid bij de werkelijke temperatuur en samenstelling van het water.

Kilogram water omrekenen naar liter

Als de massa bekend is, wordt het volume met de omgekeerde formule berekend:

V = m / ρ

Bij 20 °C neemt één ton zuiver water het volgende volume in:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

Dat is ongeveer 1001,8 liter.

Rond 4 °C levert dezelfde berekening een waarde op die zeer dicht bij 1000 liter ligt.

Vergelijking met andere vloeistoffen

Water is een handige referentie omdat de dichtheid dicht bij 1000 kg/m³ ligt. Veel gangbare vloeistoffen zijn lichter of zwaarder.

Ter vergelijking kunt u bekijken hoeveel 1 liter benzine weegt en hoe de dichtheid van aardolie de massa van 1 liter beïnvloedt.