Khối lượng riêng và trọng lượng riêng của nước: 1 lít và 1 m³ nặng bao nhiêu

Ở nhiệt độ phòng khoảng 20 °C, khối lượng riêng của nước tinh khiết vào khoảng 998,2 kg/m³. Vì vậy, 1 lít nước có khối lượng khoảng 0,9982 kg, còn 1 m³ khoảng 998,2 kg. Trong tính toán dân dụng và ước tính sơ bộ, các giá trị này thường được làm tròn: 1 lít nước ≈ 1 kg, 1 m³ ≈ 1000 kg.

Tuy nhiên, khối lượng riêng của nước phụ thuộc vào nhiệt độ. Nước lỏng đạt khối lượng riêng lớn nhất ở khoảng 4 °C, với giá trị khoảng 999,975 kg/m³. Trên nhiệt độ này, nước nở ra khi nóng lên, vì vậy khối lượng chứa trong cùng một thể tích giảm dần.

Cần phân biệt khối lượng, khối lượng riêng và trọng lượng riêng. Kilôgam là đơn vị khối lượng. Khối lượng riêng được biểu thị, chẳng hạn, bằng kg/m³. Trong vật lý, trọng lượng riêng là lực trọng lượng trên một đơn vị thể tích và có đơn vị N/m³.

Khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ khác nhau

Bảng dưới đây đưa ra các giá trị của nước tinh khiết trong khoảng 0–40 °C, đã làm tròn để dùng trong tính toán thực tế. Đối với phòng thí nghiệm, đo lường và các công việc đòi hỏi độ chính xác cao, còn phải xét đến thành phần nước, khí hòa tan, áp suất và điều kiện đo cụ thể.

Giá trị 1000 kg/m³ ở 4 °C thuận tiện cho tính nhanh nhưng là số đã làm tròn. Khối lượng riêng chính xác hơn của nước tinh khiết gần nhiệt độ này thấp hơn 1000 kg/m³ một chút.

1 lít nước có khối lượng bao nhiêu?

Một lít bằng 0,001 m³. Khối lượng của nước được tính theo công thức:

m = ρ × V

trong đó:

• m — khối lượng, kg;
• ρ — khối lượng riêng của nước, kg/m³;
• V — thể tích, m³.

Với 1 lít nước ở 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Như vậy, ở 20 °C, một lít nước tinh khiết có khối lượng khoảng 998 g. Chênh lệch so với quy tắc quen thuộc “1 lít = 1 kg” là nhỏ nên thường được bỏ qua trong tính toán hằng ngày.

1 m³ nước có khối lượng bao nhiêu?

Với một mét khối, phép tính còn đơn giản hơn vì thể tích đã bằng 1 m³:

m = ρ × 1

Ở 20 °C:

m ≈ 998,2 kg

Do đó, 1 m³ nước tinh khiết ở 20 °C có khối lượng khoảng 998,2 kg, tức khoảng 0,998 t.

Ở nhiệt độ gần 4 °C, khối lượng của 1 m³ nước gần như bằng một tấn.

Cách tính khối lượng của bất kỳ thể tích nước nào

Nếu thể tích được cho bằng lít, trước tiên chuyển sang mét khối:

V(m³) = V(L) / 1000

Sau đó dùng:

m = ρ × V

Ví dụ, tính khối lượng của 50 lít nước ở 20 °C.

1. Đổi thể tích: 50 L = 0,05 m³.
2. Dùng khối lượng riêng: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Tính: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Vậy 50 lít nước ở 20 °C có khối lượng khoảng 49,9 kg.

Theo cùng cách, 200 lít nước ở 20 °C có khối lượng khoảng:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Vì sao nhiệt độ làm thay đổi khối lượng riêng của nước

Khi nhiệt độ thay đổi, khoảng cách trung bình giữa các phân tử cũng thay đổi. Vì vậy, cùng một thể tích nước có thể chứa khối lượng hơi khác nhau.

Nước có một đặc điểm: khối lượng riêng lớn nhất xuất hiện ở khoảng 4 °C. Khi tiếp tục làm lạnh về phía điểm đóng băng, khối lượng riêng lại giảm nhẹ. Vì thế, giá trị ở 0 °C thấp hơn ở 4 °C.

Trên 4 °C, nước nở ra khi nóng lên. Ví dụ, một lít nước ở 40 °C chứa ít khối lượng hơn một lít ở 20 °C.

Không nên nhầm sự thay đổi khối lượng riêng với sự thay đổi tổng khối lượng. Nếu làm nóng một bình kín chứa lượng nước cố định mà không mất nước, khối lượng vẫn giữ nguyên nhưng thể tích sẽ thay đổi.

Khối lượng riêng và trọng lượng riêng của nước khác nhau thế nào?

Khối lượng riêng là khối lượng chia cho thể tích:

ρ = m / V

Đơn vị SI của khối lượng riêng là kg/m³.

Trọng lượng riêng là lực trọng lượng trên một đơn vị thể tích:

γ = ρ × g

trong đó:

• γ — trọng lượng riêng, N/m³;
• ρ — khối lượng riêng, kg/m³;
• g — gia tốc trọng trường, m/s².

Với giá trị tiêu chuẩn g = 9,80665 m/s², đối với nước ở 20 °C:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

hay khoảng 9,79 kN/m³.

Trong một số bảng phổ thông, cụm từ “trọng lượng riêng của nước” đôi khi được dùng không chính xác để chỉ khối lượng riêng và giá trị lại ghi bằng kg/m³. Về vật lý, đây là hai đại lượng khác nhau: kg/m³ là khối lượng riêng, còn N/m³ là trọng lượng riêng.

Khối lượng riêng thực tế của nước còn phụ thuộc vào gì?

Nhiệt độ không phải là yếu tố duy nhất. Giá trị thực tế còn chịu ảnh hưởng của:

• muối và các chất khác hòa tan;
• khí hòa tan;
• áp suất;
• thành phần hóa học và đồng vị;
• độ chính xác khi đo nhiệt độ và thể tích.

Vì vậy, không thể tự động coi các giá trị của nước tinh khiết là chính xác cho nước biển, nước khoáng, nước công nghệ hoặc dung dịch muối đậm đặc.

Đối với bình chứa gia dụng, bồn, bể và ước tính tải trọng sơ bộ, thường có thể dùng 1 kg cho mỗi lít. Nếu kết quả ảnh hưởng đến hiệu chuẩn, định lượng, quy trình kỹ thuật hoặc tải trọng thiết kế, nên sử dụng khối lượng riêng ứng với nhiệt độ và thành phần thực tế của nước.

Cách đổi kilôgam nước sang lít

Nếu biết khối lượng, thể tích được tính theo công thức ngược:

V = m / ρ

Ở 20 °C, một tấn nước tinh khiết chiếm:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

tức khoảng 1001,8 lít.

Gần 4 °C, phép tính tương tự cho kết quả rất gần 1000 lít.

So sánh với các chất lỏng khác

Nước là mốc so sánh thuận tiện vì khối lượng riêng gần 1000 kg/m³. Nhiều chất lỏng thông dụng nhẹ hơn hoặc nặng hơn nước.

Để so sánh, hãy xem 1 lít xăng có khối lượng bao nhiêu và khối lượng riêng của dầu thô ảnh hưởng thế nào đến khối lượng 1 lít.