Эта статья посвящена самому распространенному, уникальному, и всем хорошо известному веществу — воде. Трудно встретить человека, которому была бы неизвестна простейшая химическая формула H2O. Чего уж проще. Но так ли она проста, эта вездесущая и всем знакомая вода? Увы, это далеко не так.
Как бы прагматично не звучали слова известного ученого Эйнштейна: «Что может знать рыба о воде, в которой плавает всю жизнь?» — их трудно не воспринимать, как камень в свой огород. И уж совсем резонансно звучат высказывания ведущих мужей ученого мира о том, что в нашем бытие ничего не происходит случайно, и во всем присутствует разумный замысел.
Скажете: ерунда? Уверены, рассматривая любую новую разработку IT технологий, вас посещает первая мысль о человеке, который ее создал.
Но, не будем спорить о высоких материях и вернемся к вопросам насущным. Как часто в повседневной жизни мы задаемся вопросом: сколько же весит литр воды? Для кого-то этот вопрос может показаться тривиальным, а ответ, лежащий в плоскости начальных знаний физики – элементарным.
Но это всего лишь из-за поверхностного восприятия сути вопроса. Не принять тот факт, что в разные периоды существования человечества единица измерения веса вещества постоянно меняла свое истинное значение — невозможно.
Немного исторических данных:
- В 1793 году во Франции впервые была принята новая единица измерения — литр, приравненная к одному кубическому дециметру;
- В 1879 году Международный Комитет мер и весов принял решение и приравнял один литр одному кубическому дециметру;
- В 1901 году литр воды был приравнен к 1 килограмму воды при температуре +3,98оС и давлении в одну атмосферу. В объемном эквиваленте ему соответствовал 1,000028 кубического дециметра;
- В 1964 году одному литру возвращают его прежнее значение – один дециметр кубический.
Содержание
Что же влияет на массу воды?
Попытаемся разобраться в сути вопроса, но прежде оговоримся: нельзя отождествлять понятия «масса» и «вес» воды. Это совсем не одно и то же. Далее пойдет речь о «массе», единицей измерения которой в мировой практике признан килограмм, а его эталон хранится в штаб-квартире Международного бюро мер и весов в Севре.
На первый взгляд все кажется до банальности просто. Существует общеизвестная формула вычисления массы вещества, определяемая как произведение двух физических величин: плотности вещества и его объема.
M=ρ×V
Многие сейчас иронически улыбнуться. Дескать, ничего нового. Так бы все и было, если бы не одно но. Физические свойства воды не постоянны, им свойственно изменяться. Убедитесь сами.
Таблица 1: Зависимость массы воды от ее агрегатного состояния.
| №п/п | Агрегатное состояние воды | Масса, гр |
|---|---|---|
| 1 | Жидкое | Стакан 250 мл – 249, 6 гр |
| 2 | Твердое (лед) | Стакан 250 мл – 229 гр |
| 3 | Твердое (снег) | Стакан 250 мл – 113 гр |
Проблема кроется в том, что у воды есть одно отличительное свойство. Максимальную плотность вода имеет лишь при температуре замерзания. При любых других отклонениях термальной шкалы – она увеличивается в объеме и становится легче. Вот почему лед всегда плавает на поверхности, и лопаются в зимнее время водопроводные трубы.
Вот еще несколько фактов для размышления
Таблица 2: Зависимость массы воды от ее плотности.
| №п/п | Соленость воды | Масса, гр |
|---|---|---|
| 1 | Пресная | 998,5 гр |
| 2 | Соленая | 1024,1 гр |
Плотность чистой воды в нормальных условиях принято считать равной 1000г/м3. Добавление в нее различных примесей или солей способствует увеличению ее плотности, и, как следствие, она становится тяжелее.
Атмосферное давление тоже оказывает влияние на изменение массы воды. Получаемый эффект противоположен действию температур.
Предчувствуя скепсис большинства читателей, дескать, все учесть невозможно, поспешим успокоить. Для нас – простых обывателей, это сложно и не нужно.
А потому, принимая на веру плотность воды в жидком состоянии равной 1000г/м3 (при температуре 20оС и атмосферном давлении 760 миллиметров ртутного столба), руководствуемся следующими цифрами:
- 1 литр воды весит один килограмм;
- 5 литров воды весят пять килограмм;
- 10 литров воды весят десять килограмм.
Сколько весит вода в банке, стакане и ведре – как определить верно?
При расчете веса воды для конкретной емкости, будьте бдительны. Объем тары, указываемый производителем, может колебаться. Не нужно это расценивать, как упрек в его адрес. ГОСТом оговаривается как номинальная (например -500 мл), так полная вместимость тары (например — 560±15мл).
Чтобы было понятно: 500-ам миллилитрам соответствует объем жидкости, налитой до каемки под широкой горловиной. Таким образом, получаем следующие значения в зависимости от объема заполняемой тары:
- Масса воды, налитая до каемки пол-литровой банки равна 500 граммам;
- Масса воды, налитая до каемки литровой банки равна одному килограмму;
- Масса воды, налитая до каемки двухлитровой банки равна двум килограммам.
Иначе обстоит дело с трехлитровыми банками. Если придерживаться предыдущей схемы и наливать банку до каемки, то полученный объем будет соответствовать 3140 мл, соответственно и вес водички будет составлять 3,14 килограмм.
Для того, чтобы получить строго три литра воды, трехлитровый бутыль следует наполнять до уровня, соответствующего фотографии справа. Впрочем, есть и более простой способ — отмерять точный объем с помощью литровой банки, заполняя ее до каемки.
В этом случае масса воды будет равна трем килограммам.
По аналогии определяем вес водички в 200 граммовом стакане. Обратите внимание на его дизайн, а именно на четкую каемку в верхней части. Это своего рода указатель уровня. Масса воды, налитая до каемки равна 200 граммам.
Если же у стакана отсутствует каемка, то символическим уровнем служит его верхняя кромка. Стакан с таким дизайном следует наполнять доверху. В этом случае масса воды буде равна 200 граммам.
Не являются исключением металлические и оцинкованные ведра вместимостью 12 литров. В верхней части их конструкции нанесен указатель уровня. Масса воды, налитой по указателю, соответствует 12 килограммам.
Еще один вид емкостей, служащих для транспортировки различных жидких продуктов – канистры или бочки. Проконтролировать уровень налитой водички через узкую горловину достаточно сложно или вовсе невозможно. В этом случае остается довериться указанному изготовителем объему тары.
Этот, проверенный жизнью способ, известен каждому. Правда, для этого понадобятся весы.
Взвешиваем емкость с водой. Сливаем воду, и взвешиваем пустую емкость. Разница этих двух значений будет соответствовать массе воды.
Заключение
Современный быт человека давно перешагнул за рамки возможного и невозможного. Неотъемлемыми атрибутами хозяйки на кухне стали мерные емкости и электронные весы, которые с высокой долей точности позволяют определить объем и массу любого продукта в любых единицах измерения.
В крайнем случае, для которого характерна его несвоевременность, обратитесь за помощью к справочной литературе. На прощанье еще один интересный факт о воде: «Человек без воды может просуществовать не более трех дней». Но это больше для размышления, нежели устрашения.
Смотрите видео с интересным экспериментом с водой, которое еще раз подтвердит как мало мы знаем о воде:
