Объемная масса и плотность чем отличается

Объемная масса и плотность чем отличается

Из этих определений вытекает, что различие между объемным весом и плотностью определяется наличием в твердом материале пор. Поэтому в технической практике используют понятие объемного веса лишь для материалов с большой пористостью, таких как бумага, пенопласт и т. п.

Полная пористость материала, г. е. отношение объема пор к полному объему:

может быть определена точным измерением объема целого образца и того же образца, измельченного в тонкий порошок; разность обоих объемов, отнесенная к объему целого образца, дает величину П.

При определении плотности с помощью пикнометра и гидростатического взвешивания можно определить плотность только твердых тел, не реагирующих с водой и не растворяющихся в ней.

Метод гидростатического взвешивания. Метод основан на уменьшении веса твердого тела, погруженного в жидкость, в соответствии с законом Архимеда.

Метод гидростатического взвешивания обладает простотой и быстротой выполнения измерения. Его погрешность при достаточно высокой точности поддержания температуры жидкости и образца не превышает 0.1 %. Погрешность взвешивания не должна превосходить ±0.2 мг при массе образца от 0.2 до 5.0 г.

Искомая плотность вычисляется по формуле:

Затем снимают образец с проволочки и определяют вес g проволочки, которая должна быть погружена в воду приблизительно на ту же глубину, что и при предыдущем взвешивании.

Плотность рассчитывается по формуле:

При массовом измерении плотности жидкостей методом гидростатического взвешивания применяют специальные коромысловые гидростатические весы (весы Вестфаля—Мора); их устройство показано на рис. 1.

Рис. 1. Гидростатические весы (весы Вестфаля—Мора).

Если пикнометр применяют для определения плотности жидкости, то путем взвешивания на точных аналитических весах находят: массу пустого пикнометра М₁, массу пикнометра, залитого дистиллированной водой М₂, массу пикнометра, залитого испытуемой жидкостью М₃. Плотность жидкости при 20 0 С:

Источник

Объемный вес и плотность

(Слайд1G3_3)

Объемным весом осадочной породы называется вес единицы ее объема (1 см3) вместе с порами, заполненными жидкой и газо-образной фазами.

Объемный вес породы зависит как от минералогического состава, так и от пористости породы, поэтому может служить характеристикой пористости для сцементированных пород в особенности, когда состав их известен. Объемный вес пород зависит также от степени влажности.

Наиболее точно объемный вес породы определяют путем гидростатического взвешивания ее образца. Расчет объемного веса породы производится по формуле:

где у— объемный вес породы;

Рс— вес сухого образца;

Ркв— вес образца, насыщенного керосином, в воздухе;

Рк— вес образца в керосине;

Ак—удельный вес керосина.

Точность метода ±0,02.

Объемный вес абсолютно сухой породы называют кажущимся, или объемным, весом скелета.

Объемный вес породы имеет ту же размерность и единицы измерения, что и удельный вес пород. Обычно он выражается в Г/см3.

Объемный вес породы в общем случае меньше ее удельного веса, но больше удельного веса жидкой и газообразной фаз, содержащихся в породах.

Объемный вес минералов вследствие незначительной пористости практически равен их удельному весу.

С глубиной залегания пород их объемный вес изменяется, обычно возрастает, что связано с уменьшением пористости пород. В особенности это относится к глинам и глинистым тонкозернистым песчаникам и алевролитам. Присутствие в породах цементов, характеризующихся высоким удельным весом, влияет на увеличение объемного веса.

Плотностью твердой (жидкой, газообразной) фазы называется отношение массы фазы к ее объему. Под плотностью породы подразумевают отношение массы породы с естественными влажностью и структурой к ее объему.

Объемной плотностью называют отношение массы сухой породы к ее объему.Плотность в системе СГС выражается в г/сма.Практически плотность пород соответствует объемному весу.

Пористость

(Слайд1G3_4)

Между твердыми частицами, слагающими горные породы, в результате неполного прилегания их поверхностей друг к другу образуются промежутки различной величины — поры. Суммарный объем всех пор в единице объема, независимо от их величины и заполнения, называется пористостью породы.

Пористость породы определяется отношением норового пространства породы к ее общему объему и выражается обычно в процентах.

Пористое пространство пород определяется не только размерами и конфигурацией составляющих породу минеральных зерен, но и наличием в ней трещин, плоскостей напластования и присутствием в порах цементирующих веществ.

Пористость пород может обусловливаться как процессами седиментации, так и процессами химического растворения. В большинстве карбонатных коллекторов, к числу которых относятся известняки и доломиты, пористость является следствием растворения кальцита пластовыми водами, содержащими растворенную углекислоту. Поровые пространства таких пород представлены обычно каналами и кавернами. Осадочная (межгранулярная) пористость обусловливается наличием промежутков между отдельными зернами породы.

Величина пористости различных пород изменяется в широких пределах — от долей процента до нескольких десятков процентов. Например, пористость бакинских нефтяных песков колеблется от 18 до 52%, ставропольских газоносных алевритов и алевролитов — от 30 до 40%, волгоградских нефтяных яснополянских песчаников — от 20 до 27 %. Чаще всего пористость карбонатных пород колеблется в пределах 3—30%. Пористость глин может достигать 40—50% и выше.

Породы-коллекторы песчано-алевритового типа с пористостью меньше 5%, не содержащие трещин, разломов и каверн, обычно не представляют практического значения. А. И. Леворсен (1958) приводит такую приблизительную полевую оценку пористости пород:

— пренебрежимо малая 0—5%,

— очень хорошая 20—25%.

Однако следует помнить, что не все гранулометрические типы песчано-алевритовых пород могут быть оценены по этой шкале.

(Слайд1G3_51)

В отличие от идеальной породы обломочные зерна, слагающие осадочные породы, обычно бывают разной формы. Даже хорошо окатанные обломочные зерна песчаников редко обладают правильной сферической формой. Пористость породы, состоящей из сферических зерен разной величины, может быть выше или ниже теоретической в зависимости от размеров составляющих зерен.

Теоретическая пористость агрегатов, составленных из сфер одинакового диаметра, может колебаться от 25,96% (рис. 1) до 47,6% (рис 2). Эти пределы хорошо совпадают с пределами пористости песков, пористость которых при их естественном залегании составляет 30—50%.

Слихтер (1899 г.) указывал, что значения теоретической пористости не зависят от величины зерен. Так, пористость гравия, состоящего исключительно из зерен правильной сферической формы диаметром 2 мм, имеет то же значение, что и у глины, сложенной тоже из зерен правильной сферической формы, но диаметром 0,05 мм. Однако в обоих случаях пористость неравноценна: гравий хороший коллектор, а глина для нефти и газа практически непроницаема.

И. М. Губкин (1932) указывал, что понятие «высокая пористость» обычно подразумевает обилие в породе различных отверстий, понятие же «низкая пористость» указывает не столько на отсутствие или незначительное количество пор, сколько на недостаток пор, могущих вмещать и отдавать нефть. Для накопления нефти или газа в породе или извлечения их из нее имеет значение не только относительное количество пор, но и их абсолютные размеры.

Зерна реального грунта по своей форме не являются сферическими. Наличие в породе глинистых, карбонатных и других цементирующих веществ, размеры зерен которых меньше преобладающей фракции песка, ведет к уменьшению пористости песчаной породы. Чем больше поверхность соприкосновения между зернами породы, тем меньше ее пористость.

Коэффициент однородности обломочных зерен различных песков нефтеносных районов СССР колеблется от 1 до 20. Чем больше коэффициент неоднородности, тем менее однороден песок, тем меньше коэффициент пористости.

(Слайд1G3_52)

Угловатые, неправильной формы зерна могут укладываться или более плотно, или более рыхло, чем сферические. В связи с этим они могут характеризоваться в том или ином случае как наименьшей, так и наибольшей пористостью по сравнению с идеально сферическими зернами. При наименьшей пористости зерна неправильной формы должны иметь одну и ту же угловатую форму и соответственно укладываться со смещением поверхностей, достигая наиболее плотной упаковки. В природных условиях довольно часто наблюдается сравнительно рыхлая укладка зерен, обладающих неправильной, угловатой формой, что отражается на величине пористости.

Поверхность соприкосновения зерен меняется в зависимости от горного давления, геометрического расположения зерен и их формы. Форма порового пространства пород более извилиста при менее окатанном и отсортированном обломочном материале.

Поры ячеистой и каналовидной формы встречаются у известняков.

