Густина та питома вага води: скільки важить 1 літр і 1 м³

За кімнатної температури близько 20 °C густина чистої води становить приблизно 998,2 кг/м³. Тому 1 літр води має масу близько 0,9982 кг, а 1 м³ — близько 998,2 кг. Для побутових і попередніх розрахунків ці значення зазвичай округлюють: 1 літр води ≈ 1 кг, 1 м³ ≈ 1000 кг.

Проте густина води залежить від температури. Найбільша густина рідкої води спостерігається приблизно за 4 °C і становить близько 999,975 кг/м³. За нагрівання вище цієї температури вода розширюється, тому маса одного й того самого об’єму поступово зменшується.

Важливо розрізняти масу, густину та питому вагу. Кілограми показують масу. Густину вимірюють, наприклад, у кг/м³. Питома вага у фізичному розумінні — це вага одиниці об’єму, тобто сила, і вимірюється в Н/м³.

Густина води за різної температури

У таблиці наведено значення для чистої води в діапазоні 0–40 °C. Їх округлено для практичних розрахунків. Для лабораторних, метрологічних та інших точних завдань потрібно враховувати склад води, розчинені гази, тиск і конкретні умови вимірювання.

Значення 1000 кг/м³ за 4 °C зручне для швидких розрахунків, але це округлення. Точніше значення для чистої води поблизу цієї температури трохи менше за 1000 кг/м³.

Скільки важить 1 літр води

Один літр — це 0,001 м³. Масу води можна знайти за формулою:

m = ρ × V

де:

• m — маса, кг;
• ρ — густина води, кг/м³;
• V — об’єм, м³.

Для 1 літра води за 20 °C:

V = 1 л = 0,001 м³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 кг

Отже, за 20 °C літр чистої води має масу приблизно 998 г. Різниця зі звичним правилом «1 літр = 1 кг» невелика, тому в побутових розрахунках її часто не враховують.

Скільки важить 1 м³ води

Для одного кубічного метра розрахунок ще простіший, тому що об’єм уже дорівнює 1 м³:

m = ρ × 1

За 20 °C:

m ≈ 998,2 кг

Отже, 1 м³ чистої води за 20 °C має масу приблизно 998,2 кг, або близько 0,998 т.

За температури близько 4 °C маса 1 м³ води практично дорівнює одній тонні.

Як розрахувати масу будь-якого об’єму води

Якщо об’єм зазначено в літрах, спочатку його потрібно перевести в кубічні метри:

V(м³) = V(л) / 1000

Після цього застосовують формулу:

m = ρ × V

Наприклад, потрібно визначити масу 50 літрів води за 20 °C.

1. Переводимо об’єм: 50 л = 0,05 м³.
2. Беремо густину: ρ ≈ 998,2 кг/м³.
3. Обчислюємо: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 кг.

Отже, 50 літрів води за 20 °C мають масу близько 49,9 кг.

За тією самою схемою 200 літрів за 20 °C мають масу приблизно:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 кг

Чому температура змінює густину води

Коли температура змінюється, змінюється й відстань між молекулами, тому той самий об’єм води може містити трохи різну масу.

Вода має особливість: її максимальна густина спостерігається приблизно за 4 °C. За подальшого охолодження до точки замерзання густина знову трохи зменшується. Тому значення за 0 °C нижче, ніж за 4 °C.

За нагрівання вище 4 °C вода розширюється. Наприклад, один літр за 40 °C містить меншу масу, ніж один літр за 20 °C.

Водночас не слід плутати зміну густини зі зміною загальної маси. Якщо нагріти закриту посудину з фіксованою кількістю води й нічого не втратити, маса води залишиться тією самою, але її об’єм зміниться.

Густина і питома вага води — у чому різниця

Густину визначають як відношення маси до об’єму:

ρ = m / V

Одиниця густини в СІ — кг/м³.

Питома вага — це відношення ваги, тобто сили тяжіння, до об’єму:

γ = ρ × g

де:

• γ — питома вага, Н/м³;
• ρ — густина, кг/м³;
• g — прискорення вільного падіння, м/с².

Якщо використати стандартне значення g = 9,80665 м/с², то для води за 20 °C:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 Н/м³

або приблизно 9,79 кН/м³.

У побутових таблицях вислів «питома вага води» нерідко використовують як синонім густини й наводять значення в кг/м³. Фізично це різні величини: кг/м³ — густина, Н/м³ — питома вага.

Від чого ще залежить реальна густина води

Температура — не єдиний чинник. На фактичне значення також впливають:

• розчинені солі та інші речовини;
• розчинені гази;
• тиск;
• хімічний та ізотопний склад;
• точність вимірювання температури й об’єму.

Тому дані для чистої води не можна автоматично вважати точними для морської, мінеральної, технологічної або концентрованої солоної води.

Для побутових ємностей, баків, резервуарів і приблизної оцінки навантаження зазвичай достатньо приймати 1 кг на 1 літр. Якщо розрахунок впливає на калібрування, дозування, технологічний процес або проєктне навантаження, краще використовувати густину за фактичної температури й складу води.

Як перевести кілограми води в літри

Якщо відома маса, об’єм розраховують за оберненою формулою:

V = m / ρ

За 20 °C одна тонна чистої води займає:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 м³

Це приблизно 1001,8 літра.

Поблизу 4 °C той самий розрахунок дає значення, дуже близьке до 1000 літрів.

Порівняння з іншими рідинами

Вода зручна як орієнтир, оскільки її густина близька до 1000 кг/м³. Багато поширених рідин легші або важчі за неї.

Для порівняння можна подивитися, скільки важить 1 літр бензину і як змінюються густина нафти та маса 1 літра.