Удельный вес

Физическая величина, являющаяся отношением веса материала к занимаемому им объему, называется УВ материала.

Материаловедение ХХI века далеко ушло вперед в и уже освоены технологии, которые каких-то сто лет назад считались фантастикой. Эта наука может предложить современной промышленности сплавы, которые отличаются друг от друга качественными параметрами, но и физико-техническими свойствами.

Для определения того, как некий сплав может быть использован для производства целесообразно определить УВ. Все предметы, изготовленные с равным объемом, но для их производства был использованы разные виды металлов, будут иметь разную массу, она находится в четкой связи с объемом. То есть отношение объема к массе это есть некое постоянное число, характерная для этого сплава.

Для расчета плотности материала применяют специальную формулу, имеющую прямую связь с УВ материала.

Кстати, УВ чугуна, основного материала для создания стальных сплавов, можно определить весом 1 см 3 , отраженного в граммах. Тем больше УВ металла, тем тяжелее будет готовое изделие.

Значение термина «удельный»

Можно говорить о двух толкованиях, физическом и статистическом:

  • В физике так называют величину, измеренную в единице чего-либо. Для примера возьмем комнату, и подсчитаем в ней количество водяного пара. Получив величину, А граммов, мы сможем сказать, что влажность здесь составляет, А граммов водяного пара на целую комнату. Зная общее количество воздуха в помещении (Б кг), мы можем найти, сколько воды содержится в одном килограмме воздуха, узнав его удельную влажность. В одном килограмме воздуха комнаты содержится А/Б г/кг водяного пара. Таким образом, синонимом термина выступает слово относительный.
  • В статистических науках так называют частный показатель, взятый относительно некого целого. Для примера возьмем годовой бюджет страны, составляющий 500 млн, и вычислим долю расходов на спорт. Предположим, на спорт выделен 1 млн рублей — это 0,2% от всех планируемых трат. Не самая весомая статья бюджета.

Оценка удельного веса с помощью тяжелых жидкостей

Преимущество данного метода, хотя и менее точного, чем гидростатическое взвешивание, в его быстроте и отсутствии ограничений на размер образца. В нем используются 4 основных жидкости с удельным весом в интервале 2,65—3,32 г/см 3 .

Для геммологических целей рекомендуют следующий набор тяжелых жидкостей:

• бромоформ (СНВ r 3), разбавленный до удельного веса 2,65;

• неразбавленный бромоформ (2,86);

• йодистый метилен (СН2 I 2), разбавленный бромоформом до удельного веса 3,05;

• неразбавленный йодистый метилен (3,32).

определения удельного веса различных камней. Смесь бромоформа и йодистого метилена с удельным весом 2,71 используется для идентификации минералов группы берилла. Смесь этих же жидкостей с удельным весом 3,18 применяется для определения таких камней, как андалузит, апатит, флюорит, сподумен.

Сосуды для тяжелых жидкостей должны иметь широкое горлышко (чтобы камень можно было легко опустить в жидкость и извлечь из нее) и делаться из прозрачного стекла, чтобы камень просматривался во время испытания. Сосуды должны иметь притертые стеклянные крышки, а не пластмассовые, которые могут прийти в негодность при соприкосновении с жидкостью.

Смешивая тяжелые жидкости, чтобы получить нужный удельный вес, наливают в сосуд половину требуемого количества более тяжелой жидкости из двух выбранных. Выбирают прозрачный без трещин образец, удельный вес которого будет определяться, помещают его в сосуд как индикатор (желательно, чтобы образец был бесцветный, например горный хрусталь или бесцветный кварц); добавляют жидкостью меньшим удельным весом, перемешивая смесь после каждого добавления второй жидкости до тех пор, пока камень-индикатор не станет свободно плавать внутри жидкости.

Для идентификации натурального янтаря и его имитаций используют раствор, предложенный Робертом Вебстером, который состоит из 50 г нейодированной поваренной соли и 280 мл дистиллированной воды. Полученная жидкость имеет достаточно высокий удельный вес, чтобы натуральный янтарь (удельный вес — 1,08—1,1) плавал в ней, а имитации из пластмасс и бакелита тонули (удельный вес — 1,13). Имитации из копала и полистирола (удельный вес менее 1,13) не могут быть диагностированы с помощью этого раствора.

Определяя удельный вес с помощью тяжелых жидкостей, следует соблюдать следующие правила:

• брать камень пинцетом и полностью погружать в жидкость, затем отпускать;

• если камень тонет в жидкости, посмотреть, с какой скоростью это происходит; если он медленно опускается или поднимается, его удельный вес близок к удельному весу жидкости; этот тест чувствителен даже к малым различиям в удельном весе, из-за него камень редко будет плавать посередине — в лучшем случае он будет медленно погружаться или подниматься;

• если после погружения камень немедленно всплывает, его удельный вес значительно меньше, чем у жидкости; значит, его нужно тестировать в жидкости с более низким удельным весом;

• всегда промывать камень и пинцет, прежде чем перенести камень из одной жидкости в другую; это предохранит жидкость от загрязнения;

• так как извлечь плавающий камень легче, чем потонувший, то сначала берут жидкость с удельным весом 3,32; если камень в ней плавает, переходят к другой, более легкой, пока камень не будет тонуть; в большинстве случаев удельный вес камня лежит между значениями удельного веса жидкостей, поэтому запись его удельного веса может выглядеть так:

Причины повышения удельного веса

Все существующие причины выхода показателя плотности урины за пределы нормы можно разделить на физиологические и патологические. К первым факторам, независящим от пола и возраста можно отнести:

  • особенность питьевого режима, выражающаяся в недостаточном потреблении жидкости в течение суток:
  • прием в значительных дозах препаратов, активно выводимых с уриной: диуретиков (а точнее, отдельных групп мочегонных, способствующих увеличению выводу вместе с мочой мочевины и других веществ), а также антибиотиков;
  • обезвоживание, вызванное частой рвотой или диареей, а также обильным потоотделением в жаркую погоду либо при интенсивных физических тренировках;
  • ожоги обширных участков тела и травмы области живота – естественно, оба этих состояния требуют терапии, однако механизм появления гиперстенурии здесь в целом естественный.

Среди заболеваний, могущих вызвать изменение лабораторного показателя SG, выделяют:

  • сердечная недостаточность, с сопутствующими ей отечными проявлениями;
  • сахарный диабет, сопровождающий высокой концентрацией сахара в урине;
  • воспалительные заболевания почек или нижних отделов мочевыделительной системы;
  • хронический гломерулонефрит либо, напротив, старт острой его стадии;
  • нефротический синдром (гиперстенурия сочетается в олигоурией – уменьшением количества мочи);
  • заболевания, сопровождающиеся протеинурией (наличием белка в моче).
  • эндокринные патологии.

Гиперстенурия у беременных

Лабораторные показатели у женщин в период вынашивания ребенка могут значительно отличаться от нормы, как в силу физиологических, так и требующих лечения причин. Повышение удельной плотности может появляться в связи с такими явлениями, как:

  • токсикоз и сопутствующее ему обезвоживание, а также нарушение водно-солевого баланса;
  • гестоз (преэкламсия) – рост удельного веса урины возникает в условиях обширных отеков, малого объема выделяемой мочи и наличия в ней большого количества белка.

Гиперстенурия у детей

Внушительные цифры, характеризующие этот показатель, могут возникать у малышей, как на фоне общих причин, так и иметь специфические предпосылки:

  • врожденные либо приобретенные патологии мочевыводящих органов;
  • частые отравления и желудочно-кишечные инфекции, приводящие к диарее и рвоте.
  • у грудничков повышение удельного веса урины может быть связано с особенностями пищевого рациона матери – избытка в нем животных белков, жирной пищи, субпродуктов.
Читайте также  Съемник масляного фильтра своими руками

Повышенный удельный вес мочи – откуда берется

Повышенный удельный вес мочи может быть связан со слишком низким поступлением жидкости. Поэтому очень важно перед исследованием оптимизировать употребление напитков так, чтобы недостаточное количество не искажало результатов.

Однако, если будет получен неоспоримо высокий удельный вес мочи, это может указывать на глюкозурию или сердечную недостаточность. Такая концентрация возникает также при хронической и высокой лихорадке, во время диареи и когда исследуемый человек принимает некоторые лекарства, например, декстран.

Слишком большой удельный вес мочи при беременности может свидетельствовать о вышеперечисленных болезненных состояний – однако, следует подчеркнуть, что это встречается редко.

Что такое удельный вес

Удельным весом называют плотность, умноженную на ускорение свободного падения (силу тяжести) или отношение веса тела к его объёму. Путать его с плотностью недопустимо. Однако часто это происходит из-за смешения понятий массы и веса. Вес тела, а следовательно и удельный вес, изменяется в зависимости от силы тяжести. Он не является постоянной величиной. В зависимости от места, где находится предмет, он имеет разные значения. Эта физическая величина будет разной даже в разных точках Земли. Ускорение свободного падения на экваторе больше, чем на полюсах. Масса и плотность постоянны.

К примеру, можно вычислить удельный вес серебра. На Земле эта величина будет составлять 10500 кг/м³ (плотность чистого металла). Умножив на 9,81м/с 2 (сила тяжести), можно получить 103005 Н/м³. А на Луне 10500 кг/м³ умножается на 1,62м/с 2 (сила тяжести на Луне). Результат уже другой — 17,01Н/м³. В кабине корабля, вращающегося вокруг Земли — невесомость, ускорение равно нулю. Следовательно, и вес любого материала здесь ноль.

Все значения будут разными. Самое большое значение будет в первом случае, потому что на Земле ускорение свободного падения имеет самое большое значение. В невесомости вещь не весит ничего. Плотность одного и того же материала в любом месте будет одинаковой. Она является константой.

Для того, чтобы составить таблицы удельного веса металлов на различных планетах (или в других условиях), необходимо знать ускорение свободного падения и плотность.

Что есть удельный вес

Под удельным весом понимается векторная физическая величина, определяемая как отношение веса тела (веса его вещества) к занимаемому телом объёму. Иначе говоря, удельный вес численно равен произведению между ускорением свободного падения и плотностью вещества (на всякий случай напомним, что вес тела — это сила действия тела на опору/подвес либо иное его крепление в гравитационном поле).

Изредка также используется не имеющее отношения к вышеуказанному частное определение, где под удельным весом понимается безразмерное число, указывающее, во сколько раз интересующая субстанция тяжелее воды (в условиях её максимальной плотности, при 4 °C) при равном объёме.

Помимо привычной бытовой неразберихи в виде отождествления массы и веса, применительно к рассматриваемому случаю нужно упомянуть ошибочное отождествление, вытекающее из использования похожей размерности в технической системы единиц МКГСС, где удельный вес задаётся как [килограмм-сила / метр кубический] (кгс/м³).

Как рассчитать количество утяжелителя

Плотность мерить умеем. Теперь нам нужно уметь рассчитывать количество утяжелителя для получения нужной плотности.

Для этого мы воспользуемся экселевским файлом с забитыми формулами. В этом файлике выбираем лист «Расчет утяжелителя» и там, кроме таблицы основного расчета будет таблица плотностей утяжелителей, выглядит она так:

Плотность утяжелителя на г/см3 Max утяжеление, г/см3
KCL 1,989 до1,16
CaCl2 2,51 до1,4
NaCl 2,17 1,2
CaCO3 крошка 2,7 до1,5-1.7
Барит 4,3-4,7 2,3-2,35

Здесь мы видим плотности самых популярных утяжелителей и максимальную плотность, до которой можно утяжелится используя их.

И так, как же считать? К примеру у нас 100 м 3 бурового раствора в циркуляции и нам понадобилось утяжелиться с 1,25 г/см 3 до 1,28 г/см 3 . Эти три сотки мы будем набирать галитом(NaCl), т. е. наш утяжелитель NaCl его плотность(из таблицы выше) равна 2,17 г/см 3 .

Вот в такой табличке мы забиваем первые три столбика и получим необходимую массу на 1м 3 . Еще раз 1 ячейка — плотность утяжелителя, 2 — Плотность до которой нужно утяжелить и 3- плотность исходного раствора.

У нас получилось 73,15 кг на 1м 3 , учитывая то, что у нас в цикле 100м 3 бурового раствора, 73,15*100=7315 кг.

7315 кг NaCl нам понадобится для того, чтобы утяжелить 100 м 3 бурового раствора с 1,25г/см 3 до 1,28г/см 3 .

Различия между удельным весом/плотностью

Из сказанного выше видно, что исключительно мнимая схожесть плотности и удельного веса порождается минимум двумя факторами: общей похожестью построения их определений и типичным ошибочным бытовым отождествлением веса и массы. Плотность и удельный вес — это кардинально различающиеся понятия.

Вот их наиболее важные отличия, которые следует знать (помимо определений):

  1. Удельный вес (как, впрочем, и любая сила вообще) — векторная физическая величина, а плотность — скалярная физическая величина и характеристика вещества.
  2. Плотность как характеристика вещества при прочих равных условиях неизменна от места проведения измерения — а удельный вес сильно зависит даже от смены расположения места измерения в пределах Земли (например, из-за вариаций ускорения свободного падения между экваториальными и приполярными зонами), тем более — при наличии существенных внешних ускорений.
  3. Единицы измерения (в используемых системах СИ/СГС) в обоих случаях полностью различны: для плотности — [килограмм / метр кубический] либо [грамм / сантиметр кубический], а для удельного веса — [ньютон / метр кубический] либо [дин / сантиметр кубический].