Поры, близкие к ромбоидальным и тетраэдрическим, часто наблюдаются у пород с хорошо отсортированными и окатанными зернами.

Трещиновидные поры характерны для пород с жесткими связями, испытавших действие тектонических сил, процессов выветривания, кристаллизации и т. п.

Обычно с увеличением глубины залегания пласта пористость уменьшается. Особенно это относится к глинистым породам, тогда как песчаные отложения в случае давлений, не приводящих к скалыванию граней зерен породы (не более 300 кГ/см2), встречаются на относительно больших глубинах с достаточно высокой пористостью.

Общая пористость подразделяется на макропористость и микро-пористость. Под микропористостью понимаются поры размером менее 1 мм, под макропористостью поры более 1 мм.

Среди микропор выделяют поры ультракапиллярные (субкапиллярные) размером меньше 0,1 мк. Размеры капиллярных пор колеблются от 0,0002 до 0,1 мм. Жидкости в этих порах движутся по капиллярным законам, преодолевая силу тяжести. В субкапиллярных порах пере-движение воды под действием капиллярных сил затруднено или отсутствует, так как поры сечением менее 0,1 мк при смачивании полностью заполняются связанной водой (прочно связана со стенками пор).

Трещиновидные поры Е.М. Смеховым (Смехов и др., 1958) под-разделяются па микротрещины с раскрытостью от 0,01 до 0,1 мм и макротрещины с раскрытостью больше 0,1 мм; последние хорошо видимы невооруженным глазом. Мегапоры присущи карстовым полостям карбонатных пород.

Величина пор песчано-алевритовых пород сильно колеблется в зависимости от величины и формы зерен, плотности укладки и сцементированности обломочных зерен.

(Слайд1G3_53)

Пористая среда характеризуется рядом геометрических свойств:

— пористостью открытой (учитывающей объем только взаимосвязанного порового пространства),

— удельной внутренней поверхностью и извилистостью.

Изложение понятий о видах пористости приводится ниже.

Удельная внутренняя поверхность поровой системы определяется отношением внутренней поверхности твердой фазы породы к вмещающему объему и выражается в единицах, обратных длине.

Понятие извилистость ранее вводилось как кинематическая характеристика, равная относительной средней длине пути, пройденного жидкой частицей от одной стороны пористой среды к другой. Она выражается в безразмерных величинах.

Некоторые исследователи (Archie, 1942; Wyllie a. Spangler, 1952 и др.) считали возможным определять извилистость путем измерения электрического сопротивления, в силу того, что ток должен протекать по системе капилляров, составляющих поры. Исходя из этого, можно полагать, что извилистость должна быть такой же в случае движения частиц жидкости по системе тех же капилляров.

Кроме приведенных выше геометрических свойств, существует понятие о геометрической величине размеров пор любой пористой среды. Однако система пор пористых тел образует сложную поверхность, которую геометрически трудно представить.

В определении размера пор удобной мерой является их диаметр. Но представление о диаметре возможно в случае круглых пор, что бывает весьма редко. Помимо этого, поры вследствие того, что стенки их расходятся и сходятся, не обладают нормальным сечением. Тем не менее приближенно размер и распределение их определяют.

Виды пористости

(Слайд1G3_5)

Отношение объема пустот к общему объему породы называется пористостью. Однако в практике наибольший интерес представляет взаимосвязанное поровое пространство. В связи с этим различают пористость:

4 общую, или абсолютную (полную) — kп.абс[n, mабс, m, p]

4 открытую (взаимосвязанную) — kп.о[mo, mэ, kо]

Под общей пористостью понимают пористость, характеризуемую общим объемом всех пустот породы, включая поры, каверны, трещины, связанные и не связанные между собой.

Источник

Разница между массой и плотностью

Масса – это количество вещества, а объем – это мера пространства, занимаемого объектом. Соотношение этих двух аспектов материи известно как плотность.

ρ = m / V ρ = m / V ρ=m/V

Единица измерения массы – килограмм, тогда как плотность измеряется в килограммах на кубический метр.

Ниже представлена таблица для сравнения основных отличий между массой и плотностью.

Сравнительная таблица

Определение массы

Термин «масса» можно понимать как измерение количества вещества, присутствующего в чем-либо, то есть того, сколько вещества находится в объекте. Чем больше материи содержится в объекте, тем больше его масса. Он измеряется в килограммах или в его производных единицах.

Масса — это скалярная величина, основанная на инерции.

Инерция — это сопротивление объекта изменению состояния его движения при приложении к нему силы.

Следовательно, объект с большей массой имеет более высокую склонность к сопротивлению ускорению. Масса объекта определяет тяжесть объекта без гравитации, что означает, что он остается постоянным.

Масса не изменяется с изменением места в данный момент времени.

Свойства массы

Эмпирически получены такие свойства массы, как:

Массу можно определять при помощи взвешивания или используя динамический способ. Динамический способ нахождения массы заключается в следующем. Если один раз для рассматриваемого тела измерить ускорение и действующую на тело силу одновременно, то можно применяя формулу (1) вычислить массу. Зная массу тела можно рассчитывать ускорение тела по известной силе и по известному ускорению находить силу.

Определение плотности

Плотность описывается как количество массы, присутствующей в веществе для данного объема.

Это основная характеристика вещества, которая объясняет связь между массой и объемом (занимаемое пространство). Она определяет, насколько плотно молекулы объекта упакованы в заданное количество пространства.

Плотность объекта остается неизменной независимо от его формы и размера.

Хотя, это может быть изменено, если к объекту применяются температура и давление, но изменение плотности также приводит к изменению вещества.

Причиной погружения или плавания большинства объектов является их плотность, так как в менее плотных объектах наблюдается тенденция плавания, в то время как объекты с более высокой плотностью имеют тенденцию к падению.

Плотность вещества

«Сперва собирать факты и

только после этого связывать их мыслью»

В данной теме будет говориться о новой физической величине – о плотности

. В прошлой теме говорилось о такой физической величине, как масса.
Масса – это количественная мера инертности тел.В системе СИ масса измеряется в килограммах (кг).Эталоном массы является цилиндр из сплава иридия и платины, масса которого принята равной одному килограмму.
Известно, что
масса тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого это тело состоит.
Например, если изготовить цилиндр точно таких же размеров из алюминия, то его масса будет меньше массы эталона.

И наоборот, можно найти тела одинаковой массы, но это вовсе не будет означать, что их объемы будут равны.

Это объясняется тем, что разные вещества имеют разную плотность

. То есть,
в более плотном теле, в единице объёма находится больше частиц, чем в том же объеме менее плотного тела.
Плотность позволяет узнать, чему равна масса данного вещества объемом в один кубический метр.

Например, 1 м3 чугуна имеет массу 7 т (то есть, 7 кг). А 1 м3 древесины дуба имеет массу 7 ц (то есть, 700 кг).

Рассмотрим простой пример. Глыба льда имеет массу 1800 кг, а её объём составляет 2 м3. Можно ли, исходя из этих данных, найти плотность льда?
Плотность показывает массу вещества объемом 1 м3.
В условии задана масса льда объемом 2 м3. Значит, в 1 м3 содержится вдвое меньше, то есть 900 кг.

Итак, плотность – это физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму.

Плотность обозначается греческой буквой r (ро).

Так как масса в системе СИ измеряется в кг, а объём – в м3, единицей измерения плотности в системе СИ является килограмм на метр кубический.

Иногда используют и другие единицы измерения – это грамм на сантиметр кубический (г/см3). Возникает вопрос, как перевести кг/м3 в г/см3. Известно, что в одном метре сто сантиметров. Это не означает, что кубический метр равен ста кубическим сантиметрам. Изобразим куб, длина, ширина и высота которого равны 1 м.

Из математики известно, как найти объем куба или прямоугольного параллелепипеда: необходимо длину умножить на ширину и умножить на высоту. То есть, объём нашего куба будет равен одному кубическому метру.

А теперь, заменим метры на сантиметры: таким образом, получается куб размером сто на сто на сто сантиметров. Если определить объем этого куба, то получится миллион кубических сантиметров.

Следовательно, один кубический сантиметр в миллион раз меньше кубического метра.

Но килограмм в тысячу раз больше грамма. Таким образом, один грамм на сантиметр кубический равен тысяче килограммов на метр кубический.

Необходимо отметить, что плотность одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях различна.

Например, плотность ртути в твердом состоянии составляет 14 200 кг/м3, а в жидком – 13 600 кг/м3. А вот плотность паров ртути составляет менее 20 мг/м3.

Итак, в твердом состоянии вещества наиболее плотные, при переходе в жидкое состояние их плотность уменьшается, ну а при переходе в газообразное состояние плотность уменьшается в сотни и тысячи раз

Исключение из этого правила – это вода.

Плотность льда равна 900 кг/м3. Плотность воды составляет 1 000 кг/м3.

Это является одной из семи аномалий воды.

Ознакомление с аномалиями воды происходит на уроках химии.

Приведем еще один интересный пример: это плотность планет Солнечной системы. Это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун

называют
планетами-гигантами
. Действительно, эти планеты в сотни раз превосходят размеры Земли. Но вот их
плотность довольно мала, потому что они в основном состоят из водорода и гелия, находящихся в газообразном и жидком состоянии.
Например, плотность Сатурна меньше плотности воды. Поэтому, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать.

Другие четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс

называются
планетами земной группы
.
Эти планеты состоят из твердых веществ, поэтому, их плотность в пять-шесть раз превышает плотность планет гигантов.
Различные вещества могут иметь самые различные плотности. В таблице указаны плотности для некоторых веществ в килограммах на метр кубический.

Например, серебро имеет плотность более чем в два раза меньше, чем платина, а сталь почти втрое плотнее алюминия. Примечательно и то, что ртуть даже будучи в жидком состоянии, плотнее некоторых металлов в твердом состоянии

. Следует отметить, что
плотности газов в сотни, а чаще в тысячи раз меньше плотностей жидкостей и, тем более, твердых тел.
Упражнения.

. Вы купили арбуз, масса которого равна 13 кг. Если объём арбуза равен 12 л, то какова его плотность?

Литр – это внесистемная единица объёма, равная одному кубическому дециметру (дм3).

Используем тот же прием, что использовали при переводе кубических сантиметров в кубические метры. Изобразим куб со стороной один дм. Тогда его объём будет равен 1 дм3. Деци – это приставка, означающая в десять раз меньше, то есть дм – это 0,1 м. Таким образом, 1 дм3 – это 0,001 м3. Следовательно, 12 л – это 0,012 м3. Эта задача решается очень просто: вспомним формулу, по которой рассчитывается плотность.
Плотность – это отношение массы к объёму.
Масса и объём заданы по условию задачи. Просто подставляем числа в формулу.

То есть, плотность арбуза почти такая же, как и плотность воды.

В баллоне находится газ, плотность которого равна 1,25 кг/м3. Найдите объём баллона, если масса газа равна 8 г.

. Известно, что плотность ртути, находящейся в термометре равна 13 600 кг/м3. Радиус трубки термометра равен 0,1 мм. После того, как температура увеличилась, плотность ртути составила 13 520 кг/м3. Изначально объём ртути был равен 0,5 см3. Зная, что объём цилиндра равен произведению площади основания и высоты
V
ц =
Sh
, определите, насколько сантиметров поднялся уровень ртути в термометре.

– это величина, равная отношению массы тела к его объёму.

– В системе СИ плотность измеряется в кг/м3

, но на практике часто используются и другие единицы плотности – г/см3.

– Внесистемная единица объёма: литр

Ключевые различия между массой и плотностью

Следующие пункты являются существенными, как разница между массой и плотностью:

Инертность

Различают две разновидности массы: инертную и гравитационную.

Инертностью называется способность тела сопротивляться при попытке изменения его скорости. При этом тела разной инертной массы с разной силой оказывают такое сопротивление. Тела с разной массой, находящиеся под одинаковым воздействием внешних сил, изменяют свою скорость по-разному.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Решение задач Контрольные работы Эссе

Инертность зависит от параметров массы тела. Чем больше масса тела, тем медленнее оно будет менять скорость. Меру инертности определяет инертная масса тела. Если тела взаимодействуют между собой, то оба они изменяют свою скорость. Данный процесс сопровождается появлением ускорений у этих тел.

Отношение ускорений взаимодействующих тел равняется обратному отношению масс данных тел.

Гравитационная масса является мерой гравитационного взаимодействия тел. Гравитационная и инертная массы пропорциональны друг другу с определённым коэффициентом пропорциональности. Их равенство достигается при значении данного коэффициента, равном единице.

В международной системе измерений единицей измерения массы является килограмм (кг).

Источник