Плотность
Физическая величина, равная отношению массы вещества к его объёму. Единица измерения в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³), в лабораторной практике чаще применяют производные: г/см³, г/мл, кг/л.
Обозначение и размерность
Плотность обозначают греческой буквой ρ (ро). Формула:
ρ = m / V, где m — масса (кг), V — объём (м³).
В лабораторных протоколах и в маркировке стеклянных ареометров обычно используют кг/м³ или г/см³. Например, шкала ареометра АНТ-1 для нефтепродуктов градуирована в кг/м³ с ценой деления 0,5 кг/м³, а шкала ареометра для молока АМ — в кг/м³ в диапазоне 1015–1040.
Различия: истинная и относительная плотность
Истинная плотность — отношение массы к объёму при заданной температуре. Относительная плотность — безразмерная величина, отношение плотности вещества к плотности стандартного образца (обычно дистиллированной воды при 4 °C). Относительную плотность обозначают d₄²⁰ или просто d, где верхний индекс — температура пробы, нижний — температура воды сравнения. В нефтехимии применяют показатель d₂₀²⁰ (оба при 20 °C), в пищевой промышленности — d₁₅¹⁵.
Методы определения в лаборатории
Плотность в лабораториях измеряют тремя основными методами:
| Метод | Прибор | Точность | Область |
|---|---|---|---|
| Ареометрический | Ареометр | ±0,5–1 кг/м³ | Экспресс-измерения жидкостей |
| Пикнометрический | Пикнометр | ±0,0001 г/см³ | Арбитражный, эталонный |
| Гидростатическое взвешивание | Весы + поплавок | ±0,0001 г/см³ | Твёрдые тела, особо точные измерения |
Ареометрический метод регламентирован ГОСТ 3900-2022 для нефтепродуктов, ГОСТ 5867-90 — для молочных продуктов. Пикнометрия по ГОСТ 22524-77 даёт наивысшую точность при сравнительно трудоёмкой методике.
Температурная поправка
Плотность жидкости уменьшается при нагревании. Стандартная температура отсчёта — 20 °C (в ряде отраслей 15 °C или 25 °C). При измерении ареометром или пикнометром фиксируют температуру пробы, затем приводят результат к стандартной температуре по табличным коэффициентам из справочника или по формуле линейной температурной поправки, зависящей от типа продукта.
Связанные величины
Удельный вес (γ) — устаревшая величина, равная ρ·g, имеет размерность Н/м³. В современной метрологии не используется, но встречается в старой литературе. Относительная плотность используется в арбитражных методиках нефтехимии и спиртового производства, где важна сравнимость результатов разных лабораторий.
