Kalkulator gęstości względnej

Gęstość to wielkość fizyczna z jednostkami — mówi, ile masy mieści się w danej objętości, np. \(2700\ \text{kg/m}^3\). Gęstość względna to czysty stosunek bez jednostek: gęstość substancji podzielona przez gęstość substancji odniesienia (zwykle wody). Dwa materiały mogą mieć tę samą gęstość względną względem wody, ale bardzo różne gęstości w lb/ft³. W praktyce gęstość względna jest wygodna, ponieważ nie zależy od układu jednostek i można ją zmierzyć bezpośrednio areometrem.

Dla zwykłych cieczy wynosi ona z grubsza od 0,7 (benzyna) do około 1,26 (gliceryna), przy czym większość olejów mieści się między 0,8 a 0,95, a sama woda ma 1,0. Metale są znacznie cięższe: aluminium 2,7, stal około 7,8, ołów 11,3, a złoto 19,3. Gazy odniesione do powietrza grupują się wokół 1 — metan ma około 0,55 (unosi się), a dwutlenek węgla około 1,5 (opada). Nie istnieje jedna „dobra” wartość; wszystko zależy od materiału i jego przeznaczenia.

Pomnóż gęstość względną przez gęstość substancji odniesienia. Względem wody w 4 °C ciecz o SG = 0,85 ma gęstość \(0.85 \times 1000 = 850\ \text{kg/m}^3\), czyli również 0,85 g/cm³ lub około 53,1 lb/ft³ (podziel kg/m³ przez 16,018). Jeśli odniesieniem jest powietrze, mnóż zamiast tego przez około 1,2 kg/m³. Przed przeliczeniem zawsze sprawdź, jakie odniesienie zostało użyte — woda morska i woda w 20 °C przesuwają wynik o kilka dziesiątych procenta.

Klasyczną metodą jest areometr, który zanurza się głębiej w lekkich cieczach, a wyżej w gęstych; ma skalę bezpośrednio w gęstości względnej i stosuje się go w piwowarstwie, winiarstwie oraz testowaniu akumulatorów. W przypadku nieregularnego ciała stałego zważ je, a następnie wyznacz jego objętość metodą wyporu w cylindrze miarowym i podziel masę przez objętość. Piknometr (butelka gęstościowa) pozwala dokładnie wyznaczać gęstość cieczy, porównując masę naczynia napełnionego i pustego. Ten kalkulator to szybki sposób na przeliczenie każdego z tych pomiarów na gęstość względną albo przeliczenie między układami jednostek.

Tak, na dwa sposoby: gęstość substancji i gęstość odniesienia zmieniają się wraz z temperaturą. Większość cieczy rozszerza się po podgrzaniu, więc ich gęstość względna nieznacznie spada — gęstość wody maleje z dokładnie 1000 kg/m³ w 4 °C do około 998,2 kg/m³ w 20 °C. W codziennej pracy różnica jest pomijalna, ale w laboratoriach i przy rozliczeniach handlowych odczyt bez podanej temperatury nic nie znaczy. Areometry są wzorcowane dla konkretnej temperatury (często 20 °C), a istnieją tabele korekcyjne do przeliczania odczytów wykonanych w innych temperaturach.

Tak, jako punktu wyjścia. Przepisy na piwo i wino opierają się na odczytach gęstości względnej z areometru (zazwyczaj 1,000 dla wody, 1,040–1,100 dla brzeczki); spadek gęstości względnej podczas fermentacji pozwala oszacować zawartość alkoholu. W przemyśle naftowym gęstość API wylicza się z gęstości względnej w 60 °F ze wzoru \(API = \frac{141.5}{SG} - 131.5\), gdzie cięższe oleje dają wartości niższe (nawet ujemne). Ten kalkulator podaje zwykłą gęstość względną, którą możesz następnie wykorzystać w tych przeliczeniach.

Najczęstsze pomyłki to stosowanie różnych jednostek dla substancji i odniesienia (zawsze najpierw przelicz obie na tę samą jednostkę, np. kg/m³) oraz zapominanie, że gazy należy odnosić do powietrza, a nie do wody — gęstość względna powietrza względem wody równa 0,0012 wprowadza zamieszanie w rozumowaniu o wyporze. Uważaj też na masę i objętość zmierzone w różnych temperaturach lub na różnych próbkach oraz pamiętaj, że substancje rozpuszczone, pęcherzyki powietrza lub materiały porowate sprawiają, że gęstość efektywna różni się od wartości tablicowych dla czystej substancji.