Gustina i specifična težina vode: masa 1 litra i 1 m³

Na sobnoj temperaturi od oko 20 °C gustina čiste vode iznosi približno 998,2 kg/m³. Zato 1 litar vode ima masu oko 0,9982 kg, a 1 m³ oko 998,2 kg. Za svakodnevne i okvirne proračune ove vrednosti se obično zaokružuju: 1 litar vode ≈ 1 kg, a 1 m³ ≈ 1000 kg.

Gustina vode ipak zavisi od temperature. Tečna voda najveću gustinu dostiže na približno 4 °C, kada iznosi oko 999,975 kg/m³. Iznad te temperature voda se pri zagrevanju širi, pa se masa sadržana u istom volumenu postepeno smanjuje.

Važno je razlikovati masu, gustinu i specifičnu težinu. Kilogram je jedinica mase. Gustina se, na primer, izražava u kg/m³. Specifična težina u fizičkom smislu predstavlja težinsku silu po jedinici zapremine i izražava se u N/m³.

Gustina vode pri različitim temperaturama

Tabela prikazuje zaokružene vrednosti za čistu vodu od 0 do 40 °C, pogodne za praktične proračune. Za laboratorijske, metrološke i druge precizne zadatke treba uzeti u obzir i sastav vode, rastvorene gasove, pritisak i konkretne uslove merenja.

Vrednost 1000 kg/m³ pri 4 °C praktična je za brze proračune, ali je zaokružena. Preciznija gustina čiste vode u blizini te temperature nešto je manja od 1000 kg/m³.

Koliko teži 1 litar vode?

Jedan litar je 0,001 m³. Masa vode računa se formulom:

m = ρ × V

gde je:

• m — masa, kg;
• ρ — gustina vode, kg/m³;
• V — zapremina, m³.

Za 1 litar vode pri 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Dakle, pri 20 °C jedan litar čiste vode ima masu oko 998 g. Razlika u odnosu na uobičajeno pravilo „1 litar = 1 kg” mala je, pa se u svakodnevnim proračunima često zanemaruje.

Koliko teži 1 m³ vode?

Za jedan kubni metar proračun je još jednostavniji, jer je zapremina 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.

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

Kako izračunati masu bilo koje zapremine vode

Ako je zapremina data u litrima, prvo se pretvara u kubne metre:

V(m³) = V(L) / 1000

Zatim se koristi:

m = ρ × V

Primer: izračunajmo masu 50 litara vode pri 20 °C.

1. Pretvaranje zapremine: 50 L = 0,05 m³.
2. Gustina: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Proračun: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Dakle, 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 menja gustinu vode

Promenom temperature menja se i prosečno rastojanje između molekula, pa ista zapremina vode može sadržati malo drugačiju masu.

Voda ima posebno svojstvo: najveću gustinu dostiže na oko 4 °C. Daljim hlađenjem prema tački smrzavanja gustina ponovo malo opada. Zato je vrednost pri 0 °C niža nego pri 4 °C.

Iznad 4 °C voda se pri zagrevanju širi. Na primer, jedan litar pri 40 °C sadrži manje mase nego jedan litar pri 20 °C.

Promenu gustine ne treba mešati sa promenom ukupne mase. Ako se zatvorena posuda sa stalnom količinom vode zagreje bez gubitka vode, masa ostaje ista, dok se zapremina menja.

Gustina i specifična težina vode — u čemu je razlika?

Gustina je odnos mase i zapremine:

ρ = m / V

SI jedinica gustine je kg/m³.

Specifična težina je težinska sila po jedinici zapremine:

γ = ρ × g

gde je:

• γ — specifična težina, N/m³;
• ρ — gustina, kg/m³;
• g — ubrzanje Zemljine teže, m/s².

Uz standardnu vrednost 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 tabelama izraz „specifična težina vode” ponekad se neprecizno koristi kao sinonim za gustinu, uz vrednost u kg/m³. Fizički su to različite veličine: kg/m³ označava gustinu, a N/m³ specifičnu težinu.

Od čega još zavisi stvarna gustina vode?

Temperatura nije jedini faktor. Na stvarnu vrednost utiču i:

• rastvorene soli i druge materije;
• rastvoreni gasovi;
• pritisak;
• hemijski i izotopski sastav;
• tačnost merenja temperature i zapremine.

Zbog toga se vrednosti za čistu vodu ne mogu automatski smatrati tačnim za morsku, mineralnu, procesnu vodu ili koncentrovane slane rastvore.

Za kućne posude, rezervoare i grube procene opterećenja obično je dovoljno računati sa 1 kg po litru. Ako proračun utiče na kalibraciju, doziranje, tehnološki proces ili projektno opterećenje, treba koristiti gustinu pri stvarnoj temperaturi i sastavu vode.

Kako pretvoriti kilograme vode u litre

Ako je masa poznata, zapremina 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 proračun daje vrednost veoma blisku 1000 litara.

Poređenje sa drugim tečnostima

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

Za poređenje pogledajte koliko teži 1 litar benzina i kako gustina nafte utiče na masu jednog litra.