Как найти массу воды(формула) —

Молярная масса воды

Вода – это наиболее распространенное вещество в природе. Она представляет собой термодинамически устойчивое соединение, способное находиться сразу в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом (лед) и газообразном (водяной пар), каждое из которых определяется температурой и давлением (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма состояния воды.

Кривая АО соответствует равновесию в системе лед-пар, DO – равновесию в системе переохлажденная вода-пар, кривая OC – равновесию в системе вода-пар, а кривая OB – равновесию в системе лед-вода. В точке О все кривые пересекаются. Эта точка называется тройной точкой и отвечает равновесию в системе лед-вода-пар.

Брутто-формула воды – H₂O. Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Mr(H₂O) = 2×Ar(H) + Ar(O);

Mr(H₂O) = 2×1 + 16 = 2 + 16 = 18.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Молярная масса (М) – это масса 1 моль вещества.

Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M_r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:

M = N_A × m (1 молекулы) = N_A × M_r × 1 а.е.м. = (N_A ×1 а.е.м.) × M_r = × M_r.

Это означает, что молярная масса воды равна 18 г/моль.

Видео

Секреты льда

Тут и догадываться не надо: причина кроется в небольших полостях, которые возникают при замерзании воды. Эти полости заполняются обычным воздухом и это придает льду меньший вес. Очень полезное явление, но не только по этой причине ледяные пласты легче. Не так давно мы рассказывали о том, что наибольшая плотность воды в нормальных условиях достигается при температуре в 4 градуса Цельсия. Это значит, что нулевая температура воды дает меньшую плотность, то есть, больший объем. Именно по этой причине (поскольку лед не может возникнуть при температуре, больше 0), куски льда плавают.

Как определить, сколько весит один литр воды?

Для проведения такого эксперимента нам понадобится стеклянная или пластмассовая банка, мерная посуда, электронные весы и дистиллированная вода. Сначала нужно определить массу банки с помощью весов и записать полученную цифру. Наливаем в мерную посуду литр воды, переливаем в банку и снова взвешиваем. Теперь нужно вычесть массу банки – результат окажется примерно один килограмм. Такие весы можно использовать для определения массы других жидкостей – например, молока.

Если желаете получить более точный показатель, нужно соблюдать условия температуры (4˚С) и давления (760 мм рт. ст.). Тогда масса воды составит 998,5 г.

Водопроводная вода при взвешивании покажет немного другие результаты, чем дистиллированная. Дело в том, что в воде из-под крана могут присутствовать примеси тяжелых металлов, что увеличивает массу одного литра воды. Для расчета массы 1 литра воды также применяются специальные формулы.

Теперь мы знаем, сколько весит 1 литр воды, какие факторы оказывают влияние на вес литра воды и как рассчитать массу воды экспериментальным путем.

Вода, пожалуй, одна из самых необычных жидкостей. В обычных условиях мы можем легко наблюдать, как она переходит в любое из трех состояний – жидкое, твердое, газообразное. Благодаря воде мы имели в прошлом множество изобретений, которые сыграли большую роль в техническом прогрессе. Благодаря воде, например, появились паровые двигатели. Не будь легкодоступного пара, кто знает, по какому пути пошла бы техника? Водяные мельницы, можно сказать — прообраз гидроэлектростанций. Примеров множество…

В мире ежеминутно расходуется огромное количество воды. В связи с этим потребовалась какая-то единица измерения количества жидкости. В 1964 году на 12-й Генеральной конференции по мерам и весам была принята такая единица. Ее назвали литром, и она означала объем одного кубического дециметра воды. Здесь существует два тонких момента.

Во-первых, литр – это не вес, а объем. Во-вторых, раз это объем, то вес его может быть разным. В самом деле, литр бензина гораздо легче литра воды, потому что его плотность намного меньше.

Здесь возникает вопрос – а сколько же весит литр воды? Ответ неоднозначный. Например, с 1901 года на 3-й Генеральной конференции по мерам и весам литр определяли по – другому. Он обозначал объем одного килограмма воды при температуре 3.98 градусов и нормальном атмосферном давлении 760 мм.рт.ст. Заметьте – в 1901 году литр означал объем килограмма, а в 1964 году – просто объем, независимо от веса. При этом объем литра получался 1,000028 кубических дециметров.

Можно сделать вывод, что с 1901 года по 1964-й литр воды весил ровно килограмм. Но это только при указанных условиях. Зачем их нужно было учитывать? А потому, что они напрямую влияют на плотность воды. При температуре 3.98 градусов вода имеет наибольшую плотность. При нуле – это лед легче воды, а при большей температуре плотность понижается (вес меньше). Так же и атмосферное давление – чем оно больше, тем больше плотность воды, соответственно и вес тоже больше.

Еще одним обязательным условием, чтобы килограмм воды дал ровно литр, была чистота воды. Как известно, в обычной питьевой воде растворено множество солей, которые по-разному влияют на плотность воды. Купались в пресном и соленом озере? И там и там вода, а разница – то есть? В пресном утонуть можно запросто, а в соленом – если сильно постараться. Поэтому в расчет можно брать дистиллированную воду, полученную путем испарения и конденсации пара. В ней нет посторонних примесей. Примерно такие же свойства имеет дождевая вода.

Если хоть одно условие не соблюдается, то литр воды уже не может весить ровно один килограмм. Чем больше отклонение, тем больше разница. Здесь полезно привести примеры.

Например, при температуре 0 градусов плотность воды составляет 0,99987 г/мл. Значит, литр «правильной» воды будет весить 999.87 грамм. При температуре 25 градусов – 997,1 грамм, при 35 градусах – 994.06 грамм, а при температуре 90 градусов – 965.34 грамм. Разница довольно заметна.

С повышением давления вес литра воды тоже меняется. Например, на вершине горы вода легче, чем где-нибудь в шахте или на дне океана.

И напоследок, пара малоизвестных, но любопытных фактов. Если взять воду, лишенную растворенных в ней газов, то ее можно охладить до -70 градусов, и она не замерзнет. Но стоит ее взболтать или добавить кусочек льда, как она моментально замерзнет, а температура поднимется до 0 градусов!

Такая же вода не кипит, если ее нагреть до 150 градусов. Но стоит ее взболтать или добавить пузырек воздуха, как она мгновенно закипит, а ее температура станет ровно 100 градусов!

Такая вот удивительная обычная жидкость бежит из обычного водопроводного крана…

При переводе килограммов в литры следует непременно уточнять, о чем идет речь. Каждое вещество имеет свою плотность, и, только уточнив название предмета, можно говорить о его массе.

Перевод для воды

Самым простым и привычным веществом для перевода является вода, ведь 10 литров — это 10 кг этого вещества (при условии, что его температура примерно 4 градуса Цельсия). Факторами для изменения этих показателей также являются:

• Давление.
• Вид изотопа водорода.
• Тип воды (пресная или с морской солью).
• Агрегатное состояние воды.

Таким образом, можно без любых вычислений понять, что, если вещество фильтровано, то воды 10 литров — это 10 кг.

Занятная историческая справка

Изначально за эталон была взята вода в состоянии тающего льда, с течением времени это правило поменялось, и за образец взяли жидкость в условиях нормального атмосферного давления и в состоянии наибольшей плотности.

Метрическая система

Слово «литр» получило свое название от старофранцузского «литрон», которое обозначало меру сыпучих тел. А старофранцузский термин своими корнями уходит в Древнюю Грецию и Древний Рим. После Французской революции литр стал новой единицей измерения объема. И в том же 1795 году определили, сколько килограмм весит 1 литр воды. Для начала определили, сколько составлял один эталонный грамм. Он весил, как один куб талой воды с ребром в одну сотую часть метра. А так как грамм представлял собой довольно малую величину, не удобную для изготовления эталона, за эталон взяли единицу в тысячу раз тяжелее грамма. И, соответственно, под него «подогнали» объем. Поэтому на вопрос «сколько килограмм в 1 литре воды?» ответ единственный: «Один». Но система, в основу которой положили метр и килограмм, получила международное признание только в последней четверти девятнадцатого века, когда семнадцать государств, в том числе и Россия, на собрании в Париже подтвердили своими подписями Метрическую конвенцию.

Задачи

Дан объём воды: 5 л или 5000 см³, остальные величины переведём в сантиметры для простоты вычислений: 40 см, 55 см.

Объём цилиндра вычисляется по формуле: V = S_осн * H. Найдём площадь основания:

S_осн = V : H = 5000 : 40 = 125 см².

Далее вычисляем занимаемый водой и деталью объём:

V = S_осн * H = 125 * 55 = 6875 см³.

Высчитываем разницу: 6875 – 5000 = 1875 см³.

Далее рассмотрим, как найти массу жидкости, зная её вес, объём.

Вычислим вес 5-литровой бутыли подсолнечного масла.

Объём известен – 0,005 м³, плотность подсолнечного масла принимают за 920 кг/м³.

Подставим значения в формулу:

m = V * ρ = 0,005 * 920 = 4,6 кг.

Теги