Densitatea și greutatea specifică a apei: cât cântăresc 1 litru și 1 m³
La o temperatură ambiantă de aproximativ 20 °C, densitatea apei pure este de circa 998,2 kg/m³. Prin urmare, 1 litru de apă are o masă de aproximativ 0,9982 kg, iar 1 m³ aproximativ 998,2 kg. Pentru calcule uzuale și estimări preliminare, aceste valori sunt de regulă rotunjite: 1 litru de apă ≈ 1 kg, iar 1 m³ ≈ 1000 kg.
Densitatea apei depinde însă de temperatură. Apa lichidă atinge densitatea maximă în jurul valorii de 4 °C, când are aproximativ 999,975 kg/m³. Peste această temperatură, apa se dilată pe măsură ce se încălzește, astfel încât masa conținută în același volum scade treptat.
Este important să distingem între masă, densitate și greutate specifică. Kilogramul măsoară masa. Densitatea se exprimă, de exemplu, în kg/m³. În sens fizic, greutatea specifică este greutatea, adică o forță, pe unitatea de volum și se exprimă în N/m³.
Densitatea apei la diferite temperaturi
Tabelul prezintă valori pentru apă pură între 0 și 40 °C, rotunjite pentru calcule practice. Pentru lucrări de laborator, metrologie și alte aplicații de precizie trebuie luate în considerare și compoziția apei, gazele dizolvate, presiunea și condițiile exacte de măsurare.
| Temperatura apei, °C | Densitate, kg/m³ | Masa unui litru, kg | Masa a 1 m³, kg |
|---|---|---|---|
| 0 | 999,8 | 0,9998 | 999,8 |
| 4 | 1000,0 | 1,0000 | 1000,0 |
| 10 | 999,7 | 0,9997 | 999,7 |
| 15 | 999,1 | 0,9991 | 999,1 |
| 20 | 998,2 | 0,9982 | 998,2 |
| 25 | 997,0 | 0,9970 | 997,0 |
| 30 | 995,6 | 0,9956 | 995,6 |
| 40 | 992,2 | 0,9922 | 992,2 |
Valoarea de 1000 kg/m³ la 4 °C este comodă pentru calcule rapide, dar este rotunjită. Valoarea mai precisă pentru apa pură în apropierea acestei temperaturi este puțin sub 1000 kg/m³.
Cât cântărește 1 litru de apă?
Un litru este egal cu 0,001 m³. Masa apei se poate calcula cu formula:
m = ρ × V
unde:
m— masa, kg;ρ— densitatea apei, kg/m³;V— volumul, m³.
Pentru 1 litru de apă la 20 °C:
V = 1 L = 0,001 m³
m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg
Așadar, la 20 °C un litru de apă pură are o masă de aproximativ 998 g. Diferența față de regula practică „1 litru = 1 kg” este mică și este adesea neglijată în calculele de zi cu zi.
Cât cântărește 1 m³ de apă?
Pentru un metru cub calculul este și mai simplu, deoarece volumul este deja 1 m³:
m = ρ × 1
La 20 °C:
m ≈ 998,2 kg
Prin urmare, 1 m³ de apă pură la 20 °C are o masă de aproximativ 998,2 kg, adică aproximativ 0,998 t.
La circa 4 °C, masa unui metru cub de apă este practic o tonă.
Cum se calculează masa oricărui volum de apă
Dacă volumul este exprimat în litri, se convertește mai întâi în metri cubi:
V(m³) = V(L) / 1000
Apoi se folosește:
m = ρ × V
Exemplu: să calculăm masa a 50 de litri de apă la 20 °C.
- Convertim volumul:
50 L = 0,05 m³. - Folosim densitatea:
ρ ≈ 998,2 kg/m³. - Calculăm:
m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.
Rezultă că 50 de litri de apă la 20 °C au o masă de aproximativ 49,9 kg.
Prin aceeași metodă, 200 de litri la 20 °C au o masă aproximativă de:
998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg
De ce temperatura modifică densitatea apei
Când temperatura se schimbă, se modifică și distanța medie dintre molecule. Astfel, același volum de apă poate conține o masă ușor diferită.
Apa are o particularitate: densitatea maximă apare în jurul temperaturii de 4 °C. La răcirea în continuare spre punctul de îngheț, densitatea scade din nou ușor. De aceea valoarea la 0 °C este mai mică decât cea la 4 °C.
Peste 4 °C, apa se dilată când se încălzește. De exemplu, un litru la 40 °C conține mai puțină masă decât un litru la 20 °C.
Modificarea densității nu trebuie confundată cu modificarea masei totale. Dacă un recipient închis, care conține o cantitate fixă de apă, este încălzit fără pierderi, masa rămâne aceeași, însă volumul se modifică.
Densitate și greutate specifică a apei: care este diferența?
Densitatea este raportul dintre masă și volum:
ρ = m / V
Unitatea SI pentru densitate este kg/m³.
Greutatea specifică este greutatea pe unitatea de volum:
γ = ρ × g
unde:
γ— greutate specifică, N/m³;ρ— densitate, kg/m³;g— accelerația gravitațională, m/s².
Folosind valoarea standard g = 9,80665 m/s², pentru apă la 20 °C:
γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³
sau aproximativ 9,79 kN/m³.
În unele tabele uzuale, expresia „greutatea specifică a apei” este folosită imprecis ca sinonim pentru densitate, iar valoarea este dată în kg/m³. Fizic sunt mărimi diferite: kg/m³ exprimă densitatea, iar N/m³ greutatea specifică.
De ce mai depinde densitatea reală a apei?
Temperatura nu este singurul factor. Valoarea reală este influențată și de:
- săruri și alte substanțe dizolvate;
- gaze dizolvate;
- presiune;
- compoziția chimică și izotopică;
- precizia măsurării temperaturii și volumului.
De aceea, valorile pentru apa pură nu trebuie considerate automat exacte pentru apa de mare, apa minerală, apa tehnologică sau soluțiile saline concentrate.
Pentru recipiente casnice, rezervoare, bazine și estimări aproximative ale sarcinii, este de obicei suficient să se considere 1 kg pe litru. Dacă rezultatul influențează calibrarea, dozarea, un proces tehnologic sau o sarcină de proiectare, trebuie folosită densitatea corespunzătoare temperaturii și compoziției reale a apei.
Cum se transformă kilogramele de apă în litri
Dacă masa este cunoscută, volumul se calculează cu formula inversă:
V = m / ρ
La 20 °C, o tonă de apă pură ocupă:
V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³
adică aproximativ 1001,8 litri.
În apropiere de 4 °C, același calcul dă o valoare foarte apropiată de 1000 de litri.
Comparație cu alte lichide
Apa este un reper util deoarece densitatea ei este apropiată de 1000 kg/m³. Multe lichide comune sunt mai ușoare sau mai grele.
Pentru comparație, puteți vedea cât cântărește 1 litru de benzină și cum densitatea petrolului influențează masa unui litru.
Întrebări frecvente
Cât cântărește 1 litru de apă?
La 20 °C, 1 litru de apă pură are o masă de aproximativ 0,9982 kg, adică 998 g. Pentru calcule obișnuite se folosește de regulă rotunjirea 1 litru ≈ 1 kg.
Cât cântărește un metru cub de apă?
La 20 °C, 1 m³ de apă pură are o masă de aproximativ 998,2 kg. În apropiere de 4 °C, valoarea este practic 1000 kg.
Câți litri de apă sunt într-o tonă?
La 20 °C, o tonă de apă pură ocupă aproximativ 1001,8 litri. În apropiere de 4 °C, volumul unei tone este foarte aproape de 1000 de litri.
De ce un litru de apă nu cântărește întotdeauna exact 1 kg?
Pentru că densitatea apei se schimbă odată cu temperatura. Substanțele dizolvate, gazele și presiunea influențează și ele valoarea exactă. Relația 1 L = 1 kg este o aproximare practică, nu o egalitate exactă și constantă.
Ce este corect: densitatea sau greutatea specifică a apei?
Dacă valoarea este exprimată în kg/m³ sau g/cm³, este vorba despre densitate. Greutatea specifică în sens fizic se exprimă în N/m³ și se calculează înmulțind densitatea cu accelerația gravitațională